Зачем нужны конденсаторы?
Пусковые и другие виды приборов, которые подключают к двигателям, имеют оксидную пленку, ее присоединяют к одному из электродов. Это устройство имеет большую емкость даже несмотря на скромные габариты. В конструкции прибора есть два проводника, между которыми находится диэлектрик.
Конденсаторы используют для однофазных асинхронных двигателей. Обычно их подбирают не только для обеспечения пускового момента, но и поддержания требуемой скорости. Если на схеме устройства есть конденсатор, то это обеспечивает 3 следующих момента:
- С пусковым элементом состояние электрического поля приблизится к круговому.
- Увеличатся показатели магнитного потока, что положительно скажется на производительности подключенных приборов.
- Пусковой момент облегчается, поэтому однофазный электродвигатель стабильно работает.
Без конденсатора сокращается срок эксплуатации электродвигателя, поскольку затруднения при запуске изнашивают механизм.
Коллекторный двигатель переменного тока
Рассмотрим коллекторный двигатель переменного тока. Универсальные коллекторные электродвигатели могут питаться от источников как переменного, так и постоянного тока. Они часто используются в электроинструментах, швейных и стиральных машинах, мясорубках – там, где нужен реверс, регулировка частоты вращения ротора или его вращение с частотой более 3000 об/мин.
Обмотки статора и ротора коллекторного электродвигателя соединяются последовательно. К обмоткам ротора ток подводится через щетки, соприкасающиеся с пластинами коллектора, к которым подсоединяются концы обмоток ротора.
Реверс однофазного двигателя с коллектором осуществляется за счет изменения полярности включения в сеть обмоток статора или ротора, а скорость вращения можно регулировать, изменяя величину тока в обмотках.
Основные недостатки такого двигателя:
- высокая стоимость;
- сложность устройства, практическая невозможность самостоятельно осуществить его ремонт;
- значительный уровень шума, трудное управление, создание радиопомех.
Это интересно: Принцип работы четырехтактного двигателя: разбираем детально
Схема подключения однофазного двигателя
Перед тем как подключить электродвигатель, стоит определить, что для этого существует два способа: в виде звезды и треугольника. Оба варианта предполагают, что по проводам попеременно идет ток. Благодаря этому создается магнитное поле, которое влияет на ротор и заставляет его двигаться.
При подключении однофазного двигателя вращающийся момент не появляется, поэтому дополнительно используют конденсатор. При этом не меняется скорость вращения, а мощность падает. Между этими схемами выбирают в зависимости от показателей используемого прибора. Подключение асинхронного двигателя на 220 В обычно выполняется только в однофазную сеть, производители даже указывают это в своих рекомендациях. Помимо этого всегда пишут напряжение. Двигатели с большим показателем используют схему со звездой, а остальные — с треугольником.
Подключение конденсатора к однофазной сети проще выполнять через схему с треугольником, поскольку так почти не меняется мощность устройства. Потери при подключении остаются минимальными. На нижнем изображении, которое рассматривается ранее, видно, что там прибор подключается только через звезду. Если производитель указывает это в технических характеристиках, то ухищряться не стоит. Проще смириться с изменением мощности, чем дополнительно устанавливать три обмотки и подключать их в виде треугольника.
Если используется однофазная сеть и требуется напряжение в 220 В, то схему пуска двигателя не выбирают, используют только звезду. Мощность незначительно снизится, но если выбрать при этом треугольник, мотор быстро сгорит.
Трехфазный асинхронный двигатель: на что обратить внимание до его подключения
За небольшим исключением асинхронник нам достается в неизвестном состоянии. Очень редко на него есть свидетельство о проверке и заверенная гарантия от электролаборатории.
Даже в этом случае я рекомендую убедиться в его исправности лично.
Механическое состояние статора и ротора: что может мешать работе двигателя
Неподвижный статор состоит из трех частей: среднего корпуса и двух боковых крышек, стянутых шпильками. Обращайте внимание на зазор между ними, усилие стягивания гайками.
Корпус должен быть плотно сжат. Внутри него на подшипниках вращается ротор. Попробуйте покрутить его от руки. Оцените приложенное усилие: как работают подшипники, нет ли биений.
