В статоре однофазного электродвигателя находится однофазная обмотка, что отличает его от трехфазного. Изготовлена эта единственная обмотка по аналогии с одной обмоткой трехфазного устройства, но объем, который она заполняет, занимает 2/3 пазов окружности статора.
В этой обмотке (которая еще имеет название рабочей) магнитный поток изменяется с такой частотой, с которой протекает по обмотке ток. Чтобы создать первоначальный вращающий момент, в пазы статора укладывается вторичная обмотка, которая носит название пусковой. Она работает только для запуска, потому включается на короткое время запуска.
На рисунке 1.1. представлена схема, на которой можно рассмотреть подключение электродвигателя в однофазную сеть. Через добавочный резистор или конденсатор включается пусковая обмотка.
Такое подключение необходимо для того, что бы ток в пусковой обмотке мог быть сдвинут по фазе по сравнению с током в рабочей обмотке на 90°. Две обмотки, которые перпендикулярны друг другу и питаются сдвинутыми по фазе токами, создают магнитное поле, которое вращается. Ротор начинает разгоняться под действием вращающегося магнитного поля.
После этого пусковая обмотка отключается. Она всегда работает короткое время и служит для запуска двигателя. Чтобы произвести запуск двигателя в обратном направлении, необходимо поменять местами клеммы пусковой и рабочей обмоток.
1.1. Схема подключения однофазного двигателя в сеть
Чаще всего ротор однофазных асинхронных электродвигателей с одной фазой выполнен короткозамкнутым. Существуют модели, в которых пусковая обмотка работает не только при запуске, а и все остальное время. Такие устройства имеют коэффициент мощности больший, чем у выше описанных короткозамкнутых приборов, развивают по сравнению с ними больший вращающий момент. Называют их конденсаторными.
1.2. Схема устройства однофазного электродвигателя с расщепленными полюсами
Существуют модели однофазных устройств и с расщепленными полюсами. Схема однофазного электродвигателя представлена на рисунке 1.2. Короткозамкнутый виток в его конструкции охватывает часть каждого полюса. Ток, возникающий в этом витке с помощью переменного потока рабочей обмотки, сдвигается по фазе относительно потока в рабочей обмотке. Эти два переменных потока, которые смещены относительно друг друга по фазе, и образуют вращающее магнитное поле. Такой агрегат вращается только в одном направлении. Если переменить полюса, то с изменением направления тока в обмотке изменится и ток в короткозамкнутом витке.
Применяются однофазные асинхронные модели для привода приборов и машин, которые имеют небольшую мощность.
Яркими представителями конденсаторных устройств являются двигатели асинхронные конденсаторные (ДАК). Они имеют широкое применение как в бытовых приборах, так и в промышленных установках. Примерами их использования ДАК могут служить стиральные машины, электросоковыжималки и, конечно же, любой электроинструмент.
Схема подключения однофазного электродвигателя ДАК представлена на рисунке.
Трехфазные агрегаты на практике получили большее распространение, чем однофазные. Такое оборудование, как циркулярная пила, вентилятор, электрорубанок, сверлильный станок или насос питают именно они. От однофазной сети трехфазные устройства работают с помощью емкостных или индуктивно-емкостных цепей, сдвигающих фазу. Одна универсальная цепь была бы хорошим решением для подключения однофазных и трехфазных моделей. Но тогда параметры элементов цепи, которые зависят от мощности и схемы соединения обмоток будет необходимо менять, что не очень удобно в эксплуатации. Но есть другой путь — подключение однофазного электродвигателя как генератора для получения трехфазного напряжения.
Любая электрическая машина достаточно универсальна. Генератор может исполнять роль двигателя, а он в свою очередь — генератора. Рассмотрим, как подключить однофазный электродвигатель, чтобы он выполнял роль генератора трехфазного напряжения. После отключения одной из обмоток, ротор продолжает вращаться. Между выводами обмотки, которая отключена, имеется электродвижущаяся сила. Токи, протекающие по обмоткам, превращают ротор в электромагнит с полюсами, поддерживающий напряжение в обмотках стартера. Сдвиг фаз в обмотках равен 120 градусам.
Вращающийся ротор — это одно из главных условий работы асинхронного устройства в качестве преобразователя числа фаз. Раскрутить его можно с помощью обычного фазосдвигающего конденсатора. Конденсатор необходим только для запуска двигателя. После запуска цепь, в которой он находится, разрывают, и его емкость не влияет на качество напряжения, которое генерируется. К статору подключается трехфазная нагрузка. Если ее нет, то коэффициент полезного действия преобразователя большой.
Различные виды двигателей использовались для испытаний на пригодность выполнять функции генератора. В первом случае использовалась схема включения однофазного устройства, представленная на рисунке 1. В схеме применялось выводы от общей точки (нейталью). По схеме, изображенной на рисунке 2, соединения исполнялись без нейтрали.
Подключение однофазного электродвигателя всегда происходило нажатием и удержанием кнопки. Во время удерживания частота вращения ротора достигала значения номинальной величины.
Были сделаны выводы, что скорость вращения ротора прибора, который используется в качестве генератора, не зависит от напряжения, которое подано на питающую однофазную сеть. Из-за потерь энергии на намагничивание и создание вращающего момента, напряжения, которые выдает генератор.
Для того чтобы подключить однофазную модель в сеть или выполнить изменение схемы включения однофазного двигателя, необходимо убедится, что она обесточена. Конденсаторы, которые находятся в цепи, могут быть заряжены. Лучше при проведении таких работ использовать предохранители.
Устройство асинхронного типа с магнитным шунтом к сети подключается непосредственно. Вращение его в обратную сторону невозможно. Широкое применение такие агрегаты нашли в вентиляторах. Переключая три отвода, можно изменять частоту вращения. Некоторые модели изменяют частоту вращения за счет последовательно включенных конденсаторов. Использовать необходимо только конденсаторы, которые идут в комплекте поставки. После запуска двигателя, конденсаторы содержат определенное количество заряда, потому прикасаться к проводникам запрещается. Для защиты от напряжения конденсаторов в схемах однофазного электродвигателя используют резисторы. Они играют роль шунтов, однако действую не мгновенно.
Конденсаторное устройство с двумя обмотками подключается к сети по другому принципу. Одна из обмоток подключается непосредственно к сети, а вторая — с использованием конденсатора. Такой конденсатор должен быть бумажным и иметь емкость, указанную в инструкции. Некоторые модели допускают изменение стороны движения ротора, если изменить способ подключения конденсатора. Конденсатор может быть номинальным напряжением от 500 до 630 В. В документации описаны способы подключения конденсаторов для реверсирования двигателя. Важно! Не путать однофазные конденсаторные агрегаты с трехфазными. Если изменить способ установки конденсатора на трехфазном устройстве, то он может сгореть. Это недопустимая ситуация.
Коллекторная однофазная модель имеет в своей конструкции обмотку возбуждения и две щетки. Сеть питания подключается к одной щетке, а вторая щетка крепится к обмотке возбуждения. С каждым из сетевых проводов необходимо подключить дроссели для исключения помех.
Источник: //myfta.ru/articles/odnofaznye-elektrodvigateli