[Раздел: Электродвигатель своими руками / Дата: 27.5.12 15:22]
3-7. УСТРОЙСТВО АСИНХРОННЫХ ОДНОФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
На рис. 3-16 показано устройство асинхронного однофазного электродвигателя типа АОЛБ с встроенным пусковым резистором. Статор электродвигателя собран из штампованных листов электротехнической стали 15, спрессован и залит в алюминиевую оболочку (корпус статора) с двойными стенками 13. Между стенками образуются каналы для воздуха, охлаждающего поверхность статора. На заточки корпуса статора надеты две крышки 2 и 17, отлитые из алюминиевого сплава.
На переднюю крышку 17 надет штампованный колпак 18 с отверстиями в торце. Через эти отверстия при вращении ротора вентилятор 19, насаженный на конец вала ротора, забирает воздух. Вентилятор отлит из алюминиевого сплава и закреплен на валу винтом.
В листах статора, проштампованы 24 паза грушевидной формы. Из них 16 пазов занят к проводами рабочей обмотки, а 8 пазов — проводами пусковой обмотки. Выводные концы рабочей и пусковой обмоток выведены к контактным винтам 4, расположенным в коробке зажимов 11. Сердечник ротора собран из листов 12 электротехнической стали и напрессован на рифленую поверхность средней части вала 1. В пазы ротора залита алюминиевая обмотка 14 с замыкающими кольцами и лопатками вентилятора. Назначение вентилятора заключается в том, чтобы отбрасывать нагретый воздух к охлаждаемым наружным стенкам корпуса.
На роторе смонтирован центробежный выключатель пусковой обмотки. Он состоит из двух рычагов 7 с противовесами 9, сидящих на осях 8, которые запрессованы в четырех лопатках вентилятора. Рычаги нажимают штифтами 6 на пластмассовую втулку 5, свободно сидящую на валу. При разгоне ротора, когда частота его вращения приближается к номинальной, противовесы под действием центробежной силы расходятся, поворачивая рычаги вокруг осей.
При этом втулка 5 перемещается вправо, сжимая пружину 10, и освобождает пружинный контакт 4, замыкающий цепь пусковой обмотки. Этот контакт при неподвижном роторе замкнут торцом втулки с неподвижным контактом 3.
Подвижный и неподвижный контакты крепятся на изоляционной плате к задней крышке электродвигателя 2. На ней укреплено тепловое реле, которое отключает электродвигатель от сети при его перегреве. Подставка 16 с четырьмя шпильками служит для крепления электродвигателя.
Схема включения электродвигателя показана на рис. 3-17.
Напряжение питающей сети подводится к зажимам С1 и С2. От этих зажимов напряжение подводится к рабочей обмотке через контакты теплового реле РТ, состоящего из обмотки, биметаллической пластинки и контактов. При нагреве электродвигателя сверх допустимого пластинка изгибается и размыкает контакты. При коротком замыкании через обмотку теплового реле пойдет большой ток, пластинка быстро нагреется и разомкнет контакты. При этом будут обесточены рабочая С и пусковая П обмотки, так как обе они питаются через тепловое реле. Таким образом, тепловое реле защищает электродвигатель и от перегрузки, и от коротких замыканий.
Пусковая обмотка питается от зажимов C1 и С2 через перемычку С2-П1, контакты центробежного выключателя ВЦ, перемычку ВЦ-РТ, контакты теплового реле РТ. При пуске электродвигателя, когда ротор достигнет частоты вращения 70-80% номинальной, контакты центробежного выключателя разомкнутся и пусковая обмотка отключится от сети. При включении электродвигателя, когда частота вращения ротора снизится, контакты центробежного выключателя снова замкнутся и пусковая обмотка будет подготовлена к следующему пуску.
На рис. 3-18 показана конструкция асинхронного электродвигателя типа АВЕ Эти двигатели включаются в сеть с постоянно включенной вспомогательной обмоткой, в цепь которой последовательно включен конденсатор (рис. 3-9), Электродвигатели типа АВЕ не имеют жесткого корпуса и поэтому их называют встраиваемыми. С приводным механизмом электродвигатели скрепляются при помощи фланца или скобы.
