Двигатель асинхронный конденсаторный тип д схема

Однофазный конденсаторный двигатель

Асинхронные конденсаторные двигатели

Статор асинхронного конденсаторного двигателя имеет в своей конструкции две обмотки с равным количеством пазов и сдвинутых относительно друг друга на 90 градусов. Одну из обмоток является главной и включается непосредственно в однофазную сеть, а вторая обмотка является в данном случае вспомогательной и включают в эту же сеть через рабочий конденсатор Сраб (рис. 1, а).

Рисунок 1. Конденсаторный двигатель:
а — с рабочей емкостью, б — с рабочей и пусковой емкостями, в — механические характеристики; 1 — при рабочей емкости, 2 — при рабочей и пусковой емкостях

Отличительной особенность от однофазного асинхронного двигателя является то, что в асинхронном конденсаторном двигателе вспомогательная обмотка после пуска не отключается и остается включенной в течение всего периода работы. Ёмкость Сраб при этом создает фазовый сдвиг между токами Iа и Ib.

Асинхронные конденсаторные двигатели обладая достаточно высокими коэффициентом полезного действия и коэффициентом мощности (соs φ = 0,80 ÷ 0,95) имеют неудовлетворительные пусковые свойства, так как емкость Сраб обеспечивает круговое поле лишь при расчетной нагрузке, а при пуске двигателя поле статора эллиптическое. Пусковой момент при этом не превышает 0,5 Нм.

Для увеличения пускового момента параллельно емкости Сраб включают дополнительную емкость Спуск — пусковой конденсатор (рис.1, б).

По окончании пуска емкость Спуск следует отключать, так как при небольших скольжениях в цепи обмотки статора, содержащей емкость С и индуктивность L, возможен резонанс напряжений, из-за чего напряжение на обмотке и на конденсаторе может в два-три раза превысить напряжение сети.

Рисунок 2. Схемы включения двухфазного двигателя в трехфазную сеть

Конденсаторные двигатели иногда называют двухфазными, так как об-мотка статора этого двигателя содержит две фазы. Двухфазные двигатели могут работать и без конденсатора или другого ФЭ, если к фа¬зам обмотки статора подвести двухфазную систему напряжений (два напряжения, одинаковые по значению и частоте, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на 90°).

Для получения двухфазной системы напряжений можно воспользоваться трехфазной линией с нулевым проводом, включив обмотки статора так, как показано на рис. 2, а: одну обмотку — на линейное напряжение UAB, а другую — на фазное напряжение Uc через автотрансформатор AT (для выравнивания значения напряжений на фазных об¬мотках двигателя).

Возможно включение двигателя и без нулевого провода (рис. 2, б), но в этом случае напряжения на обмотках двигателя будут сдвинуты по фазе на 120°, что приведет к некоторому ухудшению рабочих свойств двигателя.

Конденсаторный электродвигатель — устройство и принцип работы

Конденсаторный двигатель представляет собой одну из разновидностей двигателей асинхронного типа. В обмотках такого типа имеются присоединенные конденсаторы, которые выполняют такие функции, как создание сдвигов фазы проводящего тока.

Имеется возможность подключения конденсаторного электродвигателя к однофазной сети, делается это посредством использования специальных схем. Чаще встречаются двухфазные и трехфазные асинхронные конденсаторные электродвигатели.

Конструкция и устройство конденсаторного электродвигателя

По конструктивному оформлению и по таким параметрам, как мощность электродвигателя и его габариты они могут быть разными. Это непосредственно зависит от назначения и использования электродвигателя конденсаторного типа.

Вообще, чаще конденсаторные двигателей используются в бытовой технике небольших мощностей, такой стиральные машины старого образца, электромагнитофонах, и другой технике, не обладающей большими мощностями. Как правило, такие разновидности электродвигателей не используются при мощности, которая превышает 1кВт, поскольку сам по себе конденсатор имеет достаточно высокую стоимость.

Работа конденсаторного электродвигателя происходит посредством того, что в конструкции он имеет две обмотки, одна из которых непосредственно подключается к электрической сети, вторая же соединяется с самим конденсатором для создания магнитного поля вращающегося действия. Конденсаторы выполняют так называемое сдвижение фазы тока практически на девяносто градусов.

Во время запуска асинхронного электрического двигателя конденсаторного типа действия оба непосредственных рабочих элемента (конденсаторы) включены, однако после того, как произойдет необходимый для стабильной работы двигателя разгон, один из работающих конденсаторов отключают. Делается это в целях экономии рабочего ресурса электродвигателя, к тому же нет смысла «гонять» оба конденсатора, ведь такая необходимость присутствует лишь при начальной стадии набора оборотов, потом, когда скорость работы двигателя достигает номинального уровня, с последующими задачами вполне под силу справится одному работающему конденсатору.

