Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором
1. Применение асинхронных двигателей в стиральных машинах
Асинхронные двигатели нашли широкое применение как в промышленности,так и в быту. В целом следует отметить два самых распространённых вида асинхронных двигателей — это конденсаторные (иногда их называют двухфазные) и трёхфазные.
Конденсаторные двигатели, которые мы будем рассматривать, часто применялись в стиральных машинах 80х-90х гг. выпуска. В таких машинках количество оборотов барабана при отжиме достигало всего лишь лишь 400-600 оборотов в минуту, реже 800 или 1000, где уже применялась электронная схема управления. В 2000-x годах, было выпущено крайне мало стиральных машин с такими двигателями. С развитием электронных технологий, конденсаторные асинхронные двигатели канули в прошлое, поскольку на смену им пришли более компактные и динамичные универсальные коллекторные двигатели, а также трёхфазные двигатели с частотным регулированием скорости.
Для осуществления привода барабана стиральных машин, производителям пришлось по ряду причин отказаться от применения конденсаторных асинхронных двигателей. Но это не означает, что асинхронные двигатели и вовсе исключили из конструкции стиральных машин. Например в стиральных машинах с функцией сушки горячим воздухом,простейшие односкоростные конденсаторные двигатели применяются до сих пор в качестве приводов вентиляторов, которые обдувают ТЭН сушки, прогоняя горячий воздух в бак стиральной машины.
2. Устройство асинхронного двигателя
1. Крышки двигателя 2. Подшипники 3. Ротор 4. Статор 5. Крыльчатка охлаждения Рис.2 Устройство асинхронного двигателя |
Асинхронный двигатель имеет в своём составе две основные детали: статор и ротор, разделённые воздушным зазором. Статор (от латинского-стою) — неподвижная часть двигателя, взаимодействующая с подвижной частью-ротором.  Активными частями статора являются обмотки и магнитопровод (сердечник). Обмотка статора в общем случае представляет собой многофазную обмотку, проводники которой равномерно уложены по окружности в пазы сердечника. Асинхронные двигатели для стиральных машин имеют две скорости вращения. В режиме стирки частота вращения на роторе двигателя составляет около 300 об/мин, а в режиме отжима (центрифугирования) 2800 об/мин. Поэтому, такие двигатели называют двухскоростные и для каждого режима работы применяется своя обмотка. Статор в рассматриваемом двигателе является электромагнитом, который создаёт магнитное поле. |
Ротор — подвижная часть двигателя (Рис.3) В асинхронных двигателях это короткозамкнутая обмотка, которую часто называют «беличьей клеткой» из-за схожести конструкции. Алюминиевые или медные стержни статора замкнуты накоротко с торцов кольцами и как правило заливаются сплавом алюминия.Сердечник (вал ротора) имеет зубчатую структуру, который жестко скреплён с «беличьей клеткой». Вал ротора вращается на двух подшипниках, опорами которого являются крышки двигателя. Для лучшего охлаждения обмоток статора, на роторе устанавливаются крыльчатки с лопастями. |
1. Сердечник из штампованных листов стали или залитый сплавом алюминия 2. Стальной вал с зубцами 3. Короткозамкнутая обмотка в виде «беличьей клетки»
|
3. Принцип работы конденсаторного асинхронного двигателя
Для привода барабана в стиральных машинах всегда применялись двухскоростные конденсаторные асинхронные двигатели.
Конденсаторный двигатель — разновидность асинхронного двигателя, в обмотки которого включен конденсатор для создания сдвига фазы тока. Подключается в однофазную сеть посредством специальных схем. Работоспособная схема подключения такого двигателя содержит конденсатор (пусковой конденсатор), от чего и произошло название.
Давайте рассмотрим простейшую схему подключения конденсаторного двигателя на примере Рис.4
Одна из обмоток (её чаще называют рабочей) подключают напрямую к сети, а пусковую обмотку последовательно через конденсатор. Рабочая и пусковая обмотки геометрически сдвинуты друг относительно друга на определённый угол. Для работы асинхронных двигателей важно, чтобы частота вращения ротора не была равна частоте вращения магнитного поля, создаваемое током обмотки статора. Отсюда и название — асинхронный двигатель. Но однофазная обмотка на статоре не способна создавать вращающее круговое магнитное поле. Поэтому, для соблюдения условий работы асинхронного двигателя, необходимо, что бы и токи были сдвинуты по фазе. Конденсатор в цепи пусковой обмотки создаёт сдвиг фаз токов на электрический угол «фи»=90°. Магнитное поле статора воздействует на обмотку ротора и по закону электромагнитной индукции наводит в них ЭДС. В обмотке ротора под действием наводимой ЭДС возникает собственное магнитное поле и ток, которое вступает во взаимодействие с вращающимся магнитным полем статора.  |
А — рабочая обмотка Простая схема подключения асинхронного двигателя через конденсатор |
А теперь представьте, если бы в пусковой обмотке не было конденсатора. Тогда магнитное поле создаваемое статором, создавало бы такое же магнитное поле в роторе. При такой схеме подключения, двигатель можно представить лишь в качестве трансформатора и совпадающие по фазе токи не смогли бы создать вращающее круговое магнитное поле, а пусковой момент был бы настолько мал, что ротор оставался бы почти неподвижным.
