Как определить начало и конец обмоток трехфазного электродвигателя

В данной статье мы постарались максимально подробно объяснить, как правильно определить необходимые выводы обмотки асинхронного трехфазного электродвигателя, в частности АИР, для дальнейшего правильного его подключения.

Определение пар выводов с помощью тестера

Пара выводов – это конец и начало одной обмотки трехфазного электродвигателя. Для определения пары начало/конец одной обмотки используют тестер, установленный на предел измерения сопротивления:

1. Первый щуп тестера подсоединяют к одному из выводов
2. Вторым поочередно касаются остальных проводов.
3. Если на какой-то паре покажется целостность цепи – это и будет одна из фазных обмоток
4. Аналогично выделяются все обмотки
5. Каждую из обмоток помечают

Определение начала и конца одной обмотки

При  подаче напряжения на любую из обмоток статора, оно индуцируется в оставшиеся 2 обмотки.

Используя эту особенность, тестер и сеть низкого напряжения, можно определить начала и концы обмоток:

1. Произвольно соединяются 2 вывода разных обмоток
2. На оставшиеся концы обмоток подается низкое напряжение и проверяется напряжение на соединенных обмотках: (напряжение есть – значит соединенные провода – начало одной и конец другой обмотки. Напряжения нет – значит соединены 2 конца, либо 2 начала)
3. Концы без напряжения условно помечаются как начала
4. Повторяется опыт и соединяется уже найденное начало одной из обмоток с любым выводом на которое подавалось напряжение ранее. Теперь напряжение подается на оставшуюся обмотку.
5. Поочередно, подобным образом, проверяются все обмотки.

Найдя начала и концы обмоток, можно приступать к подключению асинхронного электродвигателя по схемам «звезда» либо «треугольник».

Как видно из таблиц обмоточных данных электродвигателей серии АИР, большинство электродвигателей АИР предполагают подключение к сети 220/380 В. Соединив концы обмоток по схеме “треугольник” двигатель будет работать от питания 220 В, а по схеме “звезда” – от 380 В.

Маркировка концов обмотки

Как правило, выводы обмоток асинхронных электродвигателей АИР маркированы попарно и имеют такие обозначения:

Фаза 1: С1 (начало) С4 (конец)

Фаза 2: С2 (начало) С5 (конец)

Фаза 3: С3 (начало) С6 (конец)

Первоочередно определяют и выделяют каждую из пар обмоток электродвигателя. Но порой, для правильного подключения, необходимо определить концы и начала обмоток самостоятельно.

Для более подробного просмотра электрических параметров – переходите к интересующей Вас модели электродвигателя АИР.

Заказать новый электродвигатель по телефону

Схемы и параметры обмоток асинхронных двигателей

Если взглянуть на обмотку статора асинхронного электродвигателя, то легко обнаружить, что она представляет собой отнюдь не просто три уложенные под 120 градусов относительно друг друга одиночные катушки. На каждую из фаз трехфазной обмотки приходится обычно по несколько секций. Эти секции отдаленно напоминают секции обмотки ротора коллекторного мотора, однако в асинхронном двигателе они выполняют совершенно иные функции.

Посмотрите на первый рисунок. Здесь изображена одна секция, состоящая из четырех витков. Такая секция занимает на статоре минимум два паза. Но секцию в принципе можно разбить еще напополам — вот уже четыре паза. Тогда две части секции необходимо будет соединить последовательно, чтобы ЭДС в них суммировались.

Поскольку весь набор изолированных друг от друга проводов в секции (или условно — в части секции) укладывается в один паз, то и обозначить на схеме пучок проводов можно в виде одного витка, даже если витков в одном пазе лежит несколько. Активные проводники каждой секции могут укладываться в пазы одним слоем или двумя слоями, как на роторе коллекторного мотора.

Допустим, трехфазный асинхронный двигатель имеет одну пару полюсов (2p=2). Тогда для каждой фазы обмотки на каждый полюс будет приходиться некоторое количество пазов статора: как правило от 1 до 5 (q). В процессе проектирования машины выбирают наиболее подходящее значение этого числа q. В результате общее число пазов будет равно — число полюсов*число фаз*пазов на полюс фазы (Z = 2pmq).

К примеру имеется: одна пара полюсов, три фазы, два паза на полюс фазы. Итак, общее число пазов: Z = 2*3*2 = 12 пазов. На рисунке ниже приведена именно такая обмотка, где на каждую фазу приходится по 4 секции, причем каждая секция состоит из двух частей (по две катушки в части) — каждая часть находится в сфере действия своего полюса (в двух полюсных делениях тау, одно полюсное деление — 180 градусов, все пазы — 360 градусов).

Пазы разделяются по фазам так: пусть у двигателя два паза на полюс на фазу, тогда на первом полюсном делении для фазы А предполагаются пазы 1 и 2, а на втором полюсном делении — 7 и 8, поскольку Z/2 = 6, и тау = 6 зубцов.

Вторая фаза (В) сдвинута относительно первой в пространстве на 120 градусов или на 2/3 тау, то есть на 4 зубца, и значит занимает пазы 5 и 6 на первом полюсном делении и пазы 11 и 12 — на втором полюсном делении.

И наконец третья фаза (С) располагается в оставшихся пазах 8 и 9 второго полюсного деления и в пазах 3 и 4 первого полюсного деления. Разметка обмотки всегда ведется по наружному слою активных проводников.

Как вы уже поняли, с целью сложения ЭДС каждой фазы, секции внутри катушек соединяют последовательно, а сами катушки (в противоположных полюсных делениях) — встречно: конец первой — с концом второй.

К трехфазной сети обмотки статора традиционно присоединяются по одной из двух схем: звезда или треугольник. Треугольник — для 220 вольт, звезда — для 380 вольт.

На рисунке показан статор без обмотки. Статор устанавливается в алюминиевый, чугунный или стальной корпус двигателя путем запрессовывания сердечника вовнутрь. Сердечник здесь набирается из отдельных листов стали, каждый из которых изолирован особым электротехническим лаком.

Снаружи корпус имеет ребра, благодаря которым увеличивается площадь теплообмена с окружающим воздухом и повышается эффективность активного охлаждения — пластмассовый вентилятор, насаженный на ротор сзади (под задней крышкой с перфорацией), обдувает ребра и охлаждает таким образом двигатель в процессе его работы, так предохраняет обмотки от перегрева.

Источник

Асинхронный двигатель — что это такое, как устроен и где используется?

Сегодня есть множество типов электрических двигателей: коллекторные двигатели постоянного тока и универсальные, двигатели переменного тока синхронные и асинхронные, бесщеточные двигатели постоянного тока и синхронные двигатели с постоянными магнитами, шаговые двигатели и сервоприводы и т.д. Но самым распространенным на производстве был, есть и будет – асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. В этой статье мы поговорим о том, что это такое и в чем заключаются его особенности.

Определение и немного истории

Автором асинхронного двигателя считают Михаила Осиповича Доливо-Добровольского, который в 1889 году получил патент на двигатель с ротором типа «Беличья клетка», а в 1890 году на двигатель с фазным ротором, которые без особых изменений в конструкции используются и сегодня. А первые исследования и наработки в этом направлении были проведены в 1888 Галилео Феррарисом и Николой Тесла независимо друг от друга.

Главным отличием разработки Доливо-Добровольского от разработок Теслы было использование трёхфазной, а не двухфазной конструкции статора. Демонстрация первых двигателей состоялась на Международной электротехнической выставке во Франкфурте на Майне в сентябре 1891 года. Там представили три трёхфазных асинхронных электродвигателя, самый мощный из которых был на 1.5 кВт. Конструкция этих машин оказалась настолько удачно, что не пережила весомых изменений до наших дней.

Определение асинхронной машины звучит следующим образом:

Асинхронной называется электрическая машина переменного тока, в которой частота вращения ротора не равна частоте вращения магнитного поля, создаваемого обмотками статора.

Принцип работы

В любом электродвигателе ротор приводится во вращение в результате взаимодействия магнитных полей ротора и статора и работы силы Ампера. Для создания магнитного поля используются либо постоянные магниты, либо электромагниты — обмотки статора и ротора. Одну из обмоток (ротора или статора) называют обмоткой возбуждения, вторую обмотку называют обмоткой якоря. Асинхронный двигатель отличается от других типов электромашин тем, что у него нет выраженной обмотки возбуждения, отсюда возникает вопрос «если нет обмотки возбуждения, то как создаётся магнитное поле?», если опустить некоторые особенности, то ответ на этот вопрос достаточно простой — асинхронный двигатель почти как трансформатор.

Напряжение от сети подключают к обмоткам статора. В них протекает электрический ток, в результате чего возникает магнитное поле статора. Так как сеть трёхфазная, фазы токов и напряжений каждой из фаз сдвинуты друг относительно друга на 120˚. Сила тока изменяется по синусоидальному закону и ток протекает то в одной, то в другой обмотке. Из-за этого магнитное поле получается вращающимся, что наглядно иллюстрирует ЭТО ВИДЕО

Магнитное поле статора индуцирует ЭДС в обмотках ротора (хоть короткозамкнутого, хоть фазного, о конструкции и видах мы поговорим дальше). Так как обмотки ротора закорочены или подключены к сопротивлениям — в них начинает протекать электрический ток, из-за которого возникает еще одно магнитное поле, которое, взаимодействуя с полем статора, приводит во вращение ротор.

Скорость вращения поля статора называют «синхронной», а скорость вращения ротора «асинхронной», из-за такой особенности этот тип электромашин и получил своё название. Ротор всегда немного отстает от поля статора, разность этих скоростей называют «скольжением». Скорость вращения (оборотов в минуту) поля статора зависит от частоты тока в питающей сети и числа его полюсов, если проще — от количества катушек в обмотке, и вычисляется по формуле:

где f – частота напряжения питающей сети, р – число пар полюсов, 60 – секунд в минуте

Синхронная скорость двигателя с одной парой полюсов равна: 60*50/1=3000 оборотов в минуту. Но асинхронная скорость или скорость вращения ротора будет несколько ниже, как отмечалось ранее. Обычно она находится в районе 2700-2950 об/мин, а скольжение лежит в пределах 2-8% (зависит от типа электродвигателя, его мощности и нагрузки на валу). Скольжение измеряется в относительных величинах или в процентах, и рассчитывается по формуле:

где n1 — синхронная скорость вращения, n2 — скорость вращения ротора.

Конструкция

Конструкция асинхронного двигателя, пожалуй, самая простая среди его аналогов. Он состоит из ротора и статора. Зачастую на статоре расположена трёхфазная обмотка, исключение составляют двигатели, предназначенные для работы в однофазной сети с двухфазной обмоткой или с рабочей и пусковой обмоткой. Статор состоит из металлического корпуса и сердечника с обмотками (собственно их называют обмоткой статора).

Так как двигатель питается переменным током, возникает проблема, связанная с потерями на блуждающие токи (т.н. токи Фуко), для этого сердечник статора набирают из тонких пластин. Стальные пластины для предотвращения контакта друг с другом изолируются окалиной, скрепляются лаком. Ток, протекающий в обмотках статора, называют током статора.

Корпус статора закрывается с двух сторон подшипниковыми щитами, в них, соответственно, устанавливаются подшипники скольжения или качения, в зависимости от мощности и размеров машины. Подшипники закрываются крышками, это нужно для их смазки, обычно используют пластичную смазку, как литол, солидол и подобные.

Реже, в больших и мощных электрических машинах могут использоваться опорные подшипники скольжения с циркуляционной системой смазки (жидкостная смазка). В них маслонасос закачивает масло, в рабочем режиме ротор таких машин скользит по тонкой масляной плёнке, подобно тому, как это происходит во вкладышах на ДВС.

По конструкции корпуса и типу крепления различают двигатели на лампах или с фланцевым креплением, также бывают с комбинированным типом крепления — с лапами и фланцем.

В зависимости от типа двигателя вал из него может выходить как с одной, так и с обеих сторон. К нему присоединяется исполнительный механизм, для этого конец выполняется конической или цилиндрической формы или с проточкой для установки шпонки и соединения с исполнительным механизмом.

В большинстве электродвигателей используется принудительное воздушное охлаждения. Для этого на корпусе продольно располагаются рёбра, а на другом конце вала устанавливается крыльчатка вентилятора охлаждения. Во время работы двигателя она вращается и прогоняет воздух вдоль рёбер, забирая тепло от статора.

Короткозамкнутый и фазный ротор

Различают два типа асинхронных двигателей — с короткозамкнутым и с фазным ротором.

Короткозамкнутый ротор или ротор типа «Беличья клетка» представляет собой набор медных или алюминиевых стержней (2) соединенных (замкнутых) между собой кольцом (3). Стержни впаиваются или заливаются в сердечник (1). Беличьей клеткой его называют из-за внешней схожести, что вы и можете наблюдать в левой части следующей иллюстрации.

Фазный ротор отличается конструкцией, на нём расположена полноценная трёхфазная обмотка, зачастую её катушки соединены по схеме «звезды», то есть их концы соединяются в одной точке, а начала катушек соединяются с токопроводящими кольцами. С помощью щеточного узла образуется скользящий контакт с кольцами. Он, в свою очередь, состоит из щёток и щеткодержателей.

Фазный ротор используют для плавного пуска или регулировки момента на валу посредством изменения величины скольжения двигателя за счет изменения активного сопротивления обмотки ротора. Для этого к выводам щеток подсоединяется регулировочный реостат или набор мощных резисторов (для ступенчатой регулировки). Если сказать кратко, то в двигателе с фазным ротором на обмотку ротора не подают ток, как в синхронном двигателе, например, а, наоборот, к ним подключают сопротивления в качестве нагрузки.

Такие двигатели зачастую используются в грузоподъемных механизмах — кранах или лифтах. Двигатели с короткозамкнутым ротором используются везде: в вентиляции, в станках, и в грузоподъёмных механизмах, для привода насосов и задвижек и т.д.

Схема соединения обмоток статора

Так как в статоре односкоростного асинхронного двигателя расположено три обмотки, то для подключения к трёхфазной сети их необходимо как-то соединить. Как и в любой трёхфазной цепи различают две схемы соединения:

1. «Звезда». Концы обмоток соединяются вместе, напряжение подводится к их началам.

2. «Треугольник». Начало следующей обмотки соединяется с концом предыдущей.

Концы обмоток выводятся в клеммную коробку, которую еще называют «брно» или «борно» (мне не удалось найти правильного названия, а в словаре указаны оба варианта). В зависимости от типа и конструкции двигателя в «борно» может быть выведено 3 или 6 проводов. Если выведено 3 провода – то обмотки соединены «с завода» по определенной схеме, а если 6, то вы можете выбрать схему подключения исходя из напряжения питающей сети.

В зависимости от года производства и производителя электродвигателя могут применяться такие обозначения выводов обмоток, как приведены в таблице ниже.

Концы обмоток на клеммнике расположены таким образом, чтобы с помощью одного комплекта из трёх перемычек можно было соединить обмотки по нужной схеме. Для соединения по схеме звезды перемычки устанавливают в ряд на концы обмоток, а для треугольника – параллельно друг другу соединяя «верхние» и «нижние» клеммы. Для этого начала и концы обмоток смещены друг относительно друга, что вы увидите на следующей иллюстрации.

Напряжение и схема подключения

Как отмечалось выше, схему соединения обмоток выбирают исходя из доступного линейного напряжения в трёхфазной сети. Наиболее распространенное напряжение в РФ это 380/220. Допустим, что у нас есть двигатель, шильдик которого выглядит, как показано на фотографии:

Здесь мы видим обозначение «треугольник/звезда» и напряжения «220/380В» — это значит, что если линейное напряжение в сети 380 – использовать «звезду», как зачастую и делают. Но если линейное напряжение в трёхфазной сети равно 220В, то нужно подключать этот двигатель по схеме «треугольник» (такое встречается и сегодня на старых предприятиях или отдельных участках электросети с напряжениями 220/127 вольт).

Также на эти цифры обращают внимание, когда двигатель подключают к однофазной сети, хоть через фазосдвигающий конденсатор, хоть через частотный преобразователь с однофазным входом и трёхфазным выходом, всегда выбирают ту схему обмоток, которая рассчитана на подключение к сети 220В.

Порой попадаются и старые электродвигатели, в которых обмотки рассчитаны на номинальные напряжения 127/220 и они не предназначены для прямого включения в трёхфазную электросеть с линейным напряжением 380В. Их можно подключать только к однофазной сети через конденсатор или частотник, как было отмечено выше, но в этом случае обмотки уже нужно соединять «звездой».

На предприятиях часто используются мощные электродвигатели, в которых наоборот, схема «треугольник» рассчитана на питание напряжением 380В, а звезда 660В (тогда на шильдике указывается 380/660). Такие двигатели, зачастую, используются, чтобы снизить пусковые токи при пуске, посредством переключения обмоток со схемы «звезда» на схему «треугольник», так как это дешевле, чем использовать частотник или устройства плавного пуска в этих же целях.