Без должного опыта мелкие дефекты таким способом не выявить, но случай грубого заклинивания сразу проявится. Послушайте шумы: нет ли при вращении задевания ротором элементов статора.
После включения двигателя на холостой ход и непродолжительной работы еще раз послушайте звуки вращающихся частей.
В идеале лучше разобрать статор, оценить визуально его состояние, промыть загрязненные подшипники ротора и полностью заменить их смазку.
Электрические характеристики статорных обмоток: как проверять схему сборки
Все основные параметры электродвигателя производитель указывает на специальной табличке, прикрепленной к корпусу статора.
Этим заводским характеристикам можно верить только в том случае, если вы уверены, что после завода никто из электриков не изменил схему подключения обмоток и не сделал непроизвольных ошибок. А случаи такие мне попадались.
Да и сама табличка со временем может стереться или потеряться. Поэтому предлагаю разобраться с технологией раскрутки ротора.
Для понимания электротехнических процессов, протекающих внутри статора двигателя, удобно представить его в виде обыкновенного тороидального трансформатора, когда на кольцевом сердечнике магнитопроводе симметрично расположены три равнозначные обмотки.
Схема статора собрана внутри закрытого корпуса, из которого выведены только шесть концов обмоток.
Они маркируются и подключаются на закрытом крышкой клеммнике для сборки по схеме звезды или треугольника типовой перестановкой перемычек.
На правой части картинки показана сборка треугольника. Схему расположения перемычек для звезды публикую ниже.
Электрические методики проверки схемы сборки обмоток
Но не все так однозначно, как может показаться на первый взгляд. Существует целый ряд двигателей с отклонением от этих правил.
Например, производитель может выпускать электродвигатели не универсального использования, а для работы в конкретных условиях с подключением обмоток по схеме звезды.
В этом случае он может собрать три конца обмоток внутри корпуса статора, а наружу вывести только четыре провода для подключения к потенциалам фаз и нуля.
Монтаж этих концов обычно выполняется в районе задней крышки. Для переключения обмоток на треугольник потребуется вскрывать корпус и делать дополнительные выводы.
Это не сложная работа. Но она требует бережного обращения с лаковым покрытием медного провода. При изгибах проволоки возможно его повреждение, что повлечет нарушение изоляции и создаст межвитковое замыкание.
После перемонтажа схемы рекомендую дополнительно покрывать внешние слои обмоток лаком, а затем хорошо просушить их до окончательной сборки теплым воздухом.
Что делать, если маркировка выводов отсутствует
На старом асинхронном двигателе провода могут быть сняты с клемм, а заводская маркировка утеряна. Попадались и такие экземпляры, когда из корпуса просто торчали наружу шесть концов. Их необходимо вызвонить и промаркировать.
Работу выполняем в два этапа:
- Проверяем принадлежность концов обмоткам.
- Определяем и маркируем каждый вывод.
На первом этапе работаем мультиметром или тестером в режиме омметра. Ставим первый щуп произвольно на один вывод, а вторым — ищем из пяти оставшихся проводов тот, где прибор покажет закороченную цепь. Помечаем оба конца, как принадлежащие к одной обмотке.
С оставшимися четырьмя выводами поступаем аналогично. В итоге мы получаем три пары проводов от каждой обмотки.
Как найти конец и начало обмотки: 2 способа
Можно вести поиск с помощью вольтметра:
- и батарейки;
- или источника пониженного переменного напряжения.
Первый метод основан на том, что импульс тока, поданный на одну из трех обмоток, трансформируется в двух остальных.
Для этого на произвольно выбранный конец К1 подключают минус батарейки, а плюсовым контактом кратковременно касаются второго вывода. По цепи проходит импульсный бросок тока и наводит ЭДС в двух других обмотках.
С помощью вольтметра постоянного тока по отклонению стрелки проверяется полярность наведенного напряжения в каждой обмотке. Началом помечается тот вывод, который соответствует положительному потенциалу (стрелка прибора движется вправо при замыкании и влево при размыкании цепи батарейкой).
После маркировки концов рекомендую сделать контрольную проверку правильности их нанесения подачей импульса на другую обмотку.