Наиболее близок по пусковому устройству, а так же по характеристикам работы и такой тип конденсаторного электрического двигателя к асинхронному электрическому двигателю трехфазного типа.

Основные характеристики конденсаторного электродвигателя

Как правило, во избежание получения эллиптического вращающегося магнитного поля, в одно и то же время с емкостью подключается переменное сопротивление проволочного типа, таким образом, данное подключение позволяет получить магнитное поле не эллипсовидной формы, а поле кругового типа.

На сегодняшний день, в промышленности для использования в электрических двигателях конденсаторного типа на промышленном оборудовании применяются электродвигатели двухфазного типа. Их схема подключения является наиболее распространенной и проверенной, к тому же такой тип не имеет высокой стоимости и является наиболее удобным.

В сравнении с простой однофазной схемой подключения схема работы электрических конденсаторных двигателей имеет более высокий коэффициент полезного действия. Разница эта может достигать порядка шестидесяти процентов.

В зависимости от использования конденсаторного электрического двигателя и от его габаритов и рабочих характеристик, номинальная мощность достигает, как правило, полтора кВт. При такой мощности может быть различной и синхронная частота вращения за одну минуту времени, так в зависимости опять же от модели двигателя конденсаторного типа этот параметр может варьироваться в диапазоне от 750 до 3000 оборотов.

Конденсаторный двигатель.

Асинхронный конденсаторный двигатель имеет на статоре две обмотки, занимающие одинаковое число пазов и сдвинутые в про­странстве относительно друг друга на 90 эл. град. Одну из обмоток – главную – включают непосредственно в однофазную сеть, а дру­гую – вспомогательную – включают в эту же сеть, но через ра­бочий конденсатор С_ра6 (рисунок 33, а).

В отличие от рассмотренного ранее однофазного асинхронно­го двигателя в конденсаторном двигателе вспомогательная обмот­ка после пуска не отключается и остается включенной в течение всего периода работы, при этом емкость С_раб создает фазовый сдвиг между токами и .

Таким образом, если однофазный асинхронный двигатель по окончании процесса пуска работает с пульсирующей МДС стато­ра, то конденсаторный двигатель – с вращающейся. Поэтому конденсаторные двигатели по своим свойствам приближаются к трехфазным двигателям.

Необходимая для получения кругового вращающегося поля емкость (мкФ)

при этом отношение напряжений на главной U_А и на вспомога­тельной U_Bобмотках должно быть

где φ_A – угол сдвига фаз между током и напряжением при круговом поле;

k = ω_B k_B/ (w_Ak_A) – коэффициент трансформации, представляющий собой отношение эффективных чисел витков вспомогательной и главной обмоток;

k_Aи k_B– обмоточные коэффициенты обмоток статора.

Рисунок 33 – Конденсаторный двигатель:

а)– с рабочей емкостью, б) – с рабочей и пусковой емкостями, в)–механические характеристики; 1– при рабочей емкости, 2– при ра­бочей и пусковой емкостях

При заданных коэффициенте трансформации kи отношении напряжений U_A/ U_Bемкость С_ра6 обеспечивает получение кругового вращающегося поля лишь при одном, вполне определенном режиме работы двигателя. Если же и изменится режим (нагрузка), то изменятся и ток I_A,и фазовый угол φ_A, а следовательно, и С_раб, соответствующая круговому полю. Таким образом, если нагрузка двигателя отличается от расчетной, то вращающееся поле двигателя становится эллиптическим и рабочие свойства двигателя ухудшаются. Обычно расчет С_раб ведут для номинальной нагрузки или близкой к ней.

Обладая сравнительно высокими КПД и коэффициентом мощности (соs φ₁ = =0,80÷0,95), конденсаторные двигатели имеют неудовлетворительные пусковые свойства, так как емкость С_раб обеспечивает круговое поле лишь при расчетной нагрузке, а при пуске двигателя поле статора эллиптическое. При этом пусковой момент обычно не превышает 0,5М_НОМ.

Для повышения пускового момента параллельно емкости С_раб включают емкость С_пуск, называемую пусковой(рисунок 33, б). Величину С_пуск выбирают, исходя из условия получения кругового поля статора при пуске двигателя, т. е. получения наибольшего пускового момента. По окончании пуска емкость С_пуск следует отключать, так как при небольших скольжениях в цепи обмотки статора, содержащей емкость Си индуктивность L, возможен резонанс напряжений, из-за чего напряжение на обмотке и на конденсаторе может в два-три раза превысить напряжение сети.

