Несколько дней назад ко мне обратился один из моих читателей с просьбой о подключении однофазного двигателя серии АИРЕ 80С2. На самом деле этот двигатель является не совсем однофазным. Его будет точнее и правильнее отнести к двухфазным из категории асинхронных конденсаторных двигателей. Поэтому в данной статье речь пойдет о подключении именно таких двигателей.
Итак, у нас имеется асинхронный конденсаторный однофазный двигатель АИРЕ 80С2, который имеет следующие технические данные:
- мощность 2,2 (кВт)
- частота вращения 3000 об/мин
- КПД 76%
- cosφ = 0,9
- режим работы S1
- напряжение сети 220 (В)
- степень защиты IP54
- емкость рабочего конденсатора 50 (мкФ)
- напряжение рабочего конденсатора 450 (В)
Этот двигатель установлен на малогабаритном буровом станке и его нам нужно подключить к электрической сети 220 (В).
В данной статье габаритные и установочные размеры однофазного двигателя АИРЕ 80С2 я приводить не буду. Их можно найти в паспорте на этот двигатель. Давайте лучше перейдем к его подключению.
Подключение конденсаторного однофазного двигателя
Асинхронный конденсаторный однофазный двигатель состоит из двух одинаковых обмоток, которые сдвинуты в пространстве относительно друг друга на 90 электрических градусов:
главная или рабочая (U1, U2)
вспомогательная или пусковая (Z1, Z2)
Забыл сказать о роторах.
Чаще всего роторы однофазных двигателей выполняются короткозамкнутыми. Более подробно о короткозамкнутых роторах я рассказывал в статье про .
Схема подключения однофазного двигателя (конденсаторного)
Ну вот мы добрались и до схемы подключения конденсаторного двигателя. На такого двигателя расположены 6 выводов:
Эти вывода подключены к в следующем порядке:
Вот так выглядит клеммник с выводами двигателя АИРЕ 80С2:
Чтобы подключить двигатель в прямом направлении, нужно подать переменное напряжение ~220 (В) на клеммы W2 и V1, а перемычки поставить, как показано на картинке ниже, т.е. между клемм U1-W2 и V1-U2.
Чтобы подключить двигатель в обратном направлении, нужно подать переменное напряжение ~220 (В) на те же клеммы W2 и V1, а перемычки поставить, как показано на картинке ниже, т.е. между клемм U1-V1 и W2-U2.
Думаю с этим все понятно. Устанавливаем перемычки для нужного вращения двигателя и подключаем однофазный двигатель к питающей сети, как показано на рисунках выше.
Но что делать когда нам необходимо дистанционно управлять направлением вращения? А для этого нам нужно собрать . Как это сделать Вы узнаете из следующей моей статьи.
Чтобы не пропустить выпуск новой статьи, подпишитесь (форма подписки находится в конце статьи и в правой колонке сайта), указав свой адрес электронной почты.
Спасибо за внимание.
Конденсаторные однофазные двигатели серий АИРЕ и АДМЕ предназначены для комплектации бытовых и промышленных электроприводов - различных механизмов, не требующих регулировки частоты вращения (деревообрабатывающих станков, насосов, компрессоров, бетономешалок и т.д.).
Основное (базовое) исполнение – асинхронный однофазный конденсаторный электродвигатель с двумя рабочими обмотками и малогабаритным пристроенным рабочим конденсатором, предназначенный для режима работы S1, с питанием от сети переменного тока 50 Гц напряжением 220В, климатическое исполнение и категория размещения У3; степень защиты IP54, с типовыми техническими характеристиками, соответствующими требованиям стандартов. Двигатели с обозначением АИРЕ...К2 имеют дополнительно пусковой конденсатор и отличаются повышенным пусковым моментом.