Корпусом электродвигателя служит пакет сердечника статора 1, набранный из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Пакет спрессован и под давлением залит алюминиевым сплавом. На торцах статора имеются нажимные кольца 5 и стягивающие их четыре стержня из алюминия. В пазы статора вложены катушки 6 рабочей и вспомогательной обмотки. На нажимных кольцах 5 центрируются подшипниковые щиты 4 и 7. Через резиновую втулку 9 в подшипниковом щите выведены концы обмоток 8 для приключения их к сети. Подшипниковые щиты стянуты четырьмя шпильками.
Ротор электродвигателя собран из листов электротехнической стали и залит алюминием 2. Вместе с обмоткой ротора отлиты крылья вентилятора для охлаждения электродвигателя. Ротор вращается в двух шарикоподшипниках 3.
Электродвигатели имеют буквенные и цифровые обозначения типов, например электродвигатель АВЕ 041-2 расшифровывается так: А — асинхронный, В — встраиваемый, Е — однофазный,
4 — номер габарита, 1 — порядковый номер длины сердечника статора и цифра 2 через тире — число полюсов.
3-8. СИНХРОННЫЕ ОДНОФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ
В некоторых случаях требуются электродвигатели, частота вращения которых должна быть строго постоянной независимо от нагрузки. В качестве таких используют синхронные электродвигатели, у которых частота вращения ротора всегда равна частоте вращения магнитного поля и определяется по (3-2). Существует много типов синхронных электродвигателей как трехфазного, так и однофазного тока. Здесь рассмотрены только два наиболее простых типа однофазных синхронных электродвигателей: реактивный и конденсаторный реактивный.
На рис. 3-19 показана конструктивная схема простейшего однофазного реактивного электродвигателя, известного в технике под названием колеса Ла-Кура. Статор 1 и ротор 2 собраны из штампованных листов электротехнической стали. На статоре намотана катушка, питаемая от сети однофазного переменного тока, создающая пульсирующее магнитное поле. Свое название реактивный электродвигатель получил потому, что ротор вращается за счет реакций двух сил магнитного притяжения.
При пульсирующем поле электродвигатель не имеет пускового вращающего момента и его необходимо раскрутить от руки. Магнитные силы, действующие на зубцы ротора, все время стремятся поставить его против полюсов статора, так как в этом положении сопротивление магнитному потоку будет минимальным. Однако ротор по инерции проходит это положение за время, когда пульсирующее поле уменьшается. При следующем увеличении магнитного поля магнитные силы действуют уже на другой зубец ротора, и его вращение будет продолжаться. Для устойчивости хода ротор реактивного электродвигателя должен обладать большой инерцией.
Реактивные электродвигатели работают устойчиво только при небольшой частоте вращения порядка 100- 200 об/мин. Мощность их обычно не превосходит 10- 15 Вт. Частота вращения ротора определяется частотой питающей сети f и числом зубцов ротора Z. Так как за один полупериод изменения магнитного потока ротор поворачивается на 1/Z оборота, то за 1 мин, содержащую 60•2•f полупериодов, он повернется на 60•2•f/Z оборотов. При частоте переменного тока 50 Гц частота вращения ротора равна:
Для увеличения вращающего момента увеличивают число зубцов на статоре. Наибольшего эффекта можно добиться, сделав на статоре столько зубцов, сколько на роторе. При этом магнитные притяжения будут действовать одновременно не на пару зубцов, а на все зубцы ротора, и вращающий момент значительно возрастет. В таких электродвигателях обмотка статора состоит из маленьких катушек, которые намотаны на обод статора в промежутках между зубцами. В электропроигрывателях старых типов применялся такой электродвигатель с 77 зубцами на статоре и на роторе, что обеспечивало частоту вращения диска 78 об/мин. Ротор представлял собой одно целое с диском, на который клали пластинку. Для пуска электродвигателя надо было подтолкнуть диск пальцем.