При выборе типа конденсатора следует помнить, что его рабо­чее напряжение определяется амплитудным значением синусои­дального напряжения, приложенного к конденсатору U_c. При кру­говом вращающемся поле это напряжение (В) превышает напряжение сети U₁и определяется выражением

U_c = U₁

Рисунок 34 – Схемы включения двухфазного двига­теля в трехфазную сеть

Конденсаторные двигатели иногда называют двухфаз­ными, так как об­мотка статора этого двигателя содержит две фазы. Двухфаз­ные двигатели могут работать и без кон­денсатора или дру­гого фазосмещающего элемента, если к фа­зам обмотки статора подвести двухфаз­ную систему напря­жений (два напря­жения, одинаковые по значению и час­тоте, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на 90°). Для получения двухфаз­ной системы напряжений можно воспользоваться трехфазной ли­нией с нулевым проводом, включив обмотки статора так, как по­казано на рисунке 34, а: одну обмотку — на линейное напряжение U_AB,а другую — на фазное напряжение Uc через автотрансфор­матор AT (для выравнивания значения напряжений на фазных об­мотках двигателя). Возможно включение двигателя и без нулевого провода (рисунок 34, б),но в этом случае напряжения на обмотках двигателя будут сдвинуты по фазе на 120°, что приведет к некото­рому ухудшению рабочих свойств двигателя.

Работа трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети.

Трехфазный асинхронный двигатель может быть использован для работы от однофазной сети. В этом случае такой двигатель включают как конденсаторный по одной из схем рисунке 35.

Значение рабочей емкости С_раб (мкФ) при частоте переменно­го тока 50 Гц можно ориентировочно определить по одной из формул: для схемы, изображенной на рисунке 35, а,

на рисунке 35, б,

на рисунке 35, в

где I₁ – но­минальный (фазный) ток в обмотке стато­ра, А;

U_с – напря­жение однофазной сети, В.

При подборе ра­бочей емкости не­обходимо следить за тем, чтобы ток в фазных обмотках статора при устано­вившемся режиме работы не превы­шал номинального значения.

Рисунок 35 – Схемы соединения обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя при вклю­чении его в однофазную сеть

Если пуск двигателя происходит при значительной нагрузке на валу, то параллельно рабочей емкости С_раб следует включить пусковую емкость

В этом случае пусковой момент становится равным номиналь­ному. При необходимости дальнейшего увеличения пускового момента следует принять еще большее значение пусковой емкости (С_п ≤ 8С_ра6).

Большое значение для надежной работы асинхронного двига­теля в качестве конденсаторного имеет правильный выбор кон­денсатора по напряжению. Следует иметь в виду, что габариты и стоимость конденсаторов определяются не только их емкостью, но и рабочим напряжением. Поэтому выбор конденсатора с большим “запасом” по напряжению ведет к неоправданному увеличению габаритов и стоимости установки, а включение конденсаторов на напряжение, превышающее допустимое рабочее напряжение, приводит к преждевременному выходу из строя конденсаторов, а, следовательно, и всей установки.

При определении напряжения на конденсаторе при включении двигателя по одной из рассмотренных схем необходимо иметь в виду следующее: при включении двигателя по схеме рисунке 35, а напряжение на конденсаторе равно U_K≈ 1,3 U_С, а при включении двигателя по схемам рисунке 35, б и в это напряжение равно U_к ≈ 1,15 U_c.

В схемах конденсаторных двигателей обычно применяют бумажные конденсаторы в металлическом герметичном корпусе прямоугольной формы типов КБГ – МН или БГТ (термостойкие). На корпусе конденсатора указаны емкость и рабочее напряжение постоянного тока. При включении такого конденсатора в сеть пе­ременного тока следует уменьшить примерно в два раза допусти­мое рабочее напряжение. Например, если на конденсаторе указано напряжение 600 В, то рабочее напряжение переменного тока сле­дует считать 300 В.

Пример 1. Определить значение рабочей емкости С_раб, необходимой для работы трехфазного асинхронного двигателя типа АВ052-4 от однофазной сети напряжением U_c = 220 В. Номинальные данные двигателя: Р_ном = 80 Вт, напряже­ние 220/380 В, ток сети I_1ном = 0,56/0,32 А.

Решение. Напряжение сети 220 В соответствует соединению обмотки статора в треугольник, поэтому принимаем схему включения двигателя в одно­фазную сеть по рисунку 35, в. Номинальный (фазный) ток статора I₁ = 0,32 А.

Рабочая емкость С_рa6 = 4800·0,32/220 = 6,98 мкФ. При этом рабо­чее напряжение конденсатора U_к ≈ 1,15·220 = 250 В. Принимаем в качестве С_раб батарею из двух параллельно соединенных конденсаторов типа КБГ – МН емко­стью по 4 мкФ каждый (емкость батареи 8 мкФ) на рабочее напряжение 600 В.

При использовании трехфазного двигателя в однофазном кон­денсаторном режиме его полезная мощность обычно не превыша­ет 70-80 % номинальной мощности, а при однофазном режиме без рабочей емкости полезная мощность двигателя не превышает 60 % его номинальной мощности.