Второй способ основан на использовании источника переменного напряжения безопасной величины 12-36 вольт.
Концы двух любых обмоток замыкают в параллель и на них подключают вольтметр. На оставшуюся третью обмотку подают переменное напряжение и смотрят на показание прибора.
Если наведенная ЭДС соответствует поданному напряжению, то эти две обмотки включены в одной полярности. Одинаково помечают их начала и концы. При нулевом показании вольтметра концы одной из обмоток необходимо вывернуть и сделать повторный замер.
Затем одну из промаркированных обмоток, например №3, соединяют с первой и подключают к ним вольтметр. На освободившуюся №2 снова подают переменное напряжение. По величине ЭДС на вольтметре судят о полярности выводов.
После окончания маркировки делают контрольный замер для проверки выполненной работы.
Когда нет под рукой понижающего трансформатора или безопасного блока питания, то опытный электрик с правом самостоятельной работы под напряжением, может воспользоваться обыкновенной лампой накаливания ватт на 60.
Ее используют в качестве делителя напряжения, подключая последовательно к одной обмотке электродвигателя. На собранную цепочку подают 220 вольт, а на двух других измеряют напряжение вольтметром.
Такая проверка опасна. Ею не стоит заниматься необученным людям: можно легко получить электрическую травму.
Как оценить состояние изоляции обмоток
Отдельная часть блогеров умалчивает о необходимости этой проверки. Они считают, что без нее можно обойтись в большинстве случаев.
Однако до включения двигателя под напряжение я рекомендую:
- взять мегаомметр с выходным напряжением на 1000 вольт;
- проверить им изоляцию между каждой отдельной обмоткой и корпусом, а также между всеми обмотками;
- если она выше 0,5 Мом, то считать стартер исправным. В противном случае придется его ремонтировать. Довольно часто помогает просушка сухим и теплым воздухом.
Проверку изоляции электродвигателя мегаомметром необходимо обязательно проводить до его подключения под нагрузку. Однако она не способна выявить повреждения диэлектрического слоя, вызывающие межвитковые замыкания обмотки.
При сборке двигателя каждая катушка статора мотается медным проводом одной длины и сечения. Поэтому все они имеют строго одинаковое резистивное сопротивление.
Если в обмотке возникло межвитковое замыкание, то его, как правило, можно определить замером мультиметра в режиме омметра. Для этого внимательно анализируйте и сравнивайте активные сопротивления каждой цепочки.
Как проверяют магнитное поле статора на заводе
При подаче напряжения на исправный электродвигатель создается вращающееся магнитное поле. Его визуально оценивают с помощью металлического шарика, который повторяет вращение.
Я не призываю вас повторять такой опыт. Пример этот призван помочь понять, что работа асинхронного двигателя основана на взаимодействии магнитных полей статора и ротора.
Только правильное подключение обмоток обеспечивает вращение шарика или ротора.
Мощность электродвигателя и диаметр провода обмотки
Это две взаимосвязанных величины потому, что поперечное сечение проводника выбирается по способности противостоять нагреву от протекающего по нему току.
Чем толще провод, тем большую мощность можно передавать по нему с допустимым нагревом.
Если на двигателе отсутствует табличка, то о его мощности можно судить по двум признакам:
- Диаметру провода обмотки.
- Габаритам сердечника магнитопровода.
После вскрытия крышки статора проанализируйте их визуально.
Как подключить электродвигатель по разным схемам?
На схеме с треугольником все просто: оба контакта подключают к сети, а потом один пропускают через конденсатор и проводят к основной обмотке. Когда двигатель не нагружают, ротор вращается и проблем с этим не возникает. Однако если при запуске наблюдается высокая нагрузка, то вращения либо вообще не будет, либо оно окажется минимальным. В этом случае устанавливают еще дин конденсатор, но уже для пуска. Сразу после этого он отключается и разряжается, поэтому во всем процессе работает лишь несколько секунд.
При выборе звезды конденсатор выводят на концы обмотки. Две из них соединяют с сетью, а свободной частью замыкают схему пуска двигателя. Емкость конденсатора проще всего рассчитывать через специальные онлайн-калькуляторы, поскольку при использовании формулы новичку легко запутаться.
При создании цепи питания электродвигателя есть еще несколько основных моментов:
- От основного источника тока всегда идет одна ветка на конденсатор, который работает не только при запуске, но и в остальное время.
- Перед этим располагается разветвление, на которое располагают выключатель, иногда там ставят дополнительные элементы проводящие ток.
- После выключателя всегда стоит конденсатор, который включается при запуске. Он нужен только для того, чтобы ротор набрал обороты.
- Все конденсаторы, которые расположены на схеме, идут на электродвигатель.
Рабочий элемент всегда включен в сеть, поэтому для предотвращения неполадок его ставят параллельно пусковому прибору.
Полезные советы
- Конденсаторы всегда сохраняют на своих выводах высокое напряжение, поэтому эти приборы всегда надо огораживать.
- Работая с этими элементами, необходимо проводить их предварительную разрядку.
- Нельзя проводить подключение электродвигателя мощностью более 3,0 кВт к сети переменного тока. Сгорят автоматы и другие приборы, включенные в схему обвязки.
- Рабочее напряжение бумажных конденсаторов в два раза меньше от номинального, которое указано на их корпусе.
Как выбрать этот элемент?
При использовании калькулятора придется ввести несколько параметров, от которых зависит рекомендуемый тип устройства:
- Способ обмотки. При выборе звезды все концы фиксируются в одном узле, который считается нулевой точкой. В треугольнике провода располагают так, чтобы один из них сразу переходил в другой. Эти параметры определяют рекомендуемую емкость конденсатора.
- Напряжение. Информацию уточняют на бирке прибора, в стандартных вариантах это 220 или 380 В.
- Мощность. Характеристики электродвигателя тоже учитываются, обычно их считают определяющим фактором. Поэтому если возникают сомнения, то ориентируются на мощность.
- КПД. Этот момент производитель тоже обязан указывать. У современных моделей коэффициент полезного действия достигает более 80%. Если этот момент не указан, то его определяют самостоятельно по модели устройства. Со временем КПД меняется, он уменьшается при износе двигателя.
- Коэффициент мощности. Это значение не меняется, у стабильных приборов составляет 0,9.
Если узнать каждый из этих пунктов и ввести показатели в соответствующие поля, то калькулятор самостоятельно выполнит расчет. Такой способ считается предпочтительным, поскольку он учитывает основные факторы.
Дополнительно при выборе конденсатора смотрят на размер прибора, хотя обычно с этим не возникает проблем. Приборы с увеличенной емкостью больше в диаметре, также у них увеличено расстояния для выхода. Максимальные габариты не превышают 50 мм, емкость при этом составляет 400 мкф.
Если ответственно подойти к выбору конденсатора и определить подходящую схему, то проблем с подключением элемента к электродвигателю не возникнет.
Почему применяется запуск двигателя 220 В через конденсатор?
Для начала определимся с терминологией. Конденсатор (лат. condensatio — «накопление») – это электронный компонент, хранящий электрический заряд и состоящий из двух близкорасположенных проводников (обычно пластин), разделенных диэлектрическим материалом. Пластины накапливают электрический заряд от источника питания. Одна из них накапливает положительный заряд, а другая – отрицательный.
Емкость – это количество электрического заряда, которое хранится в электролите при напряжении 1 Вольт. Емкость измеряется в единицах Фарад (Ф).
Метод подключения двигателя через конденсатор – этот способ применяют для достижения мягкого пуска агрегата. На статоре однофазного движка с короткозамкнутым ротором размещают дополнительно к основной электрообмотке ещё одну. Две обмотки соотнесены между собой на угол 900. Одна из них является рабочей, её предназначение заставить работать мотор от сети 220 В, другая – вспомогательная, нужна для запуска.
Рассмотрим схемы подключения конденсаторов:
- с выключателем,
- напрямую, без выключателя;
- параллельное включение двух электролитов.
Асинхронный или коллекторный: как отличить
Вообще, отличить тип двигателя можно по табличке — шильдику — на которой написаны его данные и тип. Но это только в том случае, если его не ремонтировали. Ведь под кожухом может быть что угодно. Так что если вы не уверены, лучше определить тип самостоятельно.
Так выглядит новый однофазный конденсаторный двигатель
Как устроены коллекторные движки
Отличить асинхронный и коллекторный двигатели можно по строению. У коллекторных обязательно есть щетки. Они расположены возле коллектора. Еще обязательный атрибут движка этого типа — наличие медного барабана, разделенного на секции.
Такие двигатели выпускаются только однофазные, они часто устанавливаются в бытовой технике, так как позволяют получить большое число оборотов на старте и после разгона. Также они удобны тем, что легко позволяют менять направление вращения — необходимо только поменять полярность. Несложно также организовать изменение скорости вращения — изменением амплитуды питающего напряжения или угла его отсечки. Потому и используются подобные двигатели в большей части бытовой и строительной техники.
Строение коллекторного двигателя
Недостатки коллекторных двигателей — высокая шумность работы на больших оборотах. Вспомните дрель, болгарку, пылесос, стиральную машину и т.д.. Шум при их работе стоит приличный. На малых оборотах коллекторные двигатели не так шумят (стиральная машина), но не все инструменты работают в таком режиме.
Второй неприятный момент — наличие щеток и постоянного трения приводит к необходимости регулярного технического обслуживания. Если токосъемник не чистить, загрязнение графитом (от стирающихся щеток) может привести к тому, что соседние секции в барабане соединятся, мотор попросту перестанет работать.
Отличия пускового и рабочего конденсатора
Пусковой конденсатор нужен для запуска двигателя, поэтому работает короткое время в начале, после чего отключается, тогда как мотор продолжает работать (в обмотке создается сдвиг фаз). Следовательно, время, когда пусковой конденсатор задействован, составляет около 3 секунд, так как за более продолжительный период он может сильно нагреться и привести к замыканию в цепи двигателя, за чем непременно последует выход из строя элементов схемы.
Такой вид конденсатора используется на электродвигателях, схема подключения которых предусматривает этот режим запуска. Для остальных двигателей он тоже может использоваться, если в момент запуска на валу создается повышенная нагрузка, которая не дает ротору свободно вращаться.
Рабочий конденсатор задает сдвиг фаз для постоянной работы двигателя, поэтому рассчитывается с учетом более продолжительной работы. Во время смены фаз цикла на конденсаторе появляется напряжение, превышающее напряжение питания. Это происходит из-за того, что им совместно с обмоткой создается колебательный контур. Последнее также важно учитывать.
Сравнение конденсаторов обоих типов
Рабочий и пусковой конденсаторы имеют такие отличия:
- Использование в различных цепях подключения: рабочей и пусковой.
- Рабочим конденсатором генерируется электромагнитное поле для основного цикла работы двигателя, пусковым задается сдвиг фаз между двумя обмотками — рабочей и дополнительной — в начале работы.
- Первый подключается последовательно вспомогательной обмотке, второй — параллельно основной.
- Рабочий конденсатор задействован все время, пока двигатель включен, пусковой только на старте до момента его выхода на постоянный режим.
- Как уже было отмечено, принцип подбора емкости также отличается. Каждые 100 Вт соответствуют 7 мкФ для рабочего конденсатора и 13-17 мкФ для пускового. Отличается и коэффициент повышения предельно допустимого напряжения по сравнению с номинальным: для рабочего — 1,15, пускового — 2-2,5.
Эти правила помогают хотя бы приблизительно понять, какой конденсатор нужен для запуска электродвигателя.
Реверс направления движения двигателя
Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Такую операцию может делать двухпозиционный переключатель, на центральный контакт которого подключается вывод от конденсатора, а на два крайних вывода от «фазы» и «нуля».
Источник
Коротко о главном
Подключить электродвигатель 380 на 220 вольт можно 4-мя основными способами:
- С конденсатором.
- Без конденсатора.
- С реверсом.
- По схеме «звезда-треугольник».
Прежде чем начать работы по подключению, необходимо определить и удостовериться, каким образом соединена обмотка в клеммной коробке, а также узнать необходимые характеристики из технической таблицы. Выполнять электротехнические работы можно при наличии опыта, но лучше доверить её профессионалам с соответствующим допуском.
Оценок 0