Однофазные электродвигатели с двумя обмотками (серии АИРЕ, АИРЕ...К2, АДМЕ)
Мощность |
Тип ЭД |
КПД, |
Iном, |
Mном, |
N ном, |
Мп/Мн |
Мmax/Mн |
Сраб, |
Спуск, |
Uнс, |
Масса IM1081, |
||
Синхронная частота вращения 3000 об/мин |
|||||||||||||
Синхронная частота вращения 1500 об/мин |
|||||||||||||
**масса электродвигателя указана для исполнения IM3081
Cраб, Спуск – емкость рабочего и пускового конденсатора соответственно
Uнс – напряжение рабочего/пускового конденсатора соответственно
Однофазные конденсаторные двигатели называются однофазными так как подлючаются к однофазной сети переменного тока. Но их также можно называть и двухфазными, так как статор у них содержит две обмотки – рабочую и пусковую.
Пусковая обмотка служит для создания начального вращающего момента электродвигателя, так как электродвигатель с одной обмоткой имеет нулевой вращающий момент. Пусковая обмотка обычного однофазного электродвигателя имеет такое же количество пазов и такую же мощность как и рабочая. Она уложена в статоре под углом 90° (см. рисунок 2) к рабочей обмотке и подключена к сети через фазосдвигающий элемент - рабочий конденсатор. Конденсатор и пусковая обмотка обычно включены постоянно – и в момент пуска и во время работы однофазного электродвигателя. Схема обмоток обычного однофазного электродвигателя показана на рисунке 1а.
Рис. 1 Схемы конденсаторных однофазных электродвигателей: а) одноконденсаторный; б) двухконденсаторный
Рис. 2. Укладка обмоток в статоре однофазного электродвигателя
Частота вращения однофазного двигателя на холостом ходу меньше, чем у трехфазного двигателя с той же синхронной частотой вращения магнитного поля из-за наличия тормозящего момента. По этой же причине однофазный двигатель имеет худшие рабочие характеристики: меньший пусковой момент, меньший КПД, меньшую перегрузочную способность, повышенное скольжение при номинальной нагрузке.
Для того, чтобы однофазный элеткродвигатель обладал характеристиками максимально приближенными к трехфазному электродвигателю в его статоре необходимо создать вращающееся магнитное поле максимально приближенное к круговому. Это достигается правильным подбором емкости рабочего конденсатора в зависимости от тока в обмотке. Но так как пусковой и рабочий токи существенно различаются, то один рабочий конденсатор не в состоянии обеспечить идеальное магнитное поле во всех режимах работы однофазного электродвигателя. В обычных однофазных электродвигателях конденсатор подбирается для номинального тока. Соответственно его емкости недостаточно при пуске и такой однофазный электродвигатель имеет пониженный пусковой момент.
В случае когда условия пуска требуют от однофазного двигателя более высокого пускового момента, желательно иметь дополнительную пусковую емкость. Для этого однофазные двигатели включают через дополнительный блок управления, который содержит пусковой конденсатор Сп и делает возможным автоматическое подключение этого конденсатора во время пуска, а также при перегрузках. Пусковой конденсатор позволяет обеспечить наилучшие выходные характеристики однофазного двигателя. Схема включения однофазного электродвигателя с дополнительным пусковым конденсатором показана на рисунке 1б.
Схема подключения обмоток и рабочего конденсатора к разъемам клеммной коробки, а также схема подключения однофазного электродвигателя к сети для «прямого» и «обратного» направления вращения приведена на рисунке 3.
Рис. 3 Схема подключения однофазных электродвигателей
Установочно-присоединительные размеры однофазных электродвигателей полностью совпадают с размерами общепромышленных электродвигателей соответствующего габарита.
Электродвигатели однофазные 220В широко используются в разнообразном промышленном и бытовом оборудовании: насосах, стиральных машинах, холодильниках, дрелях и обрабатывающих станках.
Разновидности
Существуют две наиболее востребованных разновидности этих устройств:
- Коллекторные.
- Асинхронные.
Последние по своей конструкции более просты, однако обладают рядом недостатков, среди которых можно отметить трудности с изменением частоты и направления вращения ротора.