Асинхронные конденсаторные двигатели

Асинхронный конденсаторный двигатель имеет на статоре две обмотки, занимающие одинаковое число пазов и сдвинутые в про­странстве относительно друг друга на 90 эл. град. Одну из обмоток — главную — включают непосредственно в однофазную сеть, а дру­гую — вспомогательную — включают в эту же сеть, но через ра­бочий конденсатор С_ра6 (рис. 16.7, а).

В отличие от рассмотренного ранее однофазного асинхронно­го двигателя в конденсаторном двигателе вспомогательная обмот­ка после пуска не отключается и остается включенной в течение всего периода работы, при этом емкость С_раб создает фазовый сдвиг между токами и .

Таким образом, если однофазный асинхронный двигатель по окончании процесса пуска работает с пульсирующей МДС стато­ра, то конденсаторный двигатель — с вращающейся. Поэтому конденсаторные двигатели по своим свойствам приближаются к трехфазным двигателям.

Необходимая для получения кругового вращающегося поля емкость (мкФ)

C_раб = 1,6 10 5 I_A sin φ_A / (f₁U_A k 2 ), (16.4)

при этом отношение напряжений на главной U_А и на вспомога­тельной U_Bобмотках должно быть

Здесьφ_A — угол сдвига фаз между током и напряжением при круговом поле; k = ω_B k_B/ (w_Ak_A) — коэффициент трансформации, представляющий собой отношение

Рис. 16.7. Конденсаторный двигатель:

а— с рабочей емкостью, б — с рабочей и пусковой емкостями, в — механические характеристики; 1— при рабочей емкости, 2— при ра­бочей и пусковой емкостях

эффективных чисел витков вспомогательной и главной обмоток; k_Aи k_B— обмоточные коэффициенты обмоток статора.

Анализ (16.4) показывает, что при заданных коэффициенте трансформации kи отношении напряжений U_A/ U_Bемкость С_ра6 обеспечивает получение кругового вращающегося поля лишь при одном, вполне определенном режиме работы двигателя. Если же и изменится режим (нагрузка), то изменятся и ток I_Aи фазовый угол φ_A, а следовательно, и С_раб, соответствующая круговому полю. Таким образом, если нагрузка двигателя отличается от расчетной, то вращающееся поле двигателя становится эллиптическим и рабочие свойства двигателя ухудшаются. Обычно расчет С_раб ведут для номинальной нагрузки или близкой к ней.

Обладая сравнительно высокими КПД и коэффициентом мощности (соs φ₁ = 0,80 ÷ 0,95), конденсаторные двигатели имеют неудовлетворительные пусковые свойства, так как емкость С_раб обеспечивает круговое поле лишь при расчетной нагрузке, а при пуске двигателя поле статора эллиптическое. При этом пусковой момент обычно не превышает 0,5М_НОМ.

Для повышения пускового момента параллельно емкости С_раб включают емкость С_пуск, называемую пусковой(рис. 16.7, б). Величину С_пуск выбирают, исходя из условия получения кругового поля статора при пуске двигателя, т. е. получения наибольшего пускового момента. По окончании пуска емкость С_пуск следует отключать, так как при небольших скольжениях в цепи обмотки статора, содержащей емкость Си индуктивность L, возможен резонанс напряжений, из-за чего напряжение на обмотке и на конденсаторе может в два-три раза превысить напряжение сети.

При выборе типа конденсатора следует помнить, что его рабо­чее напряжение определяется амплитудным значением синусои­дального напряжения, приложенного к конденсатору U_c. При кру­говом вращающемся поле это напряжение (В) превышает напряжение сети U₁и определяется выражением

U_c = U₁ (16.5)

Рис 16.8. Схемы включения двухфазного двига­теля в трехфазную сеть

Конденсаторные двигатели иногда называют двухфаз­ными, так как об­мотка статора этого двигателя содержит две фазы. Двухфаз­ные двигатели могут работать и без кон­денсатора или дру­гого ФЭ, если к фа­зам обмотки статора подвести двухфаз­ную систему напря­жений (два напря­жения, одинаковые по значению и час­тоте, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на 90°). Для получения двухфаз­ной системы напряжений можно воспользоваться трехфазной ли­нией с нулевым проводом, включив обмотки статора так, как по­казано на рис. 16.8, а: одну обмотку — на линейное напряжение U_AB,а другую — на фазное напряжение Uc через автотрансфор­матор AT (для выравнивания значения напряжений на фазных об­мотках двигателя). Возможно включение двигателя и без нулевого провода (рис. 16.8, б), но в этом случае напряжения на обмотках двигателя будут сдвинуты по фазе на 120°, что приведет к некото­рому ухудшению рабочих свойств двигателя.