Обращайте внимание на то, что написано на шильдике. Неправильное подключение двигателя опасно его преждевременной смертью.

Заключение

Асинхронные двигатели нашли широчайшее применение практически во всех сферах жизнедеятельности человека. Такая популярность обусловлена простотой конструкции и, как следствие, долгим сроком службы. В асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором обслуживания требуют только подшипники. При надлежащей эксплуатации в номинальных для конкретной серии режимах работы, а также соблюдении требований по климатическим условиям и условиям окружающей среды — эти двигатели служат десятилетиями.

Источник

Начала и концы обмоток электродвигателей — простой способ определения

Автор Фома Бахтин На чтение 2 мин. Просмотров 30k. Опубликовано 10 марта Обновлено 19 ноября

В большинстве случаев, обмотки трехфазных асинхронных электродвигателей скоммутированы в нужное соединение («звезда» или «треугольник») внутри статора и выведены в клеммную коробку в виде трех проводов, на которые подается питающее напряжение ~380 В. Соединяться обмотки двигателя могут и в клеммной коробке: в этом случае все концы обмоток выводятся в коробку виде двух разделенных пучков по три провода («начала» и «концы»).

Наконец, выводы обмоток могут быть промаркированы металлическими бирками (С1-С2-С3 – «начала», С4-С5-С6 «концы» обмоток). Однако, в некоторых случаях попадаются электродвигатели, в клеммную коробку которых просто выведены шесть немаркированных «концов» обмоток, не разделенных на пучки. Причиной этому может быть утеря бирок с маркировкой вследствие небрежной эксплуатации электродвигателя.

В некоторых случаях, бывает, что после ремонта его обмоток – перемотки, в клеммную коробку двигателя выводят шесть совершенно одинаковых проводов одного цвета.

В этом случае, для правильного соединения. необходимо определить «начала» и «концы» обмоток электродвигателя. Для этого, сначала нужно «найти» обмотки, т. е. определить пары проводов отдельных фазных обмоток. Прозвонить пары можно любым тестером или при помощи контрольной лампы, после чего следует промаркировать найденные фазные обмотки.

Теперь нужно определить начало и конец найденных пар фазных обмоток, существуют несколько способов определения, наиболее распространенный и достаточно надежный способ – следующий:

Две любые «найденные» фазные обмотки, соединенные последовательно включают в сеть ~220 В, а к выводам третьей подключают контрольную лампу или вольтметр, с установленным пределом измерения до 100 В. Слабый накал лампы или отклонение стрелки вольтметра будет признаком, того, что две, последовательно включенные в сеть обмотки, соединены таким образом, что, «конец» одной обмотки соединен с «началом» другой.

 

Соответственно, полное отсутствие накала лампы или отклонения стрелки вольтметра – свидетельство отсутствия ЭДС в третьей обмотки, следовательно, последовательно включенные обмотки соединены своими «началами» или «концами». Таким образом, определив «начала» и «концы» двух обмоток, выводы маркируются.

Теперь нужно определить «начало» и «конец» третьей обмотки, для этого ее соединяют последовательно с любой из обмоток, «начало» и «конец» которой уже определены и, подключив лампу или вольтметр к оставшейся обмотке, по аналогии предыдущего опыта находят «начало» и «конец».

Как определить начало и конец фазных обмоток асинхронного двигателя

---

Определение начала и концов обмоток электродвигателя без внешнего питания.

---

Обозначение обмоток трехфазного двигателя — Мастер Фломастер

ОБОЗНАЧЕНИЕ ВЫВОДОВ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ.

При соединении обмоток статора трехфазных электродвигателей переменного тока звездой приняты следующие обозначения начала обмоток: первая фаза обмотки — С1, вторая фаза обмотки — С2, третья фаза обмотки — С3, нулевая точка — 0. При шести выводах в электродвигателе начало обмотки первой фазы — С1, второй фазы — С2, третьей фазы — С3; конец обмотки первой фазы — С4, конец обмотки второй фазы — С5, конец обмотки третьей фазы — С6.

При соединении обмоток электрических машин в треугольник зажим первой фазы обмотки — С1, второй фазы обмотки — С2 и третьей фазы обмотки — С3.

У трехфазных асинхронных электродвигателей с фазным ротором (крановые электродвигатели) роторная обмотка первой фазы обмотки — Р1, второй фазы обмотки — Р2, третьей фазы обмотки — Р3, нулевая точка — 0.

У асинхронных многоскоростных электродвигателей выводы обмоток указывают количество полюсов электродвигателя, например для 4 полюсов — 4С1, 4С2, 4СЗ; для 8 полюсов — 8С1, 8С2, 8СЗ и т. п.

У синхронных машин (индукторов) начало обмотки возбудителя — И1, конец — И2. В электродвигателях постоянного тока начало обмотки якоря — Я1, конец — Я2. Начало компенсационной обмотки — К1, конец— К2; качало обмотки добавочных полюсов — Д1, конец — Д2; начало обмотки возбуждения последовательной — С1, конец — С2; начало обмотки возбуждения параллельной — Ш1, конец — Ш2; начало обмотки или провода уравнительного — У1, конец — У2.

ОБМОТКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА:

В большинстве случаев, обмотки трехфазных асинхронных электродвигателей скоммутированы в нужное соединение («звезда» или «треугольник») внутри статора и выведены в клеммную коробку в виде трех проводов, на которые подается питающее напряжение

380 В. Соединяться обмотки двигателя могут и в клеммной коробке: в этом случае все концы обмоток выводятся в коробку виде двух разделенных пучков по три провода («начала» и «концы»).

Наконец, выводы обмоток могут быть промаркированы металлическими бирками (С1-С2-С3 – «начала», С4-С5-С6 «концы» обмоток). Однако, в некоторых случаях попадаются электродвигатели, в клеммную коробку которых просто выведены шесть немаркированных «концов» обмоток, не разделенных на пучки. Причиной этому может быть утеря бирок с маркировкой вследствие небрежной эксплуатации электродвигателя.

В некоторых случаях, бывает, что после ремонта его обмоток – перемотки, в клеммную коробку двигателя выводят шесть совершенно одинаковых проводов одного цвета.

В этом случае, для правильного соединения. необходимо определить «начала» и «концы» обмоток электродвигателя. Для этого, сначала нужно «найти» обмотки, т. е. определить пары проводов отдельных фазных обмоток. Прозвонить пары можно любым тестером или при помощи контрольной лампы, после чего следует промаркировать найденные фазные обмотки.

Теперь нужно определить начало и конец найденных пар фазных обмоток, существуют несколько способов определения, наиболее распространенный и достаточно надежный способ – следующий:

Две любые «найденные» фазные обмотки, соединенные последовательно включают в сеть

220 В, а к выводам третьей подключают контрольную лампу или вольтметр, с установленным пределом измерения до 100 В. Слабый накал лампы или отклонение стрелки вольтметра будет признаком, того, что две, последовательно включенные в сеть обмотки, соединены таким образом, что, «конец» одной обмотки соединен с «началом» другой.

Соответственно, полное отсутствие накала лампы или отклонения стрелки вольтметра – свидетельство отсутствия ЭДС в третьей обмотки, следовательно, последовательно включенные обмотки соединены своими «началами» или «концами». Таким образом, определив «начала» и «концы» двух обмоток, выводы маркируются.

Теперь нужно определить «начало» и «конец» третьей обмотки, для этого ее соединяют последовательно с любой из обмоток, «начало» и «конец» которой уже определены и, подключив лампу или вольтметр к оставшейся обмотке, по аналогии предыдущего опыта находят «начало» и «конец».

Как определить начало и конец фазных обмоток асинхронного двигателя

Определение начала и концов обмоток электродвигателя без внешнего питания.

Напряжения сети и схемы статорных обмоток электродвигателя

Если в паспорте электродвигателя указано, например, 220/380 в, это означает, что электродвигатель может быть включен как в сеть 220 в (схема соединения обмоток — треугольник), так и в сеть 380 в (схема соединения обмоток — звезда). Статорные обмотки асинхронного электродвигателя имеют шесть концов.

По ГОСТу обмотки асинхронного двигателя имеют следующие обозначения: I фаза — С1 (начало), С4 (конец), II фаза — С2 (начало), С5 (конец), III фаза — С3 (начало), С6 (конец).

Рис. 1. Схема подключения обмоток асинхронного двигателя: а — в звезду, б — в треугольник, в — исполнение схем «звезда» и «треугольник» на доске зажимов.

Если в сети напряжения равно 380 В, то обмотки статора двигателя должны быть соединены по схеме «звезда». В общую точку при этом собраны или все начала (С1, С2, С3), или все концы (С4, С5, С6). Напряжение 380 в приложено между концами обмоток АВ, ВС, СА. На каждой же фазе, то есть между точками О и А, О и В, О и С, напряжение будет в З раз меньше: 380/З = 220 В.

Способы подключения электродвигателей

Если в сети напряжение 220 В (при системе напряжений 220/127 В, что в настоящее время, практически нигде не встречается) обмотки статора двигателя должны быть соединены по схеме «треугольник».

В точках А, В и С соединяются начало (Н) предыдущей с концом (К) последующей обмотки и с фазой сети (рис. 1, б). Если предположить, что между точками А и В включена I фаза, между точками В и С — II, а между точками С и А — III фаза, то при схеме «треугольник» соединены: начало I (С1) с концом III (С6), начало II (С2) с концом I (С4) и начало III (С3) с концом II (С5).

У некоторых двигателей концы фаз обмотки выведены на доску зажимов. По ГОСТу, начала и концы обмоток выводят.в том порядке, как эго показано на рисунке 1, в.

Если теперь необходимо соединить обмотки двигателя по схеме «звезда», зажимы, на которые выведены концы (или начала), замыкают между собой, а к зажимам двигателя, на которые выведены начала (или концы), присоединяют фазы сети.

При соединении обмоток двигателя в «треугольник» соединяют, зажимы по вертикали попарно и к перемычкам присоединяют фазы сети. Вертикальные перемычки соединяют начало I с концом III фазы, начало II с концом I фазы и начало III с концом II фазы.

При определении схемы соединения обмоток можно пользоваться следующей таблицей:

Паспорт электродвигателя

Определение согласованных выводов (начал и концов) фаз статорной обмотки.

На выводах статорных обмоток двигателя обычно имеются стандартные обозначения па металлических обжимающих кольцах. Однако эти обжимающие кольца теряются. Тогда возникает необходимость определить согласованные выводы. Это выполняют в такой последовательности.

Сначала при помощи контрольной лампы определяют пары выводов, принадлежащих отдельным фазным обмоткам (рис. 2).

Рис. 2 . Определение фазных обмоток при помощи контрольной лампы.

К зажиму сети 2 подключают один из шести выводов статорной обмотки двигателя, а к другому зажиму сети 3 подключают один конец контрольной лампы. Другим концом контрольной лампы поочередно касаются каждого из остальных пяти выводов статорных обмоток до тех пор, пока лампа не загорится. Если лампа загорелась, значит, два вывода, присоединенные к сети, принадлежат одной фазе.

Необходимо следить при этом, чтобы выводы обмоток не замыкались друг с другом. Каждую пару выводов помечают (например, завязав ее узелком).

Определив фазы статорной обмотки, приступают ко второй части работы — определению согласованных выводов или «начал» и «концов». Эта часть работы может быть выполнена двумя способами.

1. Способ трансформации. В одну из фаз включают контрольную лампу. Две другие фазы соединяют последовательно и включают и сеть на фазное напряжение.

Если эти две фазы оказались включенными так, что и точке О условный «конец» одной фазы соединен с условным «началом» другой (рис. 3, а), то магнитный ноток Ф пересекает третью обмотку и индуктирует в ней ЭДС.

Лампа укажет наличие ЭДС небольшим накалом. Если накал незаметен, то следует применить в качестве индикатора вольтметр со шкалой до 30 — 60 В.

Рис. 3. Определение начал и концов в фазных обмотках двигателя методом трансформации

Если в точке О встретятся, например, условные «концы» обмоток (рис. 3, б), то магнитные потоки обмоток будут направлены противоположно друг другу. Суммарный поток будет близок к нулю, и лампа не даст накала (вольтметр покажет О). В данном случае выводы, принадлежащие какой-либо из фаз, следует поменять местами и включить снова.

Если накал у лампы есть (или вольтметр показывает некоторое напряжение), то концы следует пометить. На одни из выводов, которые встретились в общей точке О, надевают бирку с пометкой Н1 (начало I фазы), а на другой вывод — К3 (или К2).

Бирки К1 и Н3 (или Н2) надевают па выводы, находящиеся в общих узелках (завязанных при выполнении первой части работы) с Н1 и К3 соответственно.

Для определения согласованных выводов третьей обмотки собирают схему, представленную на рисунке 3, в. Лампу включают в одну из фазе уже обозначенными выводами.

2. Способ подбора фаз. Этот способ определения согласованных выводов (начал и концов) фаз статорной обмотки можно использовать для двигателей небольшой мощности — до 3 — 5 кВт.

Рис. 4. Определение «начал» и «концов» обмотки методом подбора схемы «звезда».

После того как определены выводы отдельных фаз, их наугад соединяют в звезду (по одному выводу от фазы подключают к сети, а по одному — соединяют в общую точку) и включают двигатель в сеть. Если в общую точку попали все условные «начала» или все «концы», то двигатель будет работать нормально.

Но если одна из фаз (III) оказалась «перевернутой» (рис. 4, а), то двигатель сильно гудит, хотя и может вращаться (но легко может быть заторможен). В этом случае выводы любой из обмоток наугад (например, I) следует поменять местами (рис. 4, б).

Если двигатель опять гудит и плохо работает, то фазу следует снова включить, как прежде (как в схеме а), но повернуть другую фазу — III(рис. 3, в).

Если двигатель и после этого гудит, то эту фазу следует также поставить по-прежнему, а повернуть следующую фазу — II.

Когда двигатель станет работать нормально (рис. 4, в), все три вывода, которые соединены в общую точку, следует пометить одинаково, например «концами», а противоположные — «началами». После этого можно собирать рабочую схему, указанную в паспорте двигателя.

Источник информации: «Школа для электрика: электротехника и электроника . Статьи, советы, полезная информация.

Бывают случаи, когда купив или получив в наследство электродвигатель, вы обнаруживаете, что у него имеются шесть выводов обмоток и они не промаркированы. Говоря проще, из статора электромотора выходят шесть проводов и на них нет никаких обозначений. Вам, для запуска электродвигателя в трёхфазную сеть, необходимо соединить их попарно, т.е. получить три контакта. Это называется маркировкой выводов . Но как это сделать? Ведь соединять их нужно правильно, начало одной обмотки нужно соединить с концом другой (соединение «треугольник») или начала (или концы) всех 3-х обмоток соединить вместе (соединение «звезда»).

Виды соединения обмоток:

1. Маркировку (узнать, где начало, а где конец обмотки) можно произвести с помощью контрольной лампы (220В) и электротестера. Необходимо разобрать электромотор, нам понадобится только статор.

С помощью электротестера находим 3 обмотки эл.двигателя. Тестер ставим на Омметр (выбираем мин. значение). Поочерёдно прозваниваем вывода. Зуммер тестера издал звук — это и есть обмотка.

Произвольно предпологаем, что вывода фаз (обмоток), расположенные у нас вверху рисунка — это «начала» фаз (буква Н). А вывода внизу рисунка — это «концы» фаз (буква К). Теперь нужно проверить правильность нашего предположения.

Подсоединяем к одной из фаз (обмоток) контрольную лампу . А «начало» и «конец» двух других фаз соединяем перемычкой (изолированный провод). На оставшиеся «конец» и «начало» подаём напряжение 220В (см.рис.). Если лампочка загорелась, то мы правильно определили «начала» и «концы» двух фаз (между которыми перемычка). Если лампочка не загорелась, то мы определили неправильно и просто меняем местами вывода одной фазы (см.рис.).

Осталось определить «начало»и «конец» фазы, к которой была подсоединена контрольная лампа. Делается это аналогично. Смотри рисунок.

Теперь мы знаем, где «начала» и «концы» всех трёх фаз (обмоток) электродвигателя. Мы можем соединить обмотки в «звезду» или «треугольник» и наш электромотор будет работать.

2 . Так же при шести выводах обмотки применяют метод пробных включений (см.рис.). ( Двигатель собран).

Сначала при помощи электротестера определяют выводы отдельных фаз и разделяют их попарно. Но при этом неизвестно, какой вывод в каждой паре является началом и концом фазы. Поэтому к ним произвольно привязывают картонные бирки с номерами 1-2 для первой фазы, 3-4 для второй и 5-6 для третьей. Соединяют в общую точку выводы с бирками 2, 4 и 6, а к выводам 1, 3, 5 подводят трёхфазный ток пониженного напряжения (рис. а). Если двигатель работает плохо, сильно гудит, токи фаз неодинаковы и превышают номинальное значение, то меняют местами выводы 1 и 2, т.е. соединяют в общую точку выводы 1, 4 и 6 (рис. б). Если при таком соединении неисправность двигателя не устраняется, то выводы первой фазы снова соединяют, как в первый раз, а меняют местами выводы второй фазы (рис. в). Если и при таком соединении двигатель работает плохо, то выводы второй фазы снова соединяют как на рис. б, а меняют местами выводы третьей фазы (рис. г). Теперь двигатель должен работать нормально.