Статор синхронного конденсаторного реактивного электродвигателя ничем не отличается от статора конденсаторного асинхронного электродвигателя. Ротор электродвигателя можно сделать из ротора асинхронного электродвигателя, профрезеровав в нем пазы по числу полюсов (рис. 3-20). При этом срезаются частично стержни беличьей клетки. При заводском изготовлении таких электродвигателей с листами ротора, выштампованными с полюсными выступами, часть стержней беличьей клетки играет роль пусковой обмотки. Ротор начинает вращаться так же, как ротор асинхронного электродвигателя, затем втягивается в синхронизм с магнитным полем и в дальнейшем вращается с синхронной частотой.
Качество работы конденсаторного электродвигателя сильно зависит от того, в каком режиме работы электродвигатель имеет круговое вращающееся поле. Эллиптичность поля в синхронном режиме приводит к увеличению шума, вибраций и нарушению равномерности вращения. Если круговое вращающееся поле имеет место при асинхронном режиме, то электродвигатель имеет хороший пусковой момент, но малые моменты входа и выхода из синхронизма. При смещении кругового поля в сторону больших частот-пусковой момент уменьшается, а моменты входа и выхода из синхронизма увеличиваются. Наибольшие моменты входа и выхода из синхронизма получаются в том случае, когда круговое вращающееся поле имеет место в синхронном режиме. В этом случае, однако, сильно снижается пусковой момент. С целью его повышения обычно несколько увеличивают активное сопротивление коротко-замкнутой обмотки ротора.
Недостатком некоторых типов конденсаторных реактивных электродвигателей является залипание ротора, заключающееся в том, что при пуске ротор не разворачивается, а останавливается в каком-либо положении.
Обычно залипание ротора проявляется у электродвигателей с неудачным соотношением между размерами впадин и полюсных выступов. Наибольший реактивный момент при небольшой потребляемой электродвигателем мощности получается, когда отношение полюсной дуги bп к полюсному делению т составляет примерно 0,5-0,6, а глубина впадин h в 9-10 раз больше воздушного зазора между полюсными выступами и статором.
Положительным свойством конденсаторных реактивных электродвигателей является высокий коэффициент мощности, который значительно выше, чем у трехфазных электродвигателей, и достигает иногда 0,9-0,95. Это объясняется тем, что индуктивность конденсаторного электродвигателя в значительной степени компенсируется емкостью конденсатора.
Синхронные реактивные электродвигатели являются самыми распространенными синхронными электродвигателями благодаря простоте конструкции, низкой стоимости и отсутствию скользящих контактов. Они нашли применение в схемах синхронной связи, в установках звукового кино, звукозаписи и телевидения.
3-9. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В КАЧЕСТВЕ ОДНОФАЗНЫХ
В практике встречаются случаи, когда нужно трехфазный электродвигатель подключить к однофазной сети. Раньше считалось, что для этого необходима перемотка статора электродвигателя. В настоящее время разработано и испытано на практике много схем включения трехфазных электродвигателей в однофазную сеть без всяких изменений обмоток статора.
В качестве пусковых элементов используют конденсаторы.
Выводы обмотки статора трехфазного электродвигателя имеют следующие обозначения: С1-начало первой фазы; С2-начало второй фазы; СЗ-начало третьей фазы; С4 — конец первой фазы; С5 — конец второй фазы; С6-конец третьей фазы. Эти обозначения выбиты на металлических бирках, надетых на выводные проводники обмотки.
Обмотка трехфазного электродвигателя может быть соединена в звезду (рис. 3-21, а) или в треугольник (рис. 3-21, б). При соединении в звезду начала или концы всех трех фаз соединяют в одну точку, а оставшиеся три вывода соединяют с трехфазной сетью. При соединении в треугольник соединяют конец первой фазы с началом второй, конец второй с началом третьей, а конец третьей с началом первой. От точек соединений берут выводы для подключения электродвигателя к трехфазной сети.
В трехфазной системе различают фазные и линейные напряжения и токи. При соединении в звезду между ними имеют место следующие соотношения:
при соединении в треугольник
Большая часть трехфазных электродвигателей выпускается на два линейных напряжения, например 127/220 В или 220/380 В. При меньшем напряжении сети обмотка соединяется в треугольник, а при большем напряжении-в звезду. У таких электродвигателей на дощечку: зажимов выводят все шесть выводных проводников обмотки.
Однако встречаются электродвигатели на одно напряжение сети, у которых обмотка соединена в звезду или в треугольник внутри электродвигателя, а к дощечке зажимов выведены только три проводника. Конечно, можно было бы и в этом случае разобрать электродвигатель, разъединить междуфазовые соединения и сделать три дополнительных вывода. Однако можно этого и не делать, использовав одну из схем включения электродвигателя в однофазную сеть, которые приведены ниже.
Принципиальная схема включения трехфазного электродвигателя с шестью выводами в однофазную сеть показана на рис. 3-22, а. Для этого две фазы соединяют последовательно и подключают к однофазной сети, а третью фазу присоединяют к ним параллельно, включив в нее пусковой элемент 1 с выключателем 2. В качестве пускового элемента может служить активное сопротивление или конденсатор. При этом рабочая обмотка будет занимать 2/3 пазов статора, а пусковая 1/3. Таким образом, трехфазная обмотка обеспечивает требуемое соотношение пазов между рабочей и пусковой обмотками. При таком соединении угол между рабочей и пусковой обмотками составляет 90° эл. (рис. 3-22, б).
При соединении двух фаз последовательно надо следить за тем, чтобы они были включены согласно, а не встречно, когда н. с. соединяемых фаз вычитаются. Как видно из схемы рис. 3-22, а, в общую точку соединены концы второй и третьей фаз С5 и С6.
Можно трехфазный электродвигатель использовать и в качестве конденсаторного по схеме рис. 3-23 с одним рабочим конденсатором 1 или с рабочим 1 и пусковым 2 конденсаторами. При такой схеме включения емкость рабочего конденсатора, мкФ, определяется по формуле:
где I — номинальный ток электродвигателя, A; U — напряжение сети, В.
Трехфазный электродвигатель с тремя выводами и обмоткой статора, соединенной в звезду, подключают к однофазной сети по схеме рис. 3-24. При этом емкость рабочего конденсатора определяют по формуле
Напряжение конденсатора U1= 1,3 U.
Трехфазный электродвигатель с тремя выводами и обмоткой статора, соединенной в треугольник, подключают к однофазной сети по схеме рис. 3-25. Емкость рабочего конденсатора определяют по формуле
Напряжение конденсатора U=1,15 V.
Во всех трех случаях емкость пусковых конденсаторов можно примерно определить из соотношения
При выборе схемы включения следует руководствоваться напряжением, на которое рассчитан трехфазный электродвигатель, и напряжением однофазной сети. При этом фазное напряжение трехфазного
электродвигателя должно сохраниться при включении в однофазную сеть.
Пример. Трехфазный электродвигатель мощностью 250 Вт, напряжением 127/220 В с номинальным током 2/1,15 А надо включить в однофазную сеть напряжением 220 В.
При использовании схемы рис. 3-24 емкость рабочего конденсатора:
напряжение на конденсаторе U1 = 1,3•220 = 286 В.
Емкость пускового конденсатора
При использовании трехфазного электродвигателя в качестве однофазного мощность его снижается до 50%, в качестве конденсаторного однофазного — до 70% номинальной мощности трехфазного электродвигателя.
Н.В. Виноградов, Ю.Н. Виноградов
Как самому рассчитать и сделать электродвигатель
Москва 1974
Содержание
« 1 2 [3]
Источник: //carlines.ru/modules/Articles/article.php?storyid=288&storypage=2