Подключение трехфазных двигателей к однофазной сети

Трехфазные двигатели могут работать и от однофазной сети. Для создания вращающегося магнитного поля в статоре (искусственного создания трех сдвинутых по времени фаз), используют конденсаторы и соответствующую схему включения (см. ниже). Трехфазный двигатель, работая от однофазной сети, развивает мощность не более 50%, чем при работе от трехфазной сети.

Рис.16. Применение трехфазного двигателя в однофазной сети:

Q — выключатель неавтоматический, имеющий средний контакт с самовозвратом, Сп, Ср — емкости пусковая и рабочая.

При напряжении сети 220 В и частоте сети 50 Гц рабочая емкость, мкф, Ср = 66Рн, где Pн. — номинальная мощность двигателя, кВт. Пусковая емкость, мкФ

Сп = 2Ср = 132Рн.

Если двигатель запускается без пусковой емкости, то ее можно не применять.

Машины постоянного тока

Такие машины как двигатели хороши тем, что у них можно регулировать частоту вращения ротора в широком диапазоне частот. Из-за этого они широко используются в ручных машинах. Развивают крутящий момент, начиная с первого оборота, в отличие от других двигателей, которые работают, например, начиная с оборотов холостого хода (у двигателей внутреннего сгорания), составляющих значения несколько сотен оборотов в минуту. Недостатками можно считать износ и искрение щеток. С помощью машины постоянного тока, работающей как генератор можно получать постоянное напряжение.

Рис. 17-1. Простейший электродвигатель постоянного тока Рис. 17-2. Работа простейшего электродвигателя постоянного тока в режиме генератора (а) и двигателя (б).

Конструктивно все электрические двигатели постоянного тока состоят из индуктора (в статоре) и якоря (ротора), разделенных воздушным зазором.

Индуктор электродвигателя постоянного тока служит для создания неподвижного магнитного поля машины и содержит главные полюса 1. На главных полюсах расположены обмотки возбуждения, предназначенные для создания магнитного поля машины (на добавочных полюсах - специальная обмотка, служащая для улучшения условий коммутации). Якорь 2 электродвигателя постоянного токасостоит из магнитной системы, собранной из отдельных листов, рабочей обмотки, уложенной в пазы, и коллектора 3 служащего для подвода к рабочей обмотке постоянного тока. Коллектор связывает обмотку якоря с внешней цепью нагрузки при работе машины генератором или с сетью питания при работе двигателем. Коллекторпредставляет собой цилиндр, насаженный на вал двигателя и собранный из изолированных друг от друга медных дугообразных пластин. На коллекторе имеются выступы-петушки, к которым припаяны концы секций обмотки якоря. Съем тока с коллектора осуществляется с помощью щеток 4, обеспечивающих скользящий контакт с коллектором. Щетки закреплены в щеткодержателях, которые удерживают их в определенном положении и обеспечивают необходимое нажатие щетки на поверхность коллектора. Щетки и щеткодержатели закреплены на траверсе, связанной с корпусом электродвигателя.

По устройству двигатель постоянного тока упрощенно можно представить в виде рамки (обмотки), к которой через коллектор (разрезное кольцо) и щетки подводится постоянный электрический ток. Рамка находится в магнитном поле между двумя полюсами постоянного магнита. Обмотка возбуждения располагается на полюсах статора и присоединяется к независимому источнику постоянного тока или к якорю. Магнитный поток возбуждения Фв этой обмотки неподвижен в пространстве.

Ток, протекая по рамке, вызовет в ней электрическое поле, рамка притянется постоянным магнитом и повернется на 180 градусов. При этом сменится полярность на коллекторе. Рамка окажется в аналогичном первоначальному положении. Так будет происходить непрерывное вращение рамки.

Коллекторы обычно делаются из многих составных частей и соответствующего им числа рамок (обмоток) для плавности вращения.

Способы возбуждения электродвигателей постоянного тока

Под возбуждением электрических машин понимают создание в них магнитного поля, необходимого для работы электродвигателя. Схемы возбуждения электродвигателей постоянного тока показаны на рисунке.

б) в) г)

Схемы возбуждения электродвигателей постоянного тока: а) - независимое, б) - последовательное, в) – параллельное, г) – смешанное.

По способу возбуждения электрические двигатели постоянного тока делят на четыре группы:

1. С независимым возбуждением, у которых обмотка возбуждения НОВ питается от постороннего источника постоянного тока.

2. С последовательным возбуждением (сериесные), у которых обмотка возбуждения включена последовательно с якорной обмоткой.

3. С параллельным возбуждением (шунтовые), у которых обмотка возбуждения включается параллельно источнику питания обмотки якоря.

4. Двигатели со смешаным возбуждением (компаундные), у которых имеется последовательная и параллельная обмотки возбуждения.

Пуск двигателей постоянного тока

Сопротивление цепи якоря невелико, поэтому пусковой ток превышает в 10 - 20 раз и более номинальный. Это может вызвать значительные электродинамические усилия в обмотке якоря и чрезмерный ее перегрев, поэтому пуск двигателя производят с помощью пусковых реостатов - активных сопротивлений, включаемых в цепь якоря.

Двигатели мощностью до 1 кВт допускают прямой пуск.

Величина сопротивления пускового реостата выбирается по допустимому пусковому току двигателя. Реостат выполняют ступенчатым для улучшения плавности пуска электродвигателя.

В начале пуска вводится все сопротивление реостата. По мере увеличения скорости якоря возникает противо-э.д.с, которая ограничивает пусковые токи. Постепенно выводя ступень за ступенью сопротивление реостата из цепи якоря, увеличивают подводимое к якорю напряжение.

Регулирование частоты вращения электродвигателя постоянного тока

Частота вращения двигателя постоянного тока:

где U — напряжение питающей сети; Iя — ток якоря; Rя — сопротивление цепи якоря; kc — коэффициент, характеризующий магнитную систему; Ф — магнитный поток возбуждения электродвигателя.

Из формулы видно, что частоту вращения электродвигателя постоянного тока можно регулировать тремя путями: изменением потока возбуждения электродвигателя, изменением подводимого к электродвигателю напряжения и изменением сопротивления в цепи якоря.

Наиболее широкое применение получили первые два способа регулирования, третий способ применяют редко: он неэкономичен, скорость двигателя при этом значительно зависит от колебаний нагрузки.