Устройство асинхронного двигателя
Мощность данного двигателя зависит от конструктивных особенностей и может варьироваться от 5 до 10 кВт. Его ротор представляет короткозамкнутую обмотку - алюминиевые или медные стержни, которые замкнуты с торцов.
Как правило, электродвигатель асинхронный однофазный оборудован двумя смещенными на 90° относительно друг друга обмотками. При этом главная (рабочая) занимает существенную часть пазов, а вспомогательная (пусковая) - оставшуюся. Свое название электродвигатель асинхронный однофазный получил лишь потому, что он имеет только одну рабочую обмотку.
Принцип работы
Протекающий по главной обмотке создает магнитное периодически меняющееся поле. Оно состоит из двух кругов одинаковой амплитуды, вращение которых происходит навстречу друг другу.
2. Пускатели, к примеру, делятся на величину от 1 до 7, и чем больше данный показатель, тем больший ток выдерживает контактная система этих устройств.
- 10A - 1.
- 25A - 2.
- 40A - 3.
- 63A - 4.
- 80A - 5.
- 125A - 6.
- 200A - 7.
3. После того как была определена величина пускателя, необходимо обратить внимание на катушку управления. Она может быть на 36B, 380B и 220B. Желательно остановиться на последнем варианте.
5. Подключаются кнопки «Стоп - Пуск». Их питание осуществляется от ввода силовых контактов пускателя. К примеру, фаза соединяется с кнопкой «Стоп» замкнутого контакта, затем с нее переходит на пусковую кнопку разомкнутого контакта, а с контакта кнопки «Пуск» - на один из контактов катушки магнитного пускателя.
6. На второй вывод пускателя подключается «ноль». Чтобы зафиксировать включенное положение магнитного пускателя, необходимо шунтировать пусковую кнопку замкнутого контакта к блоку контактов пускателя, подающего питание с кнопки «Стоп» на катушку.
Чаще всего к нашим домам, участкам, гаражам подведена однофазная сеть 220 В. Потому оборудование и все самоделки делают так, чтобы они работали от этого источника питания. В данной статье рассмотрим, как правлильно сделать подключение однофазного двигателя.
Асинхронный или коллекторный: как отличить
Вообще, отличить тип двигателя можно по пластине — 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.
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.
Недостатки колелкторых 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.
Асинхронные
Асинхронный двигатель имеет стартер и ротор, может быть одно и трех фазным. В данной статье рассматриваем подключение однофазных двигателей, потому речь пойдет только о них.
Асинхронные двигатели отличаются невысоким уровнем шумов при работе, потому устанавливаются в технике, шум работы которой критичен. Это кондиционеры, сплит-системы, холодильники.
Есть два типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Вся разница состоит в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это необходимо, так как после разгона она только снижает КПД.
В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная — смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.
Более точно определить бифолярный или конденсаторный двигатель перед вами можно при помощи измерений обмоток. Если сопротивление вспомогательной обмотки меньше в два раза (разница может быть еще более значительная), скорее всего, это бифолярный двигатель и эта вспомогательная обмотка пусковая, а значит, в схеме должен присутствовать выключатель или пусковое реле. В конденсаторных двигателях обе обмотки постоянно находятся в работе и подключение однофазного двигателя возможно через обычную кнопку, тумблер, автомат.
Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей
С пусковой обмоткой
Для подключения двигателя с пусковой обмоткой потребуется кнопка, у которой один из контактов после включения размыкается. Эти размыкающиеся контакты надо будет подключить к пусковой обмотке. В магазинах есть такая кнопка — это ПНВС. У нее средний контакт замыкается на время удержания, а два крайних остаются в замкнутом состоянии.
Внешний вид кнопки ПНВС и состояние контактов после того как кнопка «пуск» отпущена»
Сначала при помощи измерений определяем какая обмотка рабочая, какая — пусковая. Обычно вывод от мотора имеет три или четыре провода.
Рассмотрим вариант с тремя проводами. В этом случае две обмотки уже объединены, то есть один из проводов — общий. Берем тестер, измеряем сопротивление между всеми тремя парами. Рабочая имеет самое меньшее сопротивление, среднее значение — пусковая обмотка, а наибольшее — это общий выход (меряется сопротивление двух последовательно включенных обмоток).
Если выводов четыре, они звонятся попарно. Находите две пары. Та, в которой сопротивление меньше — рабочая, в которой больше — пусковая. После этого соединяем один провод от пусковой и рабочей обмотки, выводим общий провод. Итого остается три провода (как и в первом варианте):
- один с рабочей обмотки — рабочий;
- с пусковой обмотки;
- общий.
Со всеми этими 
подключение однофазного двигателя
Все три провода подключаем к кнопке. В ней тоже имеется три контакта. Обязательно пусковой провод «сажаем на средний контакт (который замыкается только на время пуска), остальные два — на крайн ие (произвольно). К крайним входным контактам ПНВС подключаем силовой кабель (от 220 В), средний контакт соединяем перемычкой с рабочим (обратите внимание! не с общим ). Вот и вся схема включения однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифолярного) через кнопку.
Конденсаторный
При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть варианты: есть три схемы подключения и все с конденсаторами. Без них мотор гудит, но не запускается (если подключить его по схеме, описанной выше).
Первая схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже. Схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском ( , например), а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.
Схема с двумя конденсаторами
Есть еще третий вариант подключение однофазного двигателя (асинхронного) — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и реализуется чаще всего. Она на рисунке выше в середине или на фото ниже более детально. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.
Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами — рабочим и пусковым
При реализации других схем — с одним конденсатором — понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все соединяется просто.
Подбор конденсаторов
Есть довольно сложная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:
- рабочий конденсатор берут из расчета 70-80 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
- пусковой — в 2-3 раза больше.
Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите конденсатор специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting, но можно взять и обычные.
Изменение направления движения мотора
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. Когда собирали схему, один из проводов подали на кнопку, второй соединили с проводом от рабочей обмотки и вывели общий. Вот тут и надо перекинуть проводники.
Однофазные двигали используются для различной бытовой техники. Они есть в насосах, стиральных машинах. Своими руками при необходимости можно отремонтировать и подключить такой агрегат, проверить его обмотку. Для подключения однофазного электродвигателя необходимо выбрать схему, после чего в точности следовать процессу.
Что представляет собой однофазный двигатель? В данном случае ток создает при работе магнитное пульсирующее поле с разной амплитудой. Именно это при запуске мотора делает результирующий момент равным нулю, без специального приспособления он просто не начнет вращаться. Если же ротор приводится в движение в ту или иную сторону (то есть наблюдается его вращение), то один момент начинает преобладать над другим, вал мотора продолжает двигаться.
Запуск мотора осуществляется за счет возникновения магнитного вращающегося поля. Количество обмоток — две, ротор используется короткозамкнутый. В основном двигатели однофазные применяются для маломощных устройств, например, для бытовой техники, для вентиляторов, насосов, для буровых под водяные скважины.
Как своими руками подключить электродвигатель АИРЕ 80 С2
Например, требуется подключение однофазного электродвигателя АИРЕ 80 С2. Пусть он будет иметь такие технические характеристики:
- частота вращения составляет 3000 об./мин;
- мощность мотора равна 2,2 кВт;
- КПД (коэффициент полезного действия) данного мотора равен 76%;
- режим работы — S1;
- cosφ=0,9;
- степень защиты конструкции — IP54;
- мотор может работать в сети 220 В;
- у рабочего конденсатора напряжение равно 450 В;
- емкость используемого рабочего конденсатора составляет 50 мкФ.
Используется такой однофазный двигатель обычно для малогабаритных станков, которые можно применять в быту. Требуется подключение к сети в 220 В. Установочные параметры указывают в паспорте двигателя, на них требуется обратить внимание, так как именно они задают условия использования.