4. Неисправности и диагностика. Пуск асинхронного двигателя стиральной машины
Характерный признак неисправности при работе конденсаторных асинхронных двигателей проявляется как правило в ослаблении вращающего момента, вследствие чего ротор двигателя, особенно под нагрузкой, не в силах совершить полный оборот.Из-за этого в стиральной машине, барабан с бельём совершает неполные покачивающие движения напоминающие колебание маятника. В подобных двигателях стиральных машин можно выделить несколько причин такой неисправности.
Другая причина — это межвитковое замыкание одной из обмоток двигателя. Причём поведение в работе двигателя иногда схоже с потерей ёмкости пускового конденсатора, но сопровождается сильным нагревом статорной обмотки, завышенным потребляемым током, иногда появляется запах гари и характерный гудящий звук. Иногда, при межвитковом замыкании в цепи обмоток режима отжима, обмотки режима стирки могут быть абсолютно исправны и работать нормально, и наоборот. В этом случае двигатель подлежит замене. Если нет возможности его заменить, то можно обратиться на предприятие где профессионально занимаются ремонтом электродвигателей.
Иногда при неисправности в двигателе одна или несколько обмоток могут быть в полном обрыве.
В остальных случаях проблем работы двигателей, можно выделить неисправности связанные с коммутирующими устройствами и модулями управления, но это мы не будем рассматривать в данном материале.
Для того, чтобы отличить неисправность непосредственно двигателя от неисправности коммутирующих его устройств, необходимо произвести измерения электрического сопротивления обмоток, в частности электрического пробоя обмоток на корпус статора, подключить двигатель напрямую измерив потребляемый рабочий ток.
Ниже, на Рис.5 и Рис.6 приведена схема проверки двухскоростного асинхронного электродвигателя стиральной машины. Мы взяли самую сложную встречающуюся схему колодки двигателя с применением тахогенератора и термозащиты. Тахогенератор (Т) и термозащита (ТН) при проверке двигателя напрямую не подключаются к схеме. Для того,чтобы измерить ток в обмотках амперметр (A) подключается последовательно в разрыв цепи, но можно использовать и токовые клещи. Завышенный рабочий ток может свидетельствовать о межвитковом замыкании обмоток статора. Пусковой конденсатор (С), может быть общим для пусковых обмоток отжима и стирки. Но иногда используются и схемы с двумя пусковыми конденсаторами. Изменение направления вращения двигателя для режима стирки происходит путём изменения подключения полюсов обмоток.
В режиме отжима двигатель вращается всегда в одну сторону.|
Рис.5 Схема подключения для |
Рис.6 Схема подключения для |
5. Режимы работы и коммутация обмоток асинхронного двигателя в стиральных машинах
Как мы и говорили, в стиральных машинах всегда применяются две скорости вращения двигателя. В режиме стирки, двигатель вращается медленно, а в режиме отжима (центрифугирования) с большой скоростью. Коммутация обмоток асинхронного двигателя в стиральных машинах традиционно осуществляется при помощи электромеханического командного аппарата. В режиме стирки, двигатель вращается через определённую паузу с поочерёдным изменение направлением вращения. Это делается для того, что бы белье в барабане не перекручивалось.
Как видно на представленных ниже фрагментах схемы ,контакты командоаппарата имеют несколько положений. Вывод двигателя номер 5 является общим для обеих обмоток и включается напрямую с общей шиной питания, а другие выводы двигателя запитаны через соответствующие контакты командоаппарата, тем самым создавая электрическую цепь. В этой схеме применяется один пусковой конденсатор, но в некоторых бывает и два конденсатора. Иногда, коммутация обмоток и управление двигателем (например в стиральных машинах Ardo TL80) осуществляется посредством электронного модуля с расположенными на нём симистором управления двигателем и контрольной цепью тахогенератора.
|
|
|
|
6.
Преимущества и недостатки однофазных асинхронных двигателейК преимуществам можно отнести: простоту конструкции, относительно высокий ресурс двигателя, низкий уровень шума по сравнению с коллекторными двигателями (речь о которых идёт в другой главе), практически не требует профилактического обслуживания, максимум требуется смазывание, либо замена подшипников.
К недостаткам можно отнести: большие габариты и массу двигателя, большой пусковой ток, применение нескольких обмоток для каждого режима работы двигателя, низкий КПД (коэффициент полезного действия), при неизменном габарите невозможно увеличить мощность двигателя, этим и объясняется его применение в стиральных машинах с низким числом оборотов барабана при отжиме, плохая управляемость электронными схемами.
7. Частые вопросы
- Для чего нужен конденсатор в цепи пусковой обмотки электродвигателя?
Конденсатор в асинхронных двигателях используется для сдвига фаз токов пусковой и рабочей обмотки, в результате чего возникает вращающееся магнитное поле.