3 . Третий метод маркировки, самый безопасный.

Набросок обмоток электродвигателя

1-ый метод -нам пригодится рядовая плоская батарейка на 4,5 В и комбинированный измерительный прибор (тестер) либо миллиамперметр неизменного тока. Обмотки мы за ранее вызвонили омметром и у нас имеются несколько пар проводов, но нам нужно найти, где у этих пар начало обмотки, а где конец. Берем всякую пару проводов принадлежащих одной из обмоток.

Условно помечаем один из выводов обмотки как начало (Н), а 2-ой как конец (К).
Подключаем тестер на пределе единицы либо 10-ки миллиампер неизменного тока к хоть какой другой паре проводов, принадлежащей другой обмотке.
Минус батарейки присоединяем к нашему условному концу (К) первой обмотки. Касаясь пару раз начала первой обмотки плюсом батарейки, смотрим за показаниями тестера. Нас интересует отклоненение стрелки прибора в момент замыкания цепи «батарейка – обмотка». Если стрелка прибора отклоняется в минус, то переключаем полярность присоединения прибора ко 2-ой обмотке , и опять пару раз замыкаем батарейку на первую обмотку. Сейчас отличия прибора в момент замыкания должны быть в положительную сторону. Тот вывод обмотки, который соединен с плюсом тестера будет началом 2-ой обмотки, а с минусом – концом. Таким же образом определяем начала всех других обмоток.

2-ой метод – две любые “отысканные” фазные обмотки, соедининяем поочередно, и к получившимся свободым концам подключаем 220в, а к оставшейся третьей обмотке подключаем контрольную лампу, и краткосрочно подаем 220в- запоминаем как у нас пылает лампа. Сейчас обмотки которые у нас соедены поочередно меняем подключение, другими словами концы 2-ой меняем местами и снова подаем питание, лампочка должна засветиться по другому либо ярче либо ослабевай. Если загорелась ярче, то обмотки у нас подключись поочередно, это означает идут в таком порядке начало – конец – начао – конец, так их и подписываем. Мы уже знаем верно две обмотки. Сейчас к неизвесной подключаем всякую из узнаваемых и снова уже к этой паре подводим 220 в, а к свободной лампу. Снова включаем питание и сейчас сходу будет видно по яркости накала, как включены обмотки, наносим надписи.

В приведенном примере можно заместо контрольной лампочки применить вольтметр и ориентироваться по отклонению стрелки прибора. Сейчас зависимо от схемы подключения нужно подключить обмотки. Для соединения звездой любые три (хоть начало хоть концы) соединяем вмете а к оставшимся трем будет подаваться питание- 380в. Для переключения в треугольк нужно будет сделать еще другие манипуляции. Об этом читайте в статье ” Электродвигатель подключение трегольником”

Популярное

• Светлячок насекомое Разведение светлячков в домашних условиях Человеку, который имеет свой плей л.

Светлячок насекомое (лат Человеку, который имеет свой плей л.

Образ жизни и среда обитания светлячка Человеку, который имеет свой плей л.

Как выглядят светлячки и где их искать? Человеку, который имеет свой плей л.

Конкурс с Pampers «Развитие малыша Конкурс от памперс Человеку, который имеет свой плей л.

Свежие записи

• Акции и конкурсы «Pampers» (Памперс) Конкурс от памперс Человеку, который имеет свой плей л.

Предметы искусства в интерьере Геометрия в декоре стен Человеку, который имеет свой плей л.

Коллекция в интерьере — неповторимое украшение, способное поведать о многом Открытые навесные полки Человеку, который имеет свой плей л.

Как очистить вытяжку на кухне от жира: чем отмыть и почистить фильтр, помыть решетку, чистка в домашних условиях Человеку, который имеет свой плей л.

Как и чем отмыть кухонную вытяжку от жира Человеку, который имеет свой плей л.

Как проверить обмотки асинхронного двигателя

Как прозвонить асинхронный трёхфазный электродвигатель?

Работая промышленным электриком по ремонту и обслуживанию электрооборудования приходилось часто менять электродвигатели вентиляции и различных станков. Для более быстрой предварительной диагностики неисправного электродвигателя выработалась методика его проверки мультиметром. Нужно измерить сопротивление его обмоток между фазными выводами А-В, А-С и В-С, оно должно быть примерно одинаковым, а так же измерить сопротивление между этими выводами и корпусом электродвигателя в пределе измерений прибора 2 МОм или 2000 кОм, оно не должно показать ничего, значит пробоя на корпус нет. Не забываем что провода прибора тоже имеют своё сопротивление, так что при сопоставлении измеренных данных с табличными, вычитайте это сопротивление. На видео показан пример измерения:

Составил таблицы сопротивлений обмоток некоторых электродвигателей по данным старых книг по перемотке, рассчитав последний столбец методом сложения сопротивления двух обмоток, так как при измерении между выводами А-В, В-С, А-С это и есть последовательное соединение двух обмоток (соединение звезда — все 3 обмотки соединены в одной точке). В таблицах указаны обороты двигателя в зависимости от числа пар полюсов, то есть 750 об/мин, 1000, 1500 и 3000, но на практике они всегда немного меньше и реальные обороты указаны на табличках электродвигателей. Старые движки уже могли быть перемотаны не один раз, и с табличными данными могут не совпадать, но в пределах этого. Так что эта информация нужна только для примерного сопоставления мощности от сопротивления обмоток, у электродвигателей других производителей сопротивление обмоток может отличаться существенно.

Источник: www.avto-elektrika-shema.ru

Проверка обмоток электродвигателя. Неисправности и методы проверок

В идеале чтобы была произведена проверка обмоток электродвигателя, необходимо иметь специальные приборы, предназначенные для этого, которые стоят немалых денег. Наверняка не у каждого в доме они есть. Поэтому проще для таких целей научиться пользоваться тестером, имеющим другое название мультиметр. Такой прибор имеется практически у каждого уважающего себя хозяина дома.

Электродвигатели изготавливают в различных вариантах и модификациях, их неисправности также бывают самыми разными. Конечно, не любую неисправность можно диагностировать простым мультиметром, но наиболее часто проверка обмоток электродвигателя таким простым прибором вполне возможна.

Любой вид ремонта всегда начинают с осмотра устройства: наличие влаги, не сломаны ли детали, наличие запаха гари от изоляции и другие явные признаки неисправностей. Чаще всего сгоревшую обмотку видно. Тогда не нужны никакие проверки и измерения. Такое оборудование сразу отправляется на ремонт. Но бывают случаи, когда отсутствуют внешние признаки поломки, и требуется тщательная проверка обмоток электродвигателя.

Виды обмоток

Если не вникать в подробности, то обмотку двигателя можно представить в виде куска проводника, который намотан определенным образом в корпусе мотора, и вроде бы в ней ничего не должно ломаться.

Однако, дело обстоит гораздо сложнее, так как обмотка электродвигателя выполнена со своими особенностями:

• Материал провода обмотки должен быть однородным по всей длине.
• Форма и площадь поперечного сечения провода должны иметь определенную точность.
• На проволоку, предназначенную для обмотки, в обязательном порядке в промышленных условиях наносится слой изоляции в виде лака, который должен обладать определенными свойствами: прочностью, эластичностью, хорошими диэлектрическими свойствами и т.д.
• Провод обмотки должен обеспечивать прочный контакт при соединении.

Если имеется какое-либо нарушение этих требований, то электрический ток будет проходить уже в совершенно других условиях, а электрический мотор ухудшит свои эксплуатационные качества, то есть, снизится мощность, обороты, а может и вообще не работать.

Проверка обмоток электродвигателя 3-фазного мотора . Прежде всего, отключить ее от цепи. Основная часть существующих электродвигателей имеет обмотки, соединенные по схемам, соответствующим звезде или треугольнику.

Концы этих обмоток подключают обычно на колодки с клеммами, которые имеют соответствующие маркировки: «К» — конец, «Н» — начало. Бывают варианты соединений внутреннего исполнения, узлы находятся внутри корпуса мотора, а на выводах применяется другая маркировка (цифрами).

На статоре 3-фазного электродвигателя применяются обмотки, имеющие равные характеристики и свойства, одинаковые сопротивления. При замере мультиметром сопротивлений обмоток может оказаться, что у них разные значения. Это уже дает возможность предположить о неисправности, имеющейся в электродвигателе.

Возможные неисправности

Визуально не всегда можно определить состояние обмоток, так как доступ к ним ограничен особенностями конструкции двигателя. Практически проверить обмотку электродвигателя можно по электрическим характеристикам, так как все поломки мотора в основном выявляются:

• Обрывом, когда провод разорван, либо отгорел, ток по нему проходить не будет.
• Коротким замыканием, возникшим из-за повреждения изоляции между витками входа и выхода.
• Замыкание между витками, при этом изоляция повреждается между соседними витками. Вследствие этого поврежденные витки самоисключаются из работы. Электрический ток идет по обмотке, в которой не задействованы поврежденные витки, которые не работают.
• Пробиванием изоляции между корпусом статора и обмоткой.

Способы

Проверка обмоток электродвигателя на обрыв

Это самый простой вид проверки. Неисправность диагностируется простым измерением значения сопротивления провода. Если мультиметр показывает очень большое сопротивление, то это означает, что имеется обрыв провода с образованием воздушного пространства.

Проверка обмоток электродвигателя на короткое замыкание

При коротком замыкании в моторе отключится его питание установленной защитой от замыкания. Это происходит за очень короткое время. Однако даже за такой незначительный промежуток времени может возникнуть видимый дефект в обмотке в виде нагара и оплавления металла.

Если измерять приборами сопротивление обмотки, то получается малое его значение, которое приближается к нулю, так как из измерения исключается кусок обмотки из-за замыкания.

Проверка обмоток электродвигателя на межвитковое замыкание

Это самая трудная задача по определению и выявлению неисправности. Чтобы проверить обмотку электродвигателя, пользуются несколькими способами измерений и диагностик.

Проверка обмоток электродвигателя способом омметра

Этот прибор действует от постоянного тока, измеряет активное сопротивление. Во время работы обмотка образует кроме активного сопротивления, значительную индуктивную величину сопротивления.

Если будет замкнут один виток, то активное сопротивление практически не изменится, и определить омметром его сложно. Конечно, можно произвести точную калибровку прибора, скрупулезно замерять все обмотки на сопротивление, сравнивать их. Однако, даже в таком случае очень трудно выявить замыкание витков.

Результаты гораздо точнее выдает мостовой метод, с помощью которого измеряется активное сопротивление. Этим методом пользуются в условиях лаборатории, поэтому обычные электромонтеры им не пользуются.

Измерение тока в каждой фазе

Соотношение токов по фазам изменится, если произойдет замыкание между витками, статор будет нагреваться. Если двигатель полностью исправен, то на всех фазах ток потребления одинаков. Поэтому измерив эти токи под нагрузкой, можно с уверенностью сказать о реальном техническом состоянии электродвигателя.

Проверка обмоток электродвигателя переменным током

Не всегда можно измерить общее сопротивление обмотки, и при этом учесть индуктивное сопротивление. У неисправного двигателя проверить обмотку можно переменным током. Для этого применяют амперметр, вольтметр и понижающий трансформатор. Для ограничения тока в схему вставляют резистор, либо реостат.

Чтобы проверить обмотку электродвигателя, применяется низкое напряжение, проверяется значение тока, которое не должно быть выше значений по номиналу. Измеренное падение напряжения на обмотке делится на ток, в итоге получается полное сопротивление. Его значение сравнивают с другими обмотками.

Такая же схема дает возможность определить вольтамперные свойства обмоток. Для этого необходимо сделать измерения на различных значениях тока, затем записать их в таблицу, либо начертить график. Во время сравнения с другими обмотками не должно быть больших отклонений. В противном случае имеется межвитковое замыкание.

Проверка обмоток электродвигателя шариком

Этот метод основывается на образовании электромагнитного поля с вращающимся эффектом, если обмотки исправны. На них подключается симметричное напряжение с тремя фазами, низкого значения. Для таких проверок используют три понижающих трансформатора с одинаковыми данными. Их подключают отдельно на каждую фазу.

Чтобы ограничить нагрузки, опыт проводят за короткий промежуток времени.

Подают напряжение на обмотки статора, и сразу вводят маленький стальной шарик в магнитное поле. При исправных обмотках шарик крутится синхронно внутри магнитопровода.

Если имеется замыкание между витками в какой-либо обмотке, то шарик сразу остановится там, где есть замыкание. При проведении проверки нельзя допускать превышения тока выше номинального значения, так как шарик может вылететь из статора с большой скоростью, что является опасно для человека.

Определение полярности обмоток электрическим методом

У обмоток статора имеется маркировка выводов, которой иногда может не быть по разным причинам. Это создает сложности при проведении сборки.

Чтобы определить маркировку, применяют некоторые способы:

• Слабым источником постоянного тока и амперметром.
• Понижающим трансформатором и вольтметром.

Статор выступает в роли магнитопровода с обмотками, действующими по принципу трансформатора.

Определение маркировки выводов обмотки амперметром и батарейкой

На наружной поверхности статора имеется шесть проводов от трех обмоток, концы которых не промаркированы, и подлежат определению по их принадлежности.

Применяя омметр, находят выводы для каждой обмотки, и отмечают цифрами. Далее, делают маркировку одной из обмоток конца и начала, произвольно. К одной из оставшихся двух обмоток присоединяют стрелочный амперметр, чтобы стрелка находилась на середине шкалы, для определения направления тока.

Минусовой вывод батарейки соединяют с концом выбранной обмотки, а выводом плюса кратковременно касаются ее начала.

Импульс в первой обмотке трансформируется во вторую цепь, которая замкнута амперметром, при этом повторяет исходную форму. Если полярность обмоток совпала с правильным расположением, то стрелка прибора в начале импульса пойдет вправо, а при размыкании цепи стрелка отойдет влево.

Если показания прибора совсем другие, то полярность выводов обмотки меняют местами и маркируют. Остальные обмотки проверяются подобным образом.

Определение полярности вольтметром и понижающим трансформатором

Первый этап аналогичен предыдущему способу: определяют принадлежность выводов обмоткам.

Далее, произвольным образом маркируют выводы первой любой обмотки для соединения их с понижающим трансформатором (12 вольт).

Две другие обмотки соединяют двумя выводами в одной точке случайным образом, оставшуюся пару соединяют с вольтметром и включают питание. Напряжение выхода трансформируется в другие обмотки с таким же значением, так как у них одинаковое количество витков.

Посредством последовательной схемы подключения 2-й и 3-й обмоток вектора напряжения суммируются, а результат покажет вольтметр. Далее маркируют остальные концы обмоток и проводят контрольные измерения.

Источник: electrosam.ru

На первый взгляд обмотка представляет кусок проволоки смотанной определенным образом и в ней нечему особо ломаться. Но у нее есть особенности:

строгий подбор однородного материала по всей длине;

точная калибровка формы и поперечного сечения;

нанесение в заводских условиях слоя лака, обладающего высокими изоляционными свойствами;

прочные контактные соединения.

Если в каком-либо месте провода нарушена любое из этих требований, то изменяются условия для прохождения электрического тока и двигатель начинает работать с пониженной мощностью или вообще останавливается.

Чтобы проверить одну обмотку трехфазного двигателя необходимо отключить ее от других цепей. Во всех электродвигателях они могут собираться по одной из двух схем:

Концы обмоток обычно выводятся на клеммные колодки и маркируются буквами «Н» (начало) и «К» (конец). Иногда отдельные соединения могут быть спрятаны внутри корпуса, а для выводов используются другие способы обозначения, например, цифрами.

У трехфазного двигателя на статоре используются обмотки с одинаковыми электрическими характеристиками, обладающими равными сопротивлениями. Если при замере омметром они показывают разные значения, то это уже повод серьезно задуматься над причинами разброса показаний.

Как проявляются неисправности в обмотке

Визуально оценить качество обмоток не представляется возможным из-за ограниченного допуска к ним. На практике проверяют их электрические характеристики, учитывая, что все неисправности обмоток проявляются:

обрывом, когда нарушается целостность провода и исключается прохождение электрического тока по нему;

коротким замыканием, возникающем при нарушении слоя изоляции между входным и выходным витком, характеризующимся исключением обмотки из работы с шунтированием концов;

межвитковым замыканием, когда изоляция нарушается между одним или несколькими близкорасположенными витками, которые этим выводятся из работы. Ток проходит по обмотке, минуя короткозамкнутые витки, не преодолевая их электрическое сопротивление и не создавая ими определенной работы;

пробоем изоляции между обмоткой и корпусом статора или ротора.

Проверка обмотки на обрыв провода

Этот вид неисправности определяется замером сопротивления изоляции омметром. Прибор покажет большое сопротивление — ∞, которое учитывает образованный разрывом участок воздушного пространства.

Проверка обмотки на возникновение короткого замыкания

Двигатель, внутри электрической схемы которого возникло короткое замыкание, отключается защитами от сети питания. Но, даже при быстром выводе из работы таким способом место возникновения КЗ хорошо видно визуально за счет последствий воздействия высоких температур с ярко выраженным нагаром или следами оплавления металлов.

При электрических способах определения сопротивления обмотки омметром получается очень маленькая величина, сильно приближенная к нулю. Ведь из замера исключается практически вся длина провода за счет случайного шунтирования входных концов.

Проверка обмотки на возникновение межвиткового замыкания

Это наиболее скрытая и сложно определяемая неисправность. Для ее выявления можно воспользоваться несколькими методиками.

Способ омметра

Прибор работает на постоянном токе и замеряет только активное сопротивление проводника. Обмотка же при работе за счет витков создает значительно большую индуктивную составляющую.

При замыкании одного витка, а их общее количество может быть несколько сотен, изменение активного сопротивления заметить очень сложно. Ведь оно меняется в пределах нескольких процентов от общей величины, а подчас и меньше.

Можно попробовать точно откалибровать прибор и внимательно измерить сопротивления всех обмоток, сравнивая результаты. Но разница показаний даже в этом случае не всегда будет видна.

Более точные результаты позволяет получить мостовой метод измерения активного сопротивления, но это, как правило, лабораторный способ, недоступный большинству электриков.

Замер токов потребления в фазах

При межвитковом замыкании изменяется соотношение токов в обмотках, проявляется излишний нагрев статора. У исправного двигателя токи одинаковы. Поэтому прямое их измерение в действующей схеме под нагрузкой наиболее точно отражает реальную картину технического состояния.

Измерения переменным током

Определить полное сопротивление обмотки с учетом индуктивной составляющей в полной рабочей схеме не всегда возможно. Для этого придется снимать крышку с клеммной коробки и врезаться в проводку.

У выведенного из работы двигателя можно использовать для замера понижающий трансформатор с вольтметром и амперметром. Ограничить ток позволит токоограничивающий резистор или реостат соответствующего номинала.

При выполнении замера обмотка находится внутри магнитопровода, а ротор или статор могут быть извлечены. Баланса электромагнитных потоков, на условие которого проектируется двигатель, не будет. Поэтому используется пониженное напряжение и контролируются величины токов, которые не должны превышать номинальных значений.

Замеренное на обмотке падение напряжения, поделенное на ток, по закону Ома даст значение полного сопротивления. Его останется сравнить с характеристиками других обмоток.

Эта же схема позволяет снять вольтамперные характеристики обмоток. Просто надо выполнить замеры на разных токах и записать их в табличной форме или построить графики. Если при сравнении с аналогичными обмотками серьёзных отклонений нет, то межвитковое замыкание отсутствует.

Шарик в статоре

Способ основан на создании вращающегося электромагнитного поля исправными обмотками. Для этого на них подается трехфазное симметричное напряжение, но обязательно пониженной величины. С этой целью обычно применяют три одинаковых понижающих трансформатора, работающих в каждой фазе схемы питания.

Для ограничения токовых нагрузок на обмотки эксперимент проводят кратковременно.

Небольшой стальной шарик от шарикоподшипника вводят во вращающееся магнитное поле статора сразу после включения витков под напряжение. Если обмотки исправны, то шарик синхронно катается по внутренней поверхности магнитопровода.

Когда одна из обмоток имеет межвитковое замыкание, то шарик зависнет в месте неисправности.

Во время теста нельзя превышать ток в обмотках больше номинальной величины и следует учитывать, что шарик свободно выскакивает из корпуса со скоростью вылета из рогатки.

Электрическая проверка полярности обмоток

У статорных обмоток может отсутствовать маркировка начала и концов выводов и это затруднит правильность сборки.

На практике для поиска полярности используются 2 способа:

1. с помощью маломощного источника постоянного тока и чувствительного амперметра, показывающего направление тока;

2. методом использования понижающего трансформатора и вольтметра.

В обоих вариантах статор рассматривается как магнитопровод с обмотками, работающий по аналогии трансформатора напряжения.

Проверка полярности посредством батарейки и амперметра

На внешней поверхности статора выведены шестью проводами три отдельных обмотки, начала и концы которых надо определить.

С помощью омметра вызванивают и помечают вывода, относящиеся к каждой обмотке, например, цифрами 1, 2, 3. Затем произвольно маркируют на любой из обмоток начало и конец. К одной из оставшихся обмоток подключают амперметр со стрелкой посередине шкалы, способной указывать направление тока.

Минус батарейки жестко подключают к концу выбранной обмотки, а плюсом кратковременно прикасаются к ее началу и сразу разрывают цепь.

При подаче импульса тока в первую обмотку он за счет электромагнитной индукции трансформируется во вторую замкнутую через амперметр цепь, повторяя первоначальную форму. Причем, если полярность обмоток угадана правильно, то стрелка амперметра отклонится вправо при начале импульса и отойдет влево при размыкании цепи.

Если стрелка ведет себя по-другому, то полярность просто перепутана. Останется только промаркировать выводы второй обмотки.

Очередная третья обмотка проверяется аналогичным образом.

Проверка полярности посредством понижающего трансформатора и вольтметра

Здесь тоже вначале вызванивают обмотки омметром, определяя вывода, которые к ним относятся.

Затем произвольно маркируют концы первой выбранной обмотки для подключения к понижающему трансформатору напряжения, например, на 12 вольт.

Две оставшиеся обмотки случайным образом скручивают в одной точке двумя выводами, а оставшуюся пару подключают к вольтметру и подают питание на трансформатор. Его выходное напряжение трансформируется в остальные обмотки с такой же величиной, поскольку у них равное число витков.

За счет последовательного подключения второй и третьей обмоток вектора напряжения сложатся, а их сумму покажет вольтметр. В нашем случае при совпадении направления обмоток эта величина будет составлять 24 вольта, а при разной полярности — 0.

Останется промаркировать все концы и выполнить контрольный замер.

В статье дан общий порядок действий при проверке технического состояния какого-то произвольного двигателя без конкретных технических характеристик. Они в каждом индивидуальном случае могут меняться. Смотрите их в документации на ваше оборудование.

Источник: electrik.info

Как прозвонить электродвигатель мультиметром

Электродвигатель – основная составляющая любой современной бытовой электротехники, будь то холодильник, пылесос или другой агрегат, использующийся в домашнем хозяйстве. В случае выхода какого-либо прибора из строя в первую очередь необходимо установить причину поломки. Чтобы узнать, в исправном ли состоянии находится мотор, его необходимо проверить. Нести аппарат в мастерскую для этого необязательно, достаточно располагать обычным тестером. Прочитав эту статью, вы узнаете, как проверить электродвигатель мультиметром, и сможете справиться с этой задачей самостоятельно.

Какие электромоторы можно проверить мультиметром?

Существуют разные модификации электрических двигателей, и перечень их возможных неисправностей достаточно велик. Большинство неполадок можно диагностировать, воспользовавшись обычным мультиметром, даже если вы не специалист в этой области.

Современные электродвигатели разделяются на несколько видов, которые перечислены ниже:

• Асинхронный, на три фазы, с короткозамкнутым ротором. Этот тип электрических силовых агрегатов является самым популярным благодаря простому устройству, которое обеспечивает легкую диагностику.
• Асинхронный конденсаторный, с одной или двумя фазами и короткозамкнутым ротором. Такой силовой установкой обычно оснащается бытовая техника, запитывающаяся от обычной сети на 220В, наиболее распространенной в современных домах.
• Асинхронный, оснащенный фазным ротором. Это оборудование имеет более мощный стартовый момент, чем моторы с короткозамкнутым ротором, в связи с чем его используют как привод в крупных силовых устройствах (подъемники, краны, электростанки).
• Коллекторный, постоянного тока. Такие двигатели широко используются в автомобилях, где они играют роль привода вентиляторов и насосов, а также стеклоподъемников и дворников.
• Коллекторный, переменного тока. Этими моторами оснащается ручной электроинструмент.

Первый этап любой диагностики – визуальный осмотр. Если даже невооруженным взглядом видны сгоревшие обмотки или отломанные части мотора, понятно, что дальнейшая проверка бессмысленна, и агрегат нужно везти в мастерскую. Но зачастую осмотра недостаточно, чтобы выявить неполадки, и тогда необходима более тщательная проверка.

Ремонт асинхронных двигателей

Наиболее распространены асинхронные силовые агрегаты на две и на три фазы. Порядок их диагностики не совсем одинаков, поэтому следует остановиться на этом более подробно.

Трехфазный мотор

Существует два вида неисправностей электрических агрегатов, причем независимо от их сложности: наличие контакта в неположенном месте или его отсутствие.

В состав трехфазного мотора, работающего от переменного тока, входит три катушки, которые могут быть соединены в форме треугольника или звезды. Имеется три фактора, определяющих работоспособность этой силовой установки:

• Правильность намотки.
• Качество изоляции.
• Надежность контактов.

Замыкание на корпус обычно проверяется при помощи мегомметра, но если его нет, можно обойтись обычным тестером, выставив на нем максимальное значение сопротивлений – мегаомы. Говорить о высокой точности измерений в этом случае не приходится, но получить приблизительные данные возможно.

Перед тем, как измерить сопротивление, убедитесь, что двигатель не подключен к электросети, иначе мультиметр придет в негодность. Затем нужно произвести калибровку, поставив стрелку на ноль (щупы при этом должны быть замкнуты). Проверять исправность тестера и правильность настроек, кратковременно касаясь одним щупом другого, необходимо каждый раз перед измерением величины сопротивление.

Приложите один щуп к корпусу электромотора и убедитесь, что контакт имеется. После этого снимите показания прибора, касаясь двигателя вторым щупом. Если данные в пределах нормы, соединяйте второй щуп с выводом каждой фазы поочередно. Высокий показатель сопротивления (500-1000 и более МОм) свидетельствует о хорошей изоляции.

Как проверить изоляцию обмоток показано в этом видео:

Затем необходимо убедиться, что все три обмотки целы. Проверить это можно, прозвонив концы, которые выходят в коробку выводов электродвигателя. Если обнаружен обрыв какой-либо обмотки, диагностику следует прекратить до устранения неисправности.

Следующий пункт проверки – определение короткозамкнутых витков. Довольно часто это можно увидеть при визуальном осмотре, но если внешне обмотки выглядят нормально, то установить факт короткого замыкания можно по неодинаковому потреблению электротока.

Двухфазный электрический двигатель

Диагностика силовых агрегатов этого типа несколько отличается от вышеописанной процедуры. При проверке мотора, оснащенного двумя катушками и запитывающегося от обычной электросети, его обмотки нужно прозвонить при помощи омметра. Показатель сопротивления рабочей обмотки должен быть на 50% меньше, чем у пусковой.

Обязательно должно измеряться сопротивление на корпус – в норме оно должно быть очень большим, как и в предыдущем случае. Низкий показатель сопротивления говорит о необходимости перемотки статора. Конечно, для получения точных данных такие измерения лучше проводить при помощи мегомметра, но такая возможность в домашних условиях имеется редко.

Проверка коллекторных электромоторов

Разобравшись с диагностикой асинхронных моторов, перейдем к вопросу о том, как прозвонить электродвигатель мультиметром, если силовой агрегат относится к коллекторному типу, и каковы особенности таких проверок.

Чтобы правильно проверить работоспособность этих двигателей при помощи мультиметра, нужно действовать в следующем порядке:

• Включить тестер на Ом и попарно замерить сопротивление коллекторных ламелей. В норме эти данные различаться не должны.
• Измерить показатель сопротивления, приложив один щуп прибора к корпусу якоря, а другой – к коллектору. Этот показатель должен быть очень высоким, стремиться к бесконечности.
• Проверить статор на целостность обмотки.
• Измерить сопротивление, прикладывая один щуп к корпусу статора, а другой – к выводам. Чем выше будет полученный показатель, тем лучше.

Проверить электродвигатель при помощи мультиметра на межвитковое замыкание не получится. Для этого используется специальный аппарат, с помощью которого производится проверка якоря.

Подробно проверка двигателей электроинструмента показана в этом видео:

Особенности проверки электромоторов с дополнительными элементами

Зачастую электрические силовые установки оснащаются дополнительными компонентами, предназначенными для защиты оборудования или оптимизации его работы. Наиболее распространенными элементами, встраивающимися в мотор, являются:

• Термопредохранители. Они настроены на срабатывание при определенной температуре таким образом, чтобы избежать сгорания и разрушения изолирующего материала. Предохранитель убирается под изоляцию обмоток или фиксируется к корпусу электрического мотора стальной дужкой. В первом случае доступ к выводам не затруднен, и их без проблем можно проверить с помощью тестера. Также можно мультиметром или простой индикаторной отверткой определить, к каким разъемным ножкам выходит защитная схема. Если температурный предохранитель находится в нормальном состоянии, то он должен показывать при измерении короткое замыкание.
• Термопредохранители могут быть с успехом заменены температурными реле, которые бывают как нормально разомкнутыми, так и замкнутыми (второй тип более распространен). Марка элемента проставляется на его корпусе. Реле для различных типов двигателей выбирается в соответствии с техническими параметрами, ознакомиться с которыми можно, прочитав эксплуатационные документы или найдя нужную информацию в интернете.
• Датчики оборотов двигателя на три вывода. Обычно ими комплектуются моторы стиральных машин. Основой принципа работы этих элементов является изменение разности потенциалов в пластинке, через которую проходит слабый ток. Питание подается по двум крайним выводам, которые обладают небольшим сопротивлением и при проверке должны показывать короткое замыкание. Третий вывод проверяется только в рабочем режиме, когда на него действует магнитное поле. Не следует измерять величину электропитания датчика при включенном двигателе. Лучше всего вообще снять силовой агрегат и подать ток отдельно на датчик. Для возникновения импульсов на выходе датчика покрутите ось. Если ротор не оснащен постоянным магнитом, придется на время проверки установить его, сняв предварительно сенсор.

Обычного мультиметра, как правило, достаточно для диагностики большинства неполадок, которые могут возникать в электромоторах. Если установить причину неисправности этим прибором не представляется возможным, проверка производится с помощью высокоточных и дорогостоящих аппаратов, которые имеются только у специалистов.

В этом материале содержится вся необходимая информация о том, как правильно проверить электродвигатель мультиметром в бытовых условиях. При выходе любой электротехники из строя самое главное – прозвонить обмотку мотора, чтобы исключить его неисправность, поскольку силовая установка имеет наиболее высокую стоимость по сравнению с другими элементами.

Источник: yaelectrik.ru

Как прозвонить электродвигатель мультиметром

Для выявления неисправности электродвигателя в домашних условиях за неимением дорогостоящего профессионального оборудования ничего не остается, как прозвонить электродвигатель мультиметром. С его помощью можно определить большинство поломок, и вам не придется привлекать специалиста. Итак, что нужно сделать?

Подготовка

Перед тем, как проводить диагностику, следует:

• Обесточить агрегат. Если измерение сопротивления осуществляется в цепи, подключенной к электросети, прибор выйдет из строя.
• Откалибровать аппарат, то есть выставить стрелку в нулевое положение (щупы должны быть замкнуты).
• Осмотреть двигатель и выяснить, не затоплен ли он, нет ли запаха горелой изоляции или отломанных деталей и т.д.

Асинхронный, коллекторный, однофазный и трехфазный двигатели прозваниваются по одной и той же методике, небольшая разница в конструкции особой роли не играет, но есть нюансы, которые необходимо учитывать.

Этапы работы

Самые частые неисправности можно поделить на два вида:

• Наличие контакта в месте, где его не должно быть.
• Отсутствие контакта в месте, где он должен быть.

Для начала рассмотрим, как прозвонить 3-фазный электродвигатель мультиметром. Он имеет три катушки, соединенные по схеме «треугольник» или «звезда». На его работоспособность влияют надежность контактов, качество изоляции и правильная намотка.

• Для начала проверьте замыкание на корпус (имейте в виду, значение получится приблизительное, так как для точных показаний требуются более чувствительные приборы).
• Установите значения измерений на мультиметре на максимум.
• Соедините щупы друг с другом, чтобы убедиться в правильности настроек и исправности прибора.
• Соедините один из щупов с корпусом двигателя, если есть контакт, присоедините второй щуп к корпусу и следите за показаниями.
• Если сбоев нет, поочередно коснитесь щупом вывода каждой из трех фаз.
• Если изоляция качественная, проверка должна показать достаточно высокое сопротивление (несколько сотен или тысяч мегом).

Необходимо помнить, что при измерении сопротивления изоляции с помощью мультиметра показания будут выше допустимых, так как ЭДС прибора не превышает 9в. Двигатель же работает при 220 или 380в. По закону Ома значение сопротивления зависит от напряжения, поэтому делайте скидку на разницу.

Далее проверьте целостность обмоток, прозвонив три конца, входящих в борно двигателя. При наличии обрыва дальнейшая проверка не имеет смысла, поскольку прежде нужно устранить эту неисправность.

Затем проверьте короткозамкнутые витки. При соединении «треугольником» показателем неисправности будет большее значение в концах А1 и А3. При соединении «звездой» прибор показывает завышенное значение в цепи А3.

Зная, как прозвонить асинхронный электродвигатель мультиметром, вы сэкономите время и деньги, так как, возможно, выявятся только мелкие неисправности, которые вы легко устраните самостоятельно. Для более серьезной и детальной диагностики требуются другие приборы, которые редко используются в быту по причине дороговизны. Если вы не смогли найти повреждения с помощью мультиметра, обратитесь к специалисту.

Проверка коллекторного электродвигателя

Теперь перейдем к вышеупомянутым нюансам, ведь двигатели бывают разных видов. Как прозвонить коллекторный электродвигатель мультиметром? Схема его проверки выглядит следующим образом:

• Включите прибор на единицы Ом и измерьте попарно сопротивление ламелей коллектора.
• Затем измерьте сопротивление между корпусом якоря и коллектором.
• Проверьте обмотки статора.
• Измерьте сопротивление между корпусом и выводами статора.

Межвитковое замыкание определяется только специальным прибором. Существует способ измерения сопротивления якоря. Снимите с него щетки и подведите к пластинам напряжение до 6в, измерьте падение напряжения между ними.

Для проверки однофазного двигателя прозвоните рабочую и пусковую обмотки. Сопротивление первой должно быть в полтора раза ниже, чем второй.

Для примера возьмем однофазный мотор с тремя выводами, использующийся в стиральных машинах (чаще старого образца). Если между концами очень большое сопротивление, значит катушки соединены последовательно. Остается найти среднюю точку и таким образом определить концы каждой из них в отдельности.

Поскольку электродвигатели встречаются в каждом доме в бытовых приборах – это и холодильник, и пылесос, и многое другое – и они периодически ломаются, знать, как проверить однофазный электродвигатель мультиметром, просто необходимо. Если поломка не слишком серьезная, нести прибор в ремонтную мастерскую нецелесообразно. И у вас появится возможность набраться опыта и получить навыки, работая с двигателями разных типов и модификаций.

Источник: www.szemo.ru

Формирование вращающейся МДС статорной обмотки

Страница 4 из 21

Формирование вращающейся МДС статорной обмотки асинхронного двигателя, питающегося от преобразователя частоты
Для формирования кругового вращающегося поля у машин переменного тока обмотка статора должна быть симметричной и по фазам ее должен протекать симметричный синусоидальный ток или симметричный несинусоидальный ток, у которого может быть выделена основная гармоника тока, значительно преобладающая над высшими гармоническими тока. Полупроводниковый преобразователь частоты должен удовлетворять последнему требованию. Значительное приближение к синусоидальной форме фазного тока обычно требует существенного усложнения преобразователя.
Рассмотрим возможности формирования вращающейся МДС статорной обмоткой асинхронного тягового двигателя. На вход преобразователя частоты (рис. 1.5, а) подводится мощность постоянного тока с напряжением Ud и током Id. Для формирования вращающейся МДС статорной обмотки надо в определенной последовательности пропускать ток через тиристоры VS1 — VS6. Ток Id, проходя через тиристоры VS3 и У52, будет обтекать фазы А и В (МДС Fa и Fв), обеспечивая направление вектора результирующей МДС обмотки статора F1, показанное на рис. 1.5, а. Переключив ток Id с фазы В на фазу С, открытием тиристора 6 и закрытием тиристора 2 обеспечивается поворот вектора МДС обмотки до положения F и т. д.
Идеализированная форма фазного тока представлена в нижней части рис. 1.5, б. Такая форма фазного тока имела бы место, если бы ток Id не имел пульсаций и коммутация тока происходила бы мгновенно. Как следует из рис. 1.5, а, для этого способа формирования вращающейся МДС F1 характерно протекание тока по любой фазе в течение 2/3 полупериода или в интервале 0—120°; в течение 1/3 полупериода ток в рассматриваемой фазе отсутствует.

Рис. 1.5. К вопросу формирования МДС обмотки статора при инверторе тока (а) и напряжения (б)
Из кривой фазного тока может быть выделена основная гармоника, частота которой зависит от частоты переключения тока тиристорами и может изменяться плавно, что обеспечивается системой регулирования преобразователя. Основная гармоника тока (штриховая линия на рис. 1.5, а) преобладает над высшими гармониками тока, что позволяет получить значительный электромагнитный момент.
Таким образом, рассмотренный способ формирования вращающейся МДС в принципе удовлетворяет условиям, предъявляемым к тяговому электрическому приводу.
Преобразователь, формирующий МДС обмотки описанным способом, принято называть инвертором тока. В нем формируется фазный ток статорной обмотки заданной формы, а форма напряжения в значительной мере повторяет форму фазных ЭДС. Поскольку последние по форме близки к синусоиде, то форма напряжения близка к синусоиде. На ней лишь имеются характерные для инвертора тока пики перенапряжений, обусловленные коммутационным процессом. Для инвертора тока необходим индукционный накопитель энергии в виде сглаживающего реактора.
Второй способ формирования вращающейся МДС статорной обмотки асинхронного двигателя поясняется рис. 1.5, б. Положение вектора МДС обмотки F1 может быть обеспечено, если полный ток Id пропускать по фазе А, а по фазам В и С — по половине его. При этом должны быть открыты тиристоры VS3-2 и 6. Если далее через фазу С пропускать полный ток Id, через фазу А — половину тока Id прежнего направления, а в фазе В изменить направление тока, то вектор МДС обмотки займет положение F. При этом должны быть открыты тиристоры 6-3-I. Соблюдая определенную очередность открытия тиристоров и обеспечив коммутацию тока в них, можно получить вращающуюся МДС статорной обмотки, необходимую для создания электромагнитного момента.
Идеализированная форма фазного тока в этом случае будет иметь вид, представленный в нижней части рис. 1.5, б. Такая форма тока могла бы иметь место при отсутствии пульсаций тока Id и отсутствии индуктивности фаз статорной обмотки. Эти условия могут быть достигнуты, например, при малых частотах питающего асинхронный двигатель фазного напряжения.
Преобразователь, формирующий вращающуюся МДС рассмотренным способом, принято называть автономным инвертором напряжения. Для обеспечения нормальной его работы необходим емкостный накопитель энергии (конденсатор Сф). Кроме того, нужны диоды обратного тока VD1 — VD6, которые обеспечивают протекание фазного тока в конце полупериода в прежнем направлении после завершения коммутации главного тиристора. Необходимость использования диодов VDI — VD6 связана с наличием реактивной мощности асинхронных тяговых двигателей и отставанием фазного тока от фазного напряжения.
Как видно из рис. 1.5, б, первая гармоника тока (штриховая линия) значительно преобладает над высшими гармониками, поэтому благоприятные условия для создания электромагнитного момента имеются.
Таким образом, второй способ создания вращающейся МДС статорной обмотки также приемлем для тягового электрического привода. Сопоставление преобразователей частоты обоих типов — инвертора тока и инвертора напряжения — дано в главах 5 и 6.

Асинхронный двигатель: устройство, виды, принцип работы

Немало техники — бытовой, строительной, производственной имеют двигатели. Если задаться целью и проверить тип мотора, в 90% окажется, что стоит асинхронный двигатель. Это обусловлено простотой конструкции, высоким КПД, отсутствием электрического контакта с движущейся частью (в моделях с короткозамкнутым ротором). В общем, причин достаточно. 

Содержание статьи

Что такое асинхронный двигатель и принцип его действия

Любой электродвигатель — устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Электрический двигатель состоит из неподвижной (статор) и подвижной части (ротор). Строение статора таково, что он имеет вид полого цилиндра, внутри которого имеется обмотка. В это цилиндрическое отверстие вставляется подвижная часть — ротор. Он также имеет вид цилиндра, но меньшего размера. Между статором и ротором имеется воздушный зазор, позволяющий ротору свободно вращаться. Ротор вращается из-за наводимых магнитным полем статора токов. По способу вращения двигатели делят на синхронные и асинхронные.

Так выглядит разобранный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный электродвигатель отличается тем, что частота вращения ротора и магнитного поля, создаваемого статором, у него неравны. То есть, ротор вращается несинхронно с полем, что и дало название этому типу машин. Характерно, в рабочем режиме скорость его вращения меньше. Второе название этого типа двигателей — индукционные. Это название связано с тем, что движение происходит за счёт наводимых на нём токов индукции.

Асинхронный двигатель в разобранном виде: основные узлы и части

Коротко описать принцип работы асинхронного двигателя можно так. При включении мотора на обмотки статора подаётся ток, из-за чего возникает переменное магнитное поле. В область действия силовых линий этого попадает ротор, который начинает вращаться вслед за переменным полем статора.

Статор

Статор асинхронного двигателя состоит из трёх частей: корпуса, сердечника и обмотки. Корпус статора служит в качестве опоры для электродвигателя. Изготавливают его из стали или чугуна, сваркой или литьём. К прочности корпуса предъявляются высокие требования, так как при работе возникают вибрации в результате которых может сместиться ротор, что приведёт к заклиниванию мотора и выходу его из строя.

Статор асинхронного двигателя

Есть и ещё одно требование — геометрия корпуса должна быть идеальной. Между обмоткой статора и ротором зазор делают в несколько миллиметров, так что малейшие отклонения могут быть критичны.

Сердечник статора

Сердечник статора асинхронного электродвигателя изготавливают из наборных металлических пластин. Так как сердечник является магнитопроводом, металл используется магнитная электротехническая сталь. Для уменьшения потерь из-за вихревых потоков сердечник набирается из пластин, покрытых слоем диэлектрика (лак).

Сердечник статора набирается из тонких металлических изолированных пластин

Толщина одной пластины — 0,35-0,5 мм. Они собираются в единый пакет, так чтобы пазы всех пластин совпадали. В эти пазы затем укладываются витки обмотки.

Обмотка статора и количество оборотов электродвигателя

Статор асинхронного электромотора чаще всего имеет трёхфазную обмотку возбуждения. Она называется так, потому что является причиной движения ротора. Обмотка статора состоит из катушек, навитых из медной проволоки которые укладываются в пазы сердечника. Каждая обмотка может состоять из нескольких витков проволоки или из одного витка. Провод используется специальный, с лаковым покрытием, которое изолирует витки друг от друга и от стенок сердечника.

Как уже говорили, чаще всего обмотка статора асинхронного двигателя имеет три фазы. В этом случае оси катушек расположены со сдвигом 120°. При таком строении магнитное поле имеет два полюса и делает один полный оборот за один цикл трёхфазного питания. При частоте в электросети равной 50 Гц, скорость вращения поля (и ротора) 50 об/сек или 3000 об/мин.

Укладка катушек обмотки статора асинхронного двигателя

Для уменьшения скорости вращения ротора в асинхронном двигателе обмотку делают с большим количеством полюсов. Так с четырехполюсным стартером скорость вращения будет вдвое меньше — 1500 об/мин. Обмотка с шестью полюсами статора даёт втрое меньшую скорость — 1000 об/мин. С восемью полюсами — в четыре раза меньше, т. е. 750 об/мин. Ещё более «медленные» электромоторы делают очень редко.

Концы обмоток статора выводятся на клеммную коробку корпуса. Тут они могут соединяться по принципу «звезда» или «треугольник» в зависимости от типа подаваемого питания (220 В или 380 В).

Ротор

Ротор асинхронного электродвигателя бывает двух видов: короткозамкнутым и фазным. Чаще всего встречаются машины с короткозамкнутым ротором. Их преимущество в простоте конструкция и несложной технологии изготовления. Что еще важно, в таких моторах отсутствует контакт с динамической конструкцией. Это повышает долговечность, делает обслуживание более редким и простым.

Асинхронный двигатель может быть с короткозамкнутым и фазным

Асинхронные электромоторы с фазным ротором имеют более сложную конструкцию. Но они позволяют плавно регулировать скорость без дополнительных устройств, со старта имеют высокий крутящий момент. Так что приходится выбирать: более простая конструкция или возможность регулировки скорости вращения.

Устройство короткозамкнутого ротора

Ротор состоит из вала и цилиндрической конструкции из короткозамкнутых стержней. Внешне эта конструкция очень напоминает беличье колесо, поэтому так часто называют короткозамкнутую обмотку ротора.

Устройство короткозамкнутого ротора

Изначально и стержни, и замыкающие кольца изготавливались из меди. Роторы современных асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт делают из алюминиевых стержней, с алюминиевыми же замыкающими дисками. Расстояние между стержнями заливается снова-таки алюминиевым сплавом. Получается короткозамкнутый ротор, но уже со сплошным покрытием.

Так как при работе выделяется значительное количество тепла, для охлаждения перемычки «беличьего колеса» делают с дополнительными вентиляционными лопатками. Так во время работы происходит самоохлаждение. Оно работает тем эффективнее, чем выше скорость вращения.

Как устроен асинхронный двигатель: устройство и компоновка деталей

Ротор устанавливается в статор, концы вала фиксируются при помощи крышек с вмонтированными подшипниками. Это двигатель без щеток (безщеточный). Никаких дополнительных контактов и электрических соединений. Подвижная часть мотора начинает вращаться при наличии магнитного поля на статоре. Оно возникает после подачи питания. Это поле вращается, заставляя вращаться и предметы, которые находятся в его поле. Простая и надёжная конструкция, которая обусловила популярность электрических двигателей этого типа.

Как сделан фазный ротор

Устройство фазного ротора мало чем отличается от обмотки статора. Те же наборные кольца с пазами под укладку медных катушек. Количество обмоток ротора три, соединены они обычно «звездой».

Так выглядит фазный ротор асинхронного двигателя

Концы роторных обмоток крепят к контактным кольцам из меди. Эти кольца жёстко закреплены на валу. Кроме того, они обязательно изолированы между собой, не имеют электрического контакта со стальным валом (крепятся к стержню через диэлектрические прокладки). Так как наличие колец отличительная черта этого типа движков, иногда их называют кольцевыми.

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Для фиксации ротора к корпусу статора делают две крышки с подшипниками. На одной из крышек закрепляются щетки, которые прижимаются к кольцам на валу, за счёт чего имеют с ними хороший контакт. Для регулировки скорости вращения щетки соединены с реостатом. Изменяя его сопротивление, меняем напряжение, а с ним и скорость вращения.

Что лучше короткозамкнутый или фазный?

Несмотря на то что двигатели с фазовым ротором лучше стартуют, позволяют в процессе работы плавно менять скорость при помощи обычного реостата, чаще применяется моторы короткозамкнутого типа. В этой конструкции отсутствуют щетки, которые выходят из строя первыми. Кроме того, более простое устройство подвижной части снижает стоимость двигателя, агрегат служит дольше, уход и техобслуживание проще.

Какой лучше: короткозамкнутый ротор или фазный

Тем не менее стоит более подробно ознакомиться с достоинствами и недостатками обоих типов асинхронных двигателей. Итак, достоинства короткозамкнутого асинхронного двигателя:

• Простая конструкция.
• Лёгкое обслуживание.
• Более высокий КПД.
• Нет искрообразования.

Недостатки:

• Малый пусковой крутящий момент.
• Высокий пусковой ток (в 4-7 раз выше номинального).
• Нет возможности регулировать скорость.

  Магнитное поле трехфазного статора толкает ротор

Из-за высокого пускового тока прямое включение допускается для двигателей мощностью до 200 кВт. Более мощные требуют пускорегулирующей аппаратуры. Обычно используют частотный преобразователь, который плавно увеличивает ток, обеспечивая плавный старт без перегрузок.

Преимущество асинхронного фазного двигателя:

• Быстрый и беспроблемный старт.
• Позволяет менять скорость в процессе работы.
• Прямое подключение возможно, практически без ограничения мощности.

Недостатки тоже есть: наличие щёток, возможность искрения, сложное и частое обслуживание.

Как регулируется частота вращения

Как уже писали, частота вращения ротора зависит от количества полюсов статора. Чем больше количество полюсов, тем меньше скорость. Но это не только так можно регулировать скорость вращения. Она еще зависит от напряжения и частоты питания.

Способы регулирования частоты асинхронного двигателя

Напряжение можно регулировать, установив потенциометр на входе. Частоту регулируют поставив частотный преобразователь. Частотник — более выгодное решение, так как он ещё и снижает стартовые токи и может быть программируемым.

Однофазный асинхронный двигатель

Выше рассматривался трехфазный асинхронный двигатель, в однофазном асинхронном двигателе их две. Одна рабочая, вторая вспомогательная. Вспомогательная нужна для того, чтобы придать первоначальное вращение ротору. Потому может называться ещё пусковой или стартовой.

Однофазный асинхронный двигатель имеет две обмотки: рабочую и вспомогательную (стартовую или пусковую)

Когда в статоре включена одна обмотка, она создаёт два равных магнитных поля, вращающихся в разные стороны. Если ввести в это поле ротор, который уже имеет какое-то начальное вращение, магнитное поле будет поддерживать это вращение. Но как запустить ротор на старте? Как придать ему вращение, ведь от одной обмотки возникают два равноценных магнитных поля, направленные в разные стороны. Так что с их помощью заставить вращаться ротор невозможно. В простейшем варианте вращение задаётся вручную — механически. Затем вращение подхватывает поле.

Чтобы автоматизировать запуск однофазного асинхронного двигателя и сделана вспомогательная обмотка. Она сконструирована так, что подавляет одну из составляющих магнитного поля основной обмотки и усиливает вторую. Соответственно, одна из составляющих перевешивает, задавая вращение ротора. Затем стартовая обмотка отключается, вращение поддерживает основная.

Асинхронные двигатели переменного тока

| Как работают электродвигатели переменного тока Асинхронные электродвигатели переменного тока

| Как работают двигатели переменного тока — объясните это Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 28 июня 2021 г.

Вы знаете, как работают электродвигатели? Ответ, наверное, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как базовые моторные работы, из простых научных книг и веб-страниц, таких как эта, многие из моторы, которые мы используем каждый день — от заводских машин до электропоезда — вообще-то так не работают.Какие книги рассказывают нам о простых двигателях постоянного тока (DC), которые имеют петля из проволоки, вращающаяся между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни, в большинстве двигателей большой мощности используется переменный ток (AC) и работают совершенно по-другому: это то, что мы называем индукцией двигатели, и они очень изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте посмотрим внимательнее!

Фотография: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятыми корпусом и ротором, демонстрирующий медные обмотки катушек, составляющих статор (статическая, неподвижная часть двигателя).Эти катушки предназначены для создания вращающегося магнитного поля, которое вращает ротор (подвижную часть двигателя) в пространстве между ними. Фото Дэвида Парсонса любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL.

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Простые двигатели, которые вы видите в научных книгах, основаны на кусок проволоки, согнутый в прямоугольную петлю, которая подвешена между полюса магнита. (Физики назвали бы это проводник с током сидит в магнитном поле.) Когда вы подключаете такой провод к батарее, через него течет постоянный ток (DC), создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, в результате чего провод перевернуть. Обычно провод останавливался в этой точке, а затем снова переворачивался, но если мы воспользуемся хитроумным вращающимся соединением называется коммутатором, мы можем сделать обратный ток каждый раз, когда проволока переворачивается, а это значит, что проволока будет продолжать вращаться в в том же направлении, пока течет ток.Это суть простого электродвигателя постоянного тока, задуманного в 1820-е годы Майкла Фарадея и превратился в практическое изобретение о десять лет спустя Уильям Стерджен. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

Изображение: Электродвигатель постоянного тока основан на проволочной петле, вращающейся внутри фиксированного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом. Коммутатор (разрезное кольцо) и щетки (угольные контакты к коммутатору) меняют направление электрического тока каждый раз, когда провод перекручивается, что позволяет ему вращаться в одном направлении.

Прежде чем перейти к двигателям переменного тока, давайте быстро резюмируйте, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его магнитное поле) фиксируется на месте и образует внешнюю статическую часть двигатель (статор), а катушка с проводом, несущая электрический ток формирует вращающуюся часть двигателя (ротор). Магнитное поле исходит от статора, который представляет собой постоянный магнит, пока вы подаете электроэнергию на катушку, которая составляет ротор. Взаимодействие между постоянными магнитами поле статора и временное магнитное поле, создаваемое ротором, равно что заставляет мотор крутиться.

Рекламные ссылки

Как работает двигатель переменного тока?

В отличие от игрушек и фонариков, большинство домов, офисов, фабрики и другие здания не питаются от маленьких батареек: на них подается не постоянный ток, а переменный ток (AC), который меняет направление примерно 50 раз в секунду. (с частотой 50 Гц). Если вы хотите запустить двигатель от домашней электросети переменного тока, вместо батареи постоянного тока нужна другая конструкция двигателя.

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов расположены снаружи (составляя статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля.Внутри статора находится цельная металлическая ось, проволочная петля, катушка, беличья клетка из металлических стержней и межсоединений (например, вращающиеся клетки, которым иногда удается развлечь мышей), или другая свободно вращающаяся металлическая деталь, которая может проводить электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы посылаете энергию во внутренний ротор, в двигателе переменного тока вы посылаете энергию на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки запитываются попарно, последовательно, создает магнитное поле, вращающееся вокруг двигателя.

Фото: Статор создает магнитное поле с помощью туго намотанных катушек из медной проволоки, которые известны как обмотки. Когда электродвигатель изнашивается или перегорает, можно заменить его другим электродвигателем. Иногда легче заменить обмотки двигателя новым проводом — это умелая работа, называемая перемоткой, что и происходит здесь. Фото Сета Скарлетта любезно предоставлено ВМС США.

Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри магнитное поле, является электрическим проводником.Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому согласно законам электромагнетизма (точнее, закону Фарадея), магнитное поле создает (или индуцирует, если использовать термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или провод, ток течет вокруг него по петле. Если проводник представляет собой просто цельный кусок металла, вместо этого вокруг него циркулируют вихревые токи. В любом случае индуцированный ток производит собственное магнитное поле и, согласно другому закону электромагнетизма (Закон Ленца) пытается остановить то, что его вызывает — вращающееся магнитное поле — также вращаясь.(Вы можете думать о роторе отчаянно пытается «догнать» вращающееся магнитное поле, пытаясь устранить разница в движении между ними.) Электромагнитная индукция — это ключ к тому, почему такой двигатель вращается, и поэтому он называется асинхронным.

Фотография: эффективный асинхронный двигатель переменного тока. Фото Аль-Пуэнте любезно предоставлено NREL.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, прояснить все:

1. Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно запитываются источником переменного тока (не показан, но подключаются к выводам справа).Две красные катушки соединены последовательно и запитаны вместе, а две синие катушки катушки подключаются таким же образом. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается внезапно (как предполагает эта анимация), а плавно повышается и падает в форме синусоидальной волны: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (не совпадают по фазе на 90 °).
2. Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между ними, индуцирует электрический ток в роторе.Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитное поле от внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями заставляет ротор вращаться.
3. Когда магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в одном направлении и (теоретически) почти с одинаковой скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что контролирует скорость двигателя переменного тока?

Фотография: Двигатель с регулируемой частотой.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено NREL.

В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером так называемого асинхронного двигателя переменного тока. Теоретическая скорость ротора в асинхронном двигателе зависит от частоты источника переменного тока и количества катушек, составляющих статор, и без нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля.На практике нагрузка на двигатель (независимо от того, чем он управляет) также играет роль, замедляя ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «пробуксовка» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (чтобы он работал быстрее или медленнее), вы должны увеличивать или уменьшать частоту источника переменного тока, используя так называемый частотно-регулируемый привод. Поэтому, когда вы регулируете скорость чего-то вроде заводской машины, питаемой от асинхронного двигателя переменного тока, вы на самом деле управляете цепью, которая изменяет частоту тока, приводящего в движение двигатель, вверх или вниз.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Нам не обязательно приводить в движение ротор с четырьмя катушками (двумя противоположными парами), как показано здесь. Можно построить асинхронные двигатели с любым другим расположением катушек. Чем больше у вас катушек, тем плавнее будет работать мотор. Количество отдельных электрических токов, возбуждающих катушки независимо, не в шаге, известно как фаза двигателя, поэтому конструкция, показанная выше, представляет собой двухфазный двигатель (с двумя токами, питающими четыре катушки, которые работают не в шаге в двух парах. ).В трехфазном двигателе мы могли бы иметь три катушки, расположенные вокруг статора в виде треугольника, шесть равномерно расположенных катушек (три пары) или даже 12 катушек (три набора по четыре катушки) с одной, двумя или четырьмя катушками. включается и выключается одновременно тремя отдельными противофазными токами.

Анимация: Трехфазный двигатель, питаемый тремя токами (обозначенными красным, зеленым и синие пары катушек), сдвиг по фазе на 120 °.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Самым большим преимуществом асинхронных двигателей переменного тока является их простота.У них есть только одна движущаяся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными. ОКРУГ КОЛУМБИЯ двигатели, напротив, имеют коллектор и угольные щетки, которые изнашиваются выходят и нуждаются в замене время от времени. Трение между щетками и Коммутатор также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

Artwork: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразуют около 85 процентов поступающей электроэнергии в полезную исходящую механическую работу.Даже в этом случае довольно много энергии теряется в виде тепла внутри обмоток, поэтому двигатели могут сильно нагреваться. Большинство двигателей переменного тока промышленной мощности имеют встроенные системы охлаждения. Внутри корпуса находится вентилятор, прикрепленный к валу ротора (на противоположном конце оси, который приводит в движение любую машину, к которой прикреплен двигатель), показанный здесь красным. Вентилятор всасывает воздух в двигатель, обдувая его снаружи корпуса, минуя ребра вентиляции. Если вы когда-нибудь задумывались, почему электродвигатели имеют эти выступы снаружи (как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице), причина в том, что они охлаждают двигатель.

Недостатки

Поскольку скорость асинхронного двигателя зависит от частоты переменного тока, приводящего его в действие, он вращается со скоростью постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; Скорость двигателей постоянного тока намного легче контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания. Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за их катушечной обмотки. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока (например, солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое преобразует постоянный ток в переменный).Это потому, что им нужно изменяющееся магнитное поле, чтобы вращать ротор.

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Изображение: оригинальный дизайн Николы Теслы для асинхронного двигателя переменного тока. Он работает точно так же, как и на анимации выше, с двумя синими и двумя красными катушками, поочередно запитываемыми от генератора справа. Это произведение взято из оригинального патента Tesla, депонированного в Бюро патентов и товарных знаков США, с которым вы можете ознакомиться в приведенных ниже ссылках.

Никола Тесла (1856–1943) был физиком. и плодовитый изобретатель, чей огромный вклад в науку и технику никогда не были полностью признаны. После того, как он приехал в Соединенные Штаты в возрасте 28 лет, он начал работал на известного пионера электротехники Томаса Эдисона. Но двое мужчин поссорились катастрофически и вскоре стали непримиримыми соперниками. Тесла твердо верил что переменный ток (AC) намного превосходил постоянный ток (DC), в то время как Эдисон думал обратное. Со своим партнером Джорджем Westinghouse, Тесла отстаивал AC, в то время как Эдисон был полон решимости управлять миром на DC и придумал всевозможные рекламные трюки, чтобы доказать, что кондиционер слишком опасен для широкого использования (изобретение электрического стула, чтобы доказать, что переменный ток может быть смертельным, и даже ударил током слона Топси с помощью переменного тока, чтобы показать, насколько это было смертельно опасно и жестоко).Битва между этими двумя очень разные взгляды на электроэнергию иногда называют Войной течений.

Несмотря на лучшие (или худшие) усилия Эдисона, Tesla победила, и теперь электричество переменного тока питает большую часть мира. Во многом именно поэтому многие электродвигатели, которые приводить в действие бытовую технику в наших домах, фабриках и офисах переменного тока асинхронные двигатели, работающие от вращающихся магнитных полей, которые Никола Тесла сконструировал в 1880-х годах (его патент, проиллюстрированный здесь, был выдан в мае 1888 года).Итальянский физик по имени Галилео Феррарис независимо друг от друга придумал ту же идею примерно в то же время, но история обошлась с ним еще более жестоко, чем Тесла и его имя теперь почти забыты.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги

Для читателей постарше

Для младших читателей

• Электроэнергия для молодых производителей: забавные и легкие проекты «Сделай сам» Марка де Винка.Maker Media / O’Reilly, 2017. Отличное практическое введение в электричество, включая несколько занятий, связанных с созданием электродвигателей с нуля. Возраст 9–12 лет.
• Эксперименты с электродвигателем Эда Соби. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с большим количеством более широкого научного и технологического контекста. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности он ориентирован только на проекты с двигателями постоянного тока и лучше всего подходит для детей в возрасте от 11 до 14 лет.
• Сила и энергия Криса Вудфорда.Факты в файле, 2004. Одна из моих книг, рассказывающих об усилиях человека по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
• Никола Тесла: Разработчик электроэнергии Крис Вудфорд, в изобретателях и изобретениях, том 5. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008. Краткую биографию Теслы я написал несколько лет назад. На момент написания все это было доступно в Интернете по этой ссылке в Google Книгах. Возраст 9–12 лет.

Патенты

Патенты

предлагают более глубокие технические детали и собственные идеи изобретателя о своей работе.Вот очень небольшая подборка многих патентов США, касающихся асинхронных двигателей.

• Патент США 381 968: Электромагнитный двигатель Николы Тесла, 1 мая 1888 г. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
• Патент США 2,959,721: Многофазные асинхронные двигатели, Томас Бартон и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным контролем скорости.
• Патент США 4311932: Жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей, Рэймонд Н. Олсон, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г.Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
• Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом. Автор: Умеш К. Гупта, Vickers, Inc., 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2012, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2012/2020) Асинхронные двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/induction-motors.html.[Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Асинхронные двигатели переменного тока

| Как работают электродвигатели переменного тока Асинхронные электродвигатели переменного тока

| Как работают двигатели переменного тока — объясните это Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 28 июня 2021 г.

Вы знаете, как работают электродвигатели? Ответ, наверное, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как базовые моторные работы, из простых научных книг и веб-страниц, таких как эта, многие из моторы, которые мы используем каждый день — от заводских машин до электропоезда — вообще-то так не работают.Какие книги рассказывают нам о простых двигателях постоянного тока (DC), которые имеют петля из проволоки, вращающаяся между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни, в большинстве двигателей большой мощности используется переменный ток (AC) и работают совершенно по-другому: это то, что мы называем индукцией двигатели, и они очень изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте посмотрим внимательнее!

Фотография: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятыми корпусом и ротором, демонстрирующий медные обмотки катушек, составляющих статор (статическая, неподвижная часть двигателя).Эти катушки предназначены для создания вращающегося магнитного поля, которое вращает ротор (подвижную часть двигателя) в пространстве между ними. Фото Дэвида Парсонса любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL.

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Простые двигатели, которые вы видите в научных книгах, основаны на кусок проволоки, согнутый в прямоугольную петлю, которая подвешена между полюса магнита. (Физики назвали бы это проводник с током сидит в магнитном поле.) Когда вы подключаете такой провод к батарее, через него течет постоянный ток (DC), создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, в результате чего провод перевернуть. Обычно провод останавливался в этой точке, а затем снова переворачивался, но если мы воспользуемся хитроумным вращающимся соединением называется коммутатором, мы можем сделать обратный ток каждый раз, когда проволока переворачивается, а это значит, что проволока будет продолжать вращаться в в том же направлении, пока течет ток.Это суть простого электродвигателя постоянного тока, задуманного в 1820-е годы Майкла Фарадея и превратился в практическое изобретение о десять лет спустя Уильям Стерджен. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

Изображение: Электродвигатель постоянного тока основан на проволочной петле, вращающейся внутри фиксированного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом. Коммутатор (разрезное кольцо) и щетки (угольные контакты к коммутатору) меняют направление электрического тока каждый раз, когда провод перекручивается, что позволяет ему вращаться в одном направлении.

Прежде чем перейти к двигателям переменного тока, давайте быстро резюмируйте, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его магнитное поле) фиксируется на месте и образует внешнюю статическую часть двигатель (статор), а катушка с проводом, несущая электрический ток формирует вращающуюся часть двигателя (ротор). Магнитное поле исходит от статора, который представляет собой постоянный магнит, пока вы подаете электроэнергию на катушку, которая составляет ротор. Взаимодействие между постоянными магнитами поле статора и временное магнитное поле, создаваемое ротором, равно что заставляет мотор крутиться.

Рекламные ссылки

Как работает двигатель переменного тока?

В отличие от игрушек и фонариков, большинство домов, офисов, фабрики и другие здания не питаются от маленьких батареек: на них подается не постоянный ток, а переменный ток (AC), который меняет направление примерно 50 раз в секунду. (с частотой 50 Гц). Если вы хотите запустить двигатель от домашней электросети переменного тока, вместо батареи постоянного тока нужна другая конструкция двигателя.

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов расположены снаружи (составляя статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля.Внутри статора находится цельная металлическая ось, проволочная петля, катушка, беличья клетка из металлических стержней и межсоединений (например, вращающиеся клетки, которым иногда удается развлечь мышей), или другая свободно вращающаяся металлическая деталь, которая может проводить электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы посылаете энергию во внутренний ротор, в двигателе переменного тока вы посылаете энергию на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки запитываются попарно, последовательно, создает магнитное поле, вращающееся вокруг двигателя.

Фото: Статор создает магнитное поле с помощью туго намотанных катушек из медной проволоки, которые известны как обмотки. Когда электродвигатель изнашивается или перегорает, можно заменить его другим электродвигателем. Иногда легче заменить обмотки двигателя новым проводом — это умелая работа, называемая перемоткой, что и происходит здесь. Фото Сета Скарлетта любезно предоставлено ВМС США.

Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри магнитное поле, является электрическим проводником.Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому согласно законам электромагнетизма (точнее, закону Фарадея), магнитное поле создает (или индуцирует, если использовать термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или провод, ток течет вокруг него по петле. Если проводник представляет собой просто цельный кусок металла, вместо этого вокруг него циркулируют вихревые токи. В любом случае индуцированный ток производит собственное магнитное поле и, согласно другому закону электромагнетизма (Закон Ленца) пытается остановить то, что его вызывает — вращающееся магнитное поле — также вращаясь.(Вы можете думать о роторе отчаянно пытается «догнать» вращающееся магнитное поле, пытаясь устранить разница в движении между ними.) Электромагнитная индукция — это ключ к тому, почему такой двигатель вращается, и поэтому он называется асинхронным.

Фотография: эффективный асинхронный двигатель переменного тока. Фото Аль-Пуэнте любезно предоставлено NREL.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, прояснить все:

1. Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно запитываются источником переменного тока (не показан, но подключаются к выводам справа).Две красные катушки соединены последовательно и запитаны вместе, а две синие катушки катушки подключаются таким же образом. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается внезапно (как предполагает эта анимация), а плавно повышается и падает в форме синусоидальной волны: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (не совпадают по фазе на 90 °).
2. Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между ними, индуцирует электрический ток в роторе.Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитное поле от внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями заставляет ротор вращаться.
3. Когда магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в одном направлении и (теоретически) почти с одинаковой скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что контролирует скорость двигателя переменного тока?

Фотография: Двигатель с регулируемой частотой.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено NREL.

В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером так называемого асинхронного двигателя переменного тока. Теоретическая скорость ротора в асинхронном двигателе зависит от частоты источника переменного тока и количества катушек, составляющих статор, и без нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля.На практике нагрузка на двигатель (независимо от того, чем он управляет) также играет роль, замедляя ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «пробуксовка» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (чтобы он работал быстрее или медленнее), вы должны увеличивать или уменьшать частоту источника переменного тока, используя так называемый частотно-регулируемый привод. Поэтому, когда вы регулируете скорость чего-то вроде заводской машины, питаемой от асинхронного двигателя переменного тока, вы на самом деле управляете цепью, которая изменяет частоту тока, приводящего в движение двигатель, вверх или вниз.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Нам не обязательно приводить в движение ротор с четырьмя катушками (двумя противоположными парами), как показано здесь. Можно построить асинхронные двигатели с любым другим расположением катушек. Чем больше у вас катушек, тем плавнее будет работать мотор. Количество отдельных электрических токов, возбуждающих катушки независимо, не в шаге, известно как фаза двигателя, поэтому конструкция, показанная выше, представляет собой двухфазный двигатель (с двумя токами, питающими четыре катушки, которые работают не в шаге в двух парах. ).В трехфазном двигателе мы могли бы иметь три катушки, расположенные вокруг статора в виде треугольника, шесть равномерно расположенных катушек (три пары) или даже 12 катушек (три набора по четыре катушки) с одной, двумя или четырьмя катушками. включается и выключается одновременно тремя отдельными противофазными токами.

Анимация: Трехфазный двигатель, питаемый тремя токами (обозначенными красным, зеленым и синие пары катушек), сдвиг по фазе на 120 °.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Самым большим преимуществом асинхронных двигателей переменного тока является их простота.У них есть только одна движущаяся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными. ОКРУГ КОЛУМБИЯ двигатели, напротив, имеют коллектор и угольные щетки, которые изнашиваются выходят и нуждаются в замене время от времени. Трение между щетками и Коммутатор также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

Artwork: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразуют около 85 процентов поступающей электроэнергии в полезную исходящую механическую работу.Даже в этом случае довольно много энергии теряется в виде тепла внутри обмоток, поэтому двигатели могут сильно нагреваться. Большинство двигателей переменного тока промышленной мощности имеют встроенные системы охлаждения. Внутри корпуса находится вентилятор, прикрепленный к валу ротора (на противоположном конце оси, который приводит в движение любую машину, к которой прикреплен двигатель), показанный здесь красным. Вентилятор всасывает воздух в двигатель, обдувая его снаружи корпуса, минуя ребра вентиляции. Если вы когда-нибудь задумывались, почему электродвигатели имеют эти выступы снаружи (как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице), причина в том, что они охлаждают двигатель.

Недостатки

Поскольку скорость асинхронного двигателя зависит от частоты переменного тока, приводящего его в действие, он вращается со скоростью постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; Скорость двигателей постоянного тока намного легче контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания. Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за их катушечной обмотки. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока (например, солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое преобразует постоянный ток в переменный).Это потому, что им нужно изменяющееся магнитное поле, чтобы вращать ротор.

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Изображение: оригинальный дизайн Николы Теслы для асинхронного двигателя переменного тока. Он работает точно так же, как и на анимации выше, с двумя синими и двумя красными катушками, поочередно запитываемыми от генератора справа. Это произведение взято из оригинального патента Tesla, депонированного в Бюро патентов и товарных знаков США, с которым вы можете ознакомиться в приведенных ниже ссылках.

Никола Тесла (1856–1943) был физиком. и плодовитый изобретатель, чей огромный вклад в науку и технику никогда не были полностью признаны. После того, как он приехал в Соединенные Штаты в возрасте 28 лет, он начал работал на известного пионера электротехники Томаса Эдисона. Но двое мужчин поссорились катастрофически и вскоре стали непримиримыми соперниками. Тесла твердо верил что переменный ток (AC) намного превосходил постоянный ток (DC), в то время как Эдисон думал обратное. Со своим партнером Джорджем Westinghouse, Тесла отстаивал AC, в то время как Эдисон был полон решимости управлять миром на DC и придумал всевозможные рекламные трюки, чтобы доказать, что кондиционер слишком опасен для широкого использования (изобретение электрического стула, чтобы доказать, что переменный ток может быть смертельным, и даже ударил током слона Топси с помощью переменного тока, чтобы показать, насколько это было смертельно опасно и жестоко).Битва между этими двумя очень разные взгляды на электроэнергию иногда называют Войной течений.

Несмотря на лучшие (или худшие) усилия Эдисона, Tesla победила, и теперь электричество переменного тока питает большую часть мира. Во многом именно поэтому многие электродвигатели, которые приводить в действие бытовую технику в наших домах, фабриках и офисах переменного тока асинхронные двигатели, работающие от вращающихся магнитных полей, которые Никола Тесла сконструировал в 1880-х годах (его патент, проиллюстрированный здесь, был выдан в мае 1888 года).Итальянский физик по имени Галилео Феррарис независимо друг от друга придумал ту же идею примерно в то же время, но история обошлась с ним еще более жестоко, чем Тесла и его имя теперь почти забыты.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги

Для читателей постарше

Для младших читателей

• Электроэнергия для молодых производителей: забавные и легкие проекты «Сделай сам» Марка де Винка.Maker Media / O’Reilly, 2017. Отличное практическое введение в электричество, включая несколько занятий, связанных с созданием электродвигателей с нуля. Возраст 9–12 лет.
• Эксперименты с электродвигателем Эда Соби. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с большим количеством более широкого научного и технологического контекста. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности он ориентирован только на проекты с двигателями постоянного тока и лучше всего подходит для детей в возрасте от 11 до 14 лет.
• Сила и энергия Криса Вудфорда.Факты в файле, 2004. Одна из моих книг, рассказывающих об усилиях человека по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
• Никола Тесла: Разработчик электроэнергии Крис Вудфорд, в изобретателях и изобретениях, том 5. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008. Краткую биографию Теслы я написал несколько лет назад. На момент написания все это было доступно в Интернете по этой ссылке в Google Книгах. Возраст 9–12 лет.

Патенты

Патенты

предлагают более глубокие технические детали и собственные идеи изобретателя о своей работе.Вот очень небольшая подборка многих патентов США, касающихся асинхронных двигателей.

• Патент США 381 968: Электромагнитный двигатель Николы Тесла, 1 мая 1888 г. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
• Патент США 2,959,721: Многофазные асинхронные двигатели, Томас Бартон и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным контролем скорости.
• Патент США 4311932: Жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей, Рэймонд Н. Олсон, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г.Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
• Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом. Автор: Умеш К. Гупта, Vickers, Inc., 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2012, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2012/2020) Асинхронные двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/induction-motors.html.[Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Асинхронные двигатели переменного тока

| Как работают электродвигатели переменного тока Асинхронные электродвигатели переменного тока

| Как работают двигатели переменного тока — объясните это Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 28 июня 2021 г.

Вы знаете, как работают электродвигатели? Ответ, наверное, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как базовые моторные работы, из простых научных книг и веб-страниц, таких как эта, многие из моторы, которые мы используем каждый день — от заводских машин до электропоезда — вообще-то так не работают.Какие книги рассказывают нам о простых двигателях постоянного тока (DC), которые имеют петля из проволоки, вращающаяся между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни, в большинстве двигателей большой мощности используется переменный ток (AC) и работают совершенно по-другому: это то, что мы называем индукцией двигатели, и они очень изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте посмотрим внимательнее!

Фотография: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятыми корпусом и ротором, демонстрирующий медные обмотки катушек, составляющих статор (статическая, неподвижная часть двигателя).Эти катушки предназначены для создания вращающегося магнитного поля, которое вращает ротор (подвижную часть двигателя) в пространстве между ними. Фото Дэвида Парсонса любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL.

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Простые двигатели, которые вы видите в научных книгах, основаны на кусок проволоки, согнутый в прямоугольную петлю, которая подвешена между полюса магнита. (Физики назвали бы это проводник с током сидит в магнитном поле.) Когда вы подключаете такой провод к батарее, через него течет постоянный ток (DC), создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, в результате чего провод перевернуть. Обычно провод останавливался в этой точке, а затем снова переворачивался, но если мы воспользуемся хитроумным вращающимся соединением называется коммутатором, мы можем сделать обратный ток каждый раз, когда проволока переворачивается, а это значит, что проволока будет продолжать вращаться в в том же направлении, пока течет ток.Это суть простого электродвигателя постоянного тока, задуманного в 1820-е годы Майкла Фарадея и превратился в практическое изобретение о десять лет спустя Уильям Стерджен. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

Изображение: Электродвигатель постоянного тока основан на проволочной петле, вращающейся внутри фиксированного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом. Коммутатор (разрезное кольцо) и щетки (угольные контакты к коммутатору) меняют направление электрического тока каждый раз, когда провод перекручивается, что позволяет ему вращаться в одном направлении.

Прежде чем перейти к двигателям переменного тока, давайте быстро резюмируйте, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его магнитное поле) фиксируется на месте и образует внешнюю статическую часть двигатель (статор), а катушка с проводом, несущая электрический ток формирует вращающуюся часть двигателя (ротор). Магнитное поле исходит от статора, который представляет собой постоянный магнит, пока вы подаете электроэнергию на катушку, которая составляет ротор. Взаимодействие между постоянными магнитами поле статора и временное магнитное поле, создаваемое ротором, равно что заставляет мотор крутиться.

Рекламные ссылки

Как работает двигатель переменного тока?

В отличие от игрушек и фонариков, большинство домов, офисов, фабрики и другие здания не питаются от маленьких батареек: на них подается не постоянный ток, а переменный ток (AC), который меняет направление примерно 50 раз в секунду. (с частотой 50 Гц). Если вы хотите запустить двигатель от домашней электросети переменного тока, вместо батареи постоянного тока нужна другая конструкция двигателя.

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов расположены снаружи (составляя статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля.Внутри статора находится цельная металлическая ось, проволочная петля, катушка, беличья клетка из металлических стержней и межсоединений (например, вращающиеся клетки, которым иногда удается развлечь мышей), или другая свободно вращающаяся металлическая деталь, которая может проводить электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы посылаете энергию во внутренний ротор, в двигателе переменного тока вы посылаете энергию на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки запитываются попарно, последовательно, создает магнитное поле, вращающееся вокруг двигателя.

Фото: Статор создает магнитное поле с помощью туго намотанных катушек из медной проволоки, которые известны как обмотки. Когда электродвигатель изнашивается или перегорает, можно заменить его другим электродвигателем. Иногда легче заменить обмотки двигателя новым проводом — это умелая работа, называемая перемоткой, что и происходит здесь. Фото Сета Скарлетта любезно предоставлено ВМС США.

Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри магнитное поле, является электрическим проводником.Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому согласно законам электромагнетизма (точнее, закону Фарадея), магнитное поле создает (или индуцирует, если использовать термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или провод, ток течет вокруг него по петле. Если проводник представляет собой просто цельный кусок металла, вместо этого вокруг него циркулируют вихревые токи. В любом случае индуцированный ток производит собственное магнитное поле и, согласно другому закону электромагнетизма (Закон Ленца) пытается остановить то, что его вызывает — вращающееся магнитное поле — также вращаясь.(Вы можете думать о роторе отчаянно пытается «догнать» вращающееся магнитное поле, пытаясь устранить разница в движении между ними.) Электромагнитная индукция — это ключ к тому, почему такой двигатель вращается, и поэтому он называется асинхронным.

Фотография: эффективный асинхронный двигатель переменного тока. Фото Аль-Пуэнте любезно предоставлено NREL.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, прояснить все:

1. Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно запитываются источником переменного тока (не показан, но подключаются к выводам справа).Две красные катушки соединены последовательно и запитаны вместе, а две синие катушки катушки подключаются таким же образом. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается внезапно (как предполагает эта анимация), а плавно повышается и падает в форме синусоидальной волны: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (не совпадают по фазе на 90 °).
2. Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между ними, индуцирует электрический ток в роторе.Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитное поле от внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями заставляет ротор вращаться.
3. Когда магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в одном направлении и (теоретически) почти с одинаковой скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что контролирует скорость двигателя переменного тока?

Фотография: Двигатель с регулируемой частотой.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено NREL.

В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером так называемого асинхронного двигателя переменного тока. Теоретическая скорость ротора в асинхронном двигателе зависит от частоты источника переменного тока и количества катушек, составляющих статор, и без нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля.На практике нагрузка на двигатель (независимо от того, чем он управляет) также играет роль, замедляя ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «пробуксовка» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (чтобы он работал быстрее или медленнее), вы должны увеличивать или уменьшать частоту источника переменного тока, используя так называемый частотно-регулируемый привод. Поэтому, когда вы регулируете скорость чего-то вроде заводской машины, питаемой от асинхронного двигателя переменного тока, вы на самом деле управляете цепью, которая изменяет частоту тока, приводящего в движение двигатель, вверх или вниз.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Нам не обязательно приводить в движение ротор с четырьмя катушками (двумя противоположными парами), как показано здесь. Можно построить асинхронные двигатели с любым другим расположением катушек. Чем больше у вас катушек, тем плавнее будет работать мотор. Количество отдельных электрических токов, возбуждающих катушки независимо, не в шаге, известно как фаза двигателя, поэтому конструкция, показанная выше, представляет собой двухфазный двигатель (с двумя токами, питающими четыре катушки, которые работают не в шаге в двух парах. ).В трехфазном двигателе мы могли бы иметь три катушки, расположенные вокруг статора в виде треугольника, шесть равномерно расположенных катушек (три пары) или даже 12 катушек (три набора по четыре катушки) с одной, двумя или четырьмя катушками. включается и выключается одновременно тремя отдельными противофазными токами.

Анимация: Трехфазный двигатель, питаемый тремя токами (обозначенными красным, зеленым и синие пары катушек), сдвиг по фазе на 120 °.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Самым большим преимуществом асинхронных двигателей переменного тока является их простота.У них есть только одна движущаяся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными. ОКРУГ КОЛУМБИЯ двигатели, напротив, имеют коллектор и угольные щетки, которые изнашиваются выходят и нуждаются в замене время от времени. Трение между щетками и Коммутатор также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

Artwork: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразуют около 85 процентов поступающей электроэнергии в полезную исходящую механическую работу.Даже в этом случае довольно много энергии теряется в виде тепла внутри обмоток, поэтому двигатели могут сильно нагреваться. Большинство двигателей переменного тока промышленной мощности имеют встроенные системы охлаждения. Внутри корпуса находится вентилятор, прикрепленный к валу ротора (на противоположном конце оси, который приводит в движение любую машину, к которой прикреплен двигатель), показанный здесь красным. Вентилятор всасывает воздух в двигатель, обдувая его снаружи корпуса, минуя ребра вентиляции. Если вы когда-нибудь задумывались, почему электродвигатели имеют эти выступы снаружи (как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице), причина в том, что они охлаждают двигатель.

Недостатки

Поскольку скорость асинхронного двигателя зависит от частоты переменного тока, приводящего его в действие, он вращается со скоростью постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; Скорость двигателей постоянного тока намного легче контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания. Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за их катушечной обмотки. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока (например, солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое преобразует постоянный ток в переменный).Это потому, что им нужно изменяющееся магнитное поле, чтобы вращать ротор.

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Изображение: оригинальный дизайн Николы Теслы для асинхронного двигателя переменного тока. Он работает точно так же, как и на анимации выше, с двумя синими и двумя красными катушками, поочередно запитываемыми от генератора справа. Это произведение взято из оригинального патента Tesla, депонированного в Бюро патентов и товарных знаков США, с которым вы можете ознакомиться в приведенных ниже ссылках.

Никола Тесла (1856–1943) был физиком. и плодовитый изобретатель, чей огромный вклад в науку и технику никогда не были полностью признаны. После того, как он приехал в Соединенные Штаты в возрасте 28 лет, он начал работал на известного пионера электротехники Томаса Эдисона. Но двое мужчин поссорились катастрофически и вскоре стали непримиримыми соперниками. Тесла твердо верил что переменный ток (AC) намного превосходил постоянный ток (DC), в то время как Эдисон думал обратное. Со своим партнером Джорджем Westinghouse, Тесла отстаивал AC, в то время как Эдисон был полон решимости управлять миром на DC и придумал всевозможные рекламные трюки, чтобы доказать, что кондиционер слишком опасен для широкого использования (изобретение электрического стула, чтобы доказать, что переменный ток может быть смертельным, и даже ударил током слона Топси с помощью переменного тока, чтобы показать, насколько это было смертельно опасно и жестоко).Битва между этими двумя очень разные взгляды на электроэнергию иногда называют Войной течений.

Несмотря на лучшие (или худшие) усилия Эдисона, Tesla победила, и теперь электричество переменного тока питает большую часть мира. Во многом именно поэтому многие электродвигатели, которые приводить в действие бытовую технику в наших домах, фабриках и офисах переменного тока асинхронные двигатели, работающие от вращающихся магнитных полей, которые Никола Тесла сконструировал в 1880-х годах (его патент, проиллюстрированный здесь, был выдан в мае 1888 года).Итальянский физик по имени Галилео Феррарис независимо друг от друга придумал ту же идею примерно в то же время, но история обошлась с ним еще более жестоко, чем Тесла и его имя теперь почти забыты.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги

Для читателей постарше

Для младших читателей

• Электроэнергия для молодых производителей: забавные и легкие проекты «Сделай сам» Марка де Винка.Maker Media / O’Reilly, 2017. Отличное практическое введение в электричество, включая несколько занятий, связанных с созданием электродвигателей с нуля. Возраст 9–12 лет.
• Эксперименты с электродвигателем Эда Соби. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с большим количеством более широкого научного и технологического контекста. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности он ориентирован только на проекты с двигателями постоянного тока и лучше всего подходит для детей в возрасте от 11 до 14 лет.
• Сила и энергия Криса Вудфорда.Факты в файле, 2004. Одна из моих книг, рассказывающих об усилиях человека по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
• Никола Тесла: Разработчик электроэнергии Крис Вудфорд, в изобретателях и изобретениях, том 5. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008. Краткую биографию Теслы я написал несколько лет назад. На момент написания все это было доступно в Интернете по этой ссылке в Google Книгах. Возраст 9–12 лет.

Патенты

Патенты

предлагают более глубокие технические детали и собственные идеи изобретателя о своей работе.Вот очень небольшая подборка многих патентов США, касающихся асинхронных двигателей.

• Патент США 381 968: Электромагнитный двигатель Николы Тесла, 1 мая 1888 г. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
• Патент США 2,959,721: Многофазные асинхронные двигатели, Томас Бартон и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным контролем скорости.
• Патент США 4311932: Жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей, Рэймонд Н. Олсон, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г.Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
• Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом. Автор: Умеш К. Гупта, Vickers, Inc., 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2012, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2012/2020) Асинхронные двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/induction-motors.html.[Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

A Новая конструкция обмоток асинхронного двигателя с конденсаторным пуском и конденсаторным пуском на 24 слота | Энтони

Новая конструкция обмоток асинхронного двигателя с конденсаторным пуском и запуском через конденсатор на 24 слота

Зуриман Энтони, Эрханели Эрханели

Аннотация

При обычном методе проектирования обмоток однофазного асинхронного двигателя основная и вспомогательная обмотки обычно размещаются в обоих пазах.Таким образом, была сложная конструкция обмотки по сравнению с трехфазным асинхронным двигателем. По этой причине данное исследование было направлено на разработку новой конструкции обмоток однофазного асинхронного двигателя, аналогичной конструкции трехфазного асинхронного двигателя. Это исследование было сосредоточено на разработке асинхронного двигателя с конденсаторным пуском, работающим от конденсатора, на 24 слота. Обмотки в двигателе разделены на 3 группы, как в трехфазном асинхронном двигателе. Две обмотки действуют как основные обмотки, а другая обмотка действует как вспомогательная обмотка.Номинальный ток обмотки предлагаемого однофазного асинхронного двигателя составлял 2,74 А. Характеристики предложенного метода сравнивались с характеристиками трехфазного асинхронного двигателя, который имел такой же номинальный ток. В качестве компаратора использовался трехфазный индукционный двигатель 380/220 В, 2,74 / 4,7 А, Y / Δ, ротор с сепаратором, 4 полюса, 1,5 л.с., 1400 об / мин, 50 Гц. Результат этого исследования показал, что предложенная конструкция однофазного асинхронного двигателя может работать с лучшими характеристиками, чем асинхронный двигатель с трехфазным компаратором.

Ключевые слова

входной ток; фактор силы; однофазный асинхронный двигатель; трехфазный асинхронный двигатель; конструкция обмоток

DOI: http://doi.org/10.11591/ijece.v8i5.pp3463-3470

Эта работа находится под международной лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0.

Международный журнал электротехники и вычислительной техники (IJECE)
p-ISSN 2088-8708, e-ISSN 2722-2578

Двигатель с расщепленной фазой

В однофазном асинхронном двигателе с расщепленной фазой используется короткозамкнутый ротор, идентичный ротору трехфазного двигателя.Для создания вращающегося магнитного поля однофазный ток разделяется двумя обмотками, основной рабочей обмоткой и вспомогательной пусковой обмоткой, которые смещены в статоре на 90 электрических градусов относительно рабочей обмотки. Пусковая обмотка соединена последовательно с переключателем с центробежным или электрическим приводом, чтобы отключить его, когда начальная скорость достигает примерно 75% от скорости полной нагрузки.

Сдвиг фаз достигается за счет разницы в индуктивном сопротивлении пусковой и рабочей обмоток, а также физического смещения обмоток статора.Пусковая обмотка наматывается поверх пазов статора с меньшим количеством витков провода меньшего диаметра. У бегущей обмотки много витков проволоки большого диаметра, намотанной в нижней части пазов статора, что придает ей более высокое индуктивное сопротивление, чем пусковая обмотка.

Способ, которым две обмотки двигателя с расщепленной фазой создают вращающееся магнитное поле, показан на рисунке 44 и может быть резюмирован следующим образом.

• При подаче сетевого напряжения переменного тока ток в пусковой обмотке опережает ток в рабочей обмотке примерно на 45 электрических градусов.
• Поскольку магнетизм, создаваемый этими токами, следует одной и той же волновой схеме, две синусоидальные волны можно рассматривать как формы волны электромагнетизма, создаваемого двумя обмотками.
• По мере того, как чередование тока (и магнетизма) продолжается, положение северного и южного полюсов изменяется так, что кажется вращением по часовой стрелке.
• В то же время вращающееся поле перерезает проводники короткозамкнутого ротора и индуцирует в них ток.
• Этот ток создает магнитные полюса в роторе, которые взаимодействуют с полюсами вращающегося магнитного поля статора, создавая крутящий момент двигателя.

После запуска двигателя пусковую обмотку необходимо удалить из цепи. Поскольку пусковая обмотка имеет меньший калибр, постоянный ток через нее может привести к перегоранию обмотки. Для автоматического отключения пусковой обмотки от цепи можно использовать механический центробежный или электронный твердотельный переключатель.Проиллюстрирована работа переключателя центробежного типа. Он состоит из центробежного механизма, который вращается на валу двигателя и взаимодействует с неподвижным стационарным переключателем, контакты которого соединены последовательно с пусковой обмоткой.

Когда двигатель приближается к своей нормальной рабочей скорости, центробежная сила преодолевает силу пружины, позволяя контактам размыкаться и отключать пусковую обмотку от источника питания; тогда двигатель продолжает работать только на своей ходовой обмотке.Двигатели, в которых используется такой центробежный переключатель, издают отчетливый щелкающий звук при запуске и остановке, когда центробежный переключатель открывается и закрывается.

Центробежный выключатель может стать источником неисправности, если он не работает должным образом. Если выключатель не сработает при остановке двигателя, цепь пусковой обмотки будет разомкнута. В результате, когда цепь двигателя снова находится под напряжением, двигатель не вращается, а просто издает низкий гудящий звук. Обычно пусковая обмотка рассчитана на работу от сетевого напряжения только в течение короткого интервала времени при пуске.Если центробежный выключатель не разомкнется в течение нескольких секунд после запуска, это может привести к обугливанию или возгоранию пусковой обмотки.

Асинхронный двигатель с расщепленной фазой — это самый простой и наиболее распространенный тип однофазного двигателя. Его простая конструкция обычно делает его менее дорогим, чем другие типы однофазных двигателей. Считается, что электродвигатели с расщепленной фазой имеют низкий или средний пусковой момент. Типичные размеры варьируются примерно до ½ лошадиных сил. Переключение выводов либо к пусковой, либо к пусковой обмотке, но не к обеим, изменяет направление вращения двигателя с расщепленной фазой.Популярные применения электродвигателей с расщепленной фазой включают вентиляторы, воздуходувки, офисную технику и инструменты, такие как небольшие пилы или сверлильные станки, где нагрузка прикладывается после того, как электродвигатель набрал свою рабочую скорость.

Двухфазные двигатели с двойным напряжением имеют провода, которые позволяют внешнее подключение для различных напряжений в сети. На рис. 46 показан однофазный двигатель стандарта NEMA с рабочими обмотками с двойным напряжением. Когда двигатель работает при низком напряжении, две рабочие обмотки и пусковая обмотка подключены параллельно.Для работы с высоким напряжением две рабочие обмотки подключаются последовательно, а пусковая обмотка подключается параллельно одной из рабочих обмоток.

Обмотки двигателя: в чем различия?

Обмотки двигателя могут иметь разные формы. Однако трехфазные распределенные обмотки чаще всего используются в двигателях переменного тока для промышленного применения, чему и будет уделено основное внимание в данной статье. Последующее обсуждение в равной степени применимо к использованию этого типа обмотки в асинхронных двигателях или синхронных двигателях с постоянными магнитами.

Целью распределенной обмотки является создание синусоидального распределения магнитодвижущей силы (MMF) в воздушном зазоре двигателя. Этот MMF образуется, когда в фазных обмотках протекает сбалансированный набор трехфазных токов переменного тока. Это MMF в сочетании с конструкцией магнитной цепи двигателя, которая создает бегущую волну магнитного потока в воздушном зазоре для создания необходимого крутящего момента двигателя.

Обмотки состоят из нескольких катушек, намотанных из изолированной медной или, в некоторых случаях, алюминиевой проволоки.Несколько жил провода можно соединить параллельно, чтобы сформировать единый проводник, который затем наматывают в катушку, имеющую несколько витков. Количество витков будет зависеть от конкретных требований к конструкции.

Распределенная обмотка состоит из нескольких катушек, вставленных в пазы статора двигателя, как показано ниже. Количество катушек будет зависеть от количества пазов статора, количества фаз (в нашем случае 3) и количества полюсов двигателя, p.

Каждая катушка будет охватывать несколько слотов.Обмотка с полным шагом будет иметь катушки, средний пролет которых соответствует количеству пазов, равных полюсному шагу или 360 ° / p, тогда как обмотка с коротким шагом будет охватывать меньше пазов. На рисунке ниже показана обмотка с полным шагом для типичного 4-полюсного двигателя.

Статор 4-полюсного двигателя с 3-фазной распределенной обмоткой

Часть обмотки будет в пазу, где она способствует созданию крутящего момента двигателя. Остальное будет в концевых обмотках, которые не способствуют созданию крутящего момента двигателя.Поэтому необходим тщательный дизайн, чтобы избежать ненужных потерь дорогой меди. Кроме того, из-за хороших тепловых характеристик возникает необходимость в высоком заполнении пазов и регулировании теплового режима торцевой обмотки. Эти факторы часто ограничиваются соображениями производственного процесса. Идеальная распределенная обмотка будет иметь бесконечное количество катушек, размещенных в бесконечном количестве пазов, так что пространственное распределение MMF представляет собой идеальную синусоиду. На практике это явно невозможно, поэтому необходимо найти лучший компромисс для достижения требуемой производительности.

Катушки разных фаз необходимо изолировать друг от друга и от сердечника статора во избежание короткого замыкания и выхода из строя. Изоляция представляет собой дополнительные тепловые барьеры, которые ограничивают способность передавать тепло изнутри машины наружу. Между проводами обмотки и между изоляцией, обмоткой и сердечником статора будут образовываться воздушные пустоты. Эти пустоты заполняются смолой с использованием процесса пропитки, который улучшает теплопередачу и дополнительно улучшает изоляцию обмоток.

Применения электродвигателей многочисленны и разнообразны. Различные приложения предъявляют разные требования к конструкции двигателя. Некоторые из этих требований будут зависеть от конструкции обмотки и могут включать:

• Минимизация потерь на гармоники для повышения эффективности
• Уменьшить пульсации крутящего момента
• Снижение акустического шума и вибрации

Для достижения одинаковых электрических характеристик возможно несколько схем обмотки. Выбор этих схем будет определяться производственными ограничениями, на которые сильно влияет уровень автоматизации, используемый для производства обмотки.

В таблице ниже приведены некоторые из наиболее распространенных конфигураций обмоток вместе с основными критериями выбора.

Совершенно очевидно, что необходимо найти серьезные компромиссы между техническими требованиями, сложностью процесса, уровнем автоматизации и стоимостью. Это означает, что конструкторы двигателей должны тесно сотрудничать с производителями, чтобы определить наилучшее общее решение.

Если вам нужна поддержка по вашему двигателю, напишите нам по адресу [email protected]

Базовое руководство по проектированию электродвигателей

Инженеры-проектировщики должны учитывать каждый компонент, который будет занимать ограниченное пространство паза статора.Это означает измерение площади поперечного сечения каждого элемента, умножение этой площади на количество раз, которое элемент помещается в слот (например, количество витков медной катушки), добавление общей площади всех элементов и деление полученного результата. по доступной площади в слоте.

Формулу можно выразить следующим образом:

Общее заполнение прорези включает площадь поперечного сечения всех материалов, входящих в прорезь: проволока, вкладыши, клинья и т. Д. Для расчета общего заполнения прорези инженер начнет с определение общей площади пустого слота.CAD-модель ламинации или геометрии прорези иногда может обеспечить это измерение.

Чтобы определить максимальный полный уровень для слота, инженер должен решить, где закрыть отверстие слота. Часто это точка, в которой ножка зуба начинает выходить из самого зуба. Площадь фактического открытия слота обычно не включается; здесь клин будет перекрывать отверстие. Клин удерживается на месте основанием зуба, чтобы проволока удерживалась в прорези.

• Площадь поперечного сечения незащищенного паза:

После того, как известна площадь неизолированного паза, инженер определяет площадь всех изоляционных материалов, добавляя площадь поперечного сечения каждого куска материала.Для изоляторов, таких как ламинат Nomex или Nomex Kapton, это можно рассчитать, исходя из длины и номинальной толщины материала. Для порошковой изоляции можно использовать толщину, указанную производителем. Это может варьироваться в зависимости от геометрии ламелей, материала покрытия и размера детали.

Поскольку точные размеры трудно измерить, производители склонны делать консервативные оценки. Например, при оценке размера разделителя фаз при изготовлении двигателей по индивидуальному заказу инженеры хотят убедиться, что разделитель фаз полностью разделяет две фазы, которые разделяют один и тот же слот, но размещение границы между катушками будет зависеть от прокладки провода.Если размер материала слишком велик для обеспечения полного покрытия, он также занимает больше площади прорези.

• Площадь поперечного сечения всех изоляционных материалов:

Последнее, что нужно измерить, — это площадь магнитного провода. Это включает в себя толщину изоляции провода, что означает, что общая площадь магнитного провода будет больше, чем площадь медного провода. Также при расчетах необходимо будет учесть зазоры, оставшиеся между витками круглой проволоки.

Начиная с площади одного провода с изоляцией, которую можно найти в каталоге или справочнике магнитных проводов, инженер умножит площадь этого провода на количество параллельных проводов и количество витков катушки, чтобы получить общее площадь катушки.