Подключение однофазного электродвигателя осуществляется таким образом:
- Конструкция двигателя состоит из 2-х обмоток, которые сдвигаются друг относительно друга строго на 90°. Пусковая (вспомогательная) обозначается Z1, Z2, рабочая обмотка — U1, U2. Главная обмотка подключается к однофазной сети, пусковая — через предусмотренный рабочий конденсатор. Важно на этом этапе не ошибиться, у однофазного асинхронного двигателя необходимо сразу после пуска вспомогательную обмотку отключить. У данного типа мотора такая обмотка должна всегда находиться под напряжением, т.е. отключать ее не следует. Это требуется по той причине, что у двигателя имеется магнитодвижущая сила вращающегося типа.
- Емкость конденсатора равна 50 мкФ, она указывается в паспорте мотора. Конечно, можно емкость рассчитать и самостоятельно, но для этого применяется сложная формула, да и опыт в таких расчетах требуется немалый, поэтому лучше сразу обратить внимание на указываемые технические характеристики.
- Далее необходимо параллельно рабочему конденсатору подключить пусковой, емкость его определяется только опытным путем посредством получения наибольшего значения пускового момента. Оптимально брать емкость, примерно в 2-3 раза большую, чем емкость рабочего.
- Пусковой конденсатор подключается при помощи реле времени, хотя такая схема может показаться сложной. Но она более надежная, отличается качеством. Допускается применять и более простую схему, например, с использованием обычной пусковой кнопки.
Для однофазного мотора используются короткозамкнутые роторы. Далее следует обратить внимание на клеммник, который имеет 6 выводов. Для выполнения прямого подключения применяется подача переменного напряжения на 220 В, подается оно на клеммы V1 и W2. Перемычки ставятся между клеммами V1-U2, U1-W2.
Если требуется обратное подключение, то необходимо подать переменное напряжение на 220 В на такие же клеммы, которые использовались ранее, но перемычки ставятся таким образом: U1-V1, W2-U2.
Вернуться к оглавлению
Как проверить работоспособность агрегата
Перед тем как начинать сборку, необходимо выполнить проверку работоспособности двигателя. Для этого мотор сначала включается, эксплуатируется в течение 15 минут. Если корпус мотора сильно нагрелся, то причиной этого могут быть:
- зажатость подшипников;
- сильная изношенность конструкции;
- загрязнение подшипников;
- слишком большая емкость конденсатора.
В этом случае мотор требуется отключить, уменьшить емкость конденсатора или выполнить работы по чистке, ремонту двигателя, т.е. устранить неисправности.
Перед включением однофазного двигателя важно проверить его обмотку.
Перед этим необходимо определить, какая именно обмотка используется. Обычно применяются двухфазные обмотки, которые состоят из 2-х частей:
- пусковая обмотка;
- основная обмотка.
Такая система необходима для того, чтобы обеспечить запуск вращения ротора, именно по этому значению все однофазные двигатели можно разделить на такие категории:
- однофазный электродвигатель с рабочим конденсатором;
- двигатель с пусковой обмоткой.
Схема включения однофазных конденсаторных двигателей: а — с рабочей емкостью Ср, б — с рабочей емкостью Ср и пусковой емкостью Сп.
Например, агрегат имеет 3 вывода, замеры показывают такие значения: 10 Ом, 25 и 15 Ом. После того как измерения проведены, необходимо определить сетевые провода, для которых показания будут составлять 10 и 15 Ом. При этом провод на 10 Ом будет сетевым, а провод на 15 Ом — пусковым, подключаемым через сетевой.
Разновидность обмоток однофазного двигателя может давать и такие показания: 10, 10 и 20 Ом. Обычно подобный электродвигатель используется для бытовых стиральных машин и другого оборудования, предназначенного для дома. Пусковые и рабочие обмотки имеют одинаковое значение, они выполняются так, как для трехфазных агрегатов.