Сдвиг фаз обязательное условие для работы конденсаторных асинхронных однофазных двигателей.
- Какая ёмкость пускового конденсатора применяется для пуска асинхронных двигателей стиральных машин?
Для каждого типа двигателей индивидуально подбирается значение ёмкости конденсатора. Самые распространённые номиналы ёмкостей (ёмкость конденсатора измеряется в микрофарадах): 8,5 мкф, 11,5 мкф, 12,5 мкф, 14 мкф,16 мкф, 18 мкф, 20 мкф, 22 мкф и 25 мкф. Но самые распространённые 14 мкф и 16 мкф.
- Почему рабочее напряжение пускового (фазосдвигающего) конденсатора должно быть не менее 400 вольт?
Фазосдвигающий конденсатор устанавливается в цепи обмоток статора, которые обладают большой индуктивностью. При работе электродвигателя, особенно при его пуске и остановке, на обмотках высвобождается большая электродвижущая сила самоиндукции (ЭДС самоиндукции), в виде всплесков повышенного напряжения 300-600 вольт, приложенная именно к конденсатору. Если установить конденсатор с меньшим допустимым рабочим напряжением, то он выйдет из строя.
- Что произойдёт, если вместо конденсатора номинальной ёмкости предназначенного для оптимальной работы двигателя установить конденсатор большей или меньшей ёмкости?
Если величина ёмкости фазосдвигающего конденсатора выбрана больше, чем требуется при данных конкретных условиях работы электродвигателя, то двигатель будет быстро перегреваться. Если величина ёмкости выбрана меньше требуемой, то вращающий пусковой момент ослабнет, что может вызвать затруднённое вращение барабана с бельём в стиральной машине.
В электрической цепи с ёмкостным сопротивлением (конденсатором) ток опережает напряжение на угол «фи»=90°. Ток опережающий напряжение по фазе на 90°, называется реактивным или безваттным током, так как он не вызывает в цепи потребления мощности.
С включением последовательно пусковой обмотки и конденсатора, нарушается чисто ёмкостный (реактивный) характер цепи, в результате чего уменьшается угол сдвига фаз. Поэтому для каждого асинхронного однофазного двигателя ёмкость конденсатора пусковой обмотки подбирается таким образом,чтобы угол сдвига фаз тока относительно рабочей был близок к 90°.
Однофазные двигатели. Приложение 3 — РОСЭЛЕКТРО
3.5 Однофазные двигатели Однофазные конденсаторные двигатели изготавливаются в габарите 80 мм (5АЕУ80) и габарите 90 мм по нормам CENELEC (5АЕУ90К) Двигатели предназначены для работы от однофазной сети переменного тока частотой 50 Гц (60 Гц) напряжением 220 или 230 В и могут быть использованы для привода различных механизмов общего и бытового назначения (деревообрабатывающие станки, насосы, вентиляторы и др.). Технические данные двигателя указаны на табличке, укрепленной на корпусе двигателя. Кратность пускового момента двигателя (отношение начального пускового вращающего момента к номинальному) с рабочим конденсатором (Ср) не менее 0,4, с пусковым и рабочим конденсатором (Ср+Сп) не менее 2,0. Двигатели изготавливаются в монтажном исполнении IM1081; IM2081 или IM3081. Величина емкости рабочего конденсатора (Ср) и пускового (Сп) указаны в паспортной табличке:
Двигатели поставляются в комплекте с рабочим конденсатором, типа К-42-19 (К-78-17, К-78-22, К-78-36) на рабочее напряжение 450 В, который устанавливается на корпусе двигателя рядом с коробкой выводов. Крепление конденсатора производится металлическим хомутом к специальному кронштейну, закрепленному на корпусе двигателя установочным винтом, в соответствии с Рис. 18 Приложения 8. В качестве пусковых конденсаторов, могут применяться конденсаторы типа К-42-19 (К-78-17, К-78-22, К-50-19) на напряжение не ниже 320 В. Пусковой конденсатор в комплект поставки не входит. Рис. 9 Схема подключения однофазного конденсаторного двигателя Двигатели могут работать в любом направлении вращения, для изменения направления вращения необходимо поменять местами выводы обмотки U1 и U2 на клеммной панели. Двигатели поставляются подключенными по схеме изображенной на Рис.
|
4 (5АЕУ901_2,4К) — 40 мкф;
9, что обеспечивает вращение по часовой стрелке, если смотреть со стороны привода.Как понять, что конденсатор вашего двигателя вышел из строя
Если вы читаете это, то вы, вероятно, подозреваете, что с конденсатором вашего двигателя что-то не так.
Вам интересно, как определить, что ваш конденсатор вышел из строя?
В этой полезной статье вы узнаете:
— Что такое конденсатор
— Что конденсатор делает с вашим двигателем
— Два основных типа конденсаторов двигателя
— Как определить, что ваш конденсатор неисправен
Во-первых, давайте поговорим о том, что такое конденсатор и что он делает для вашего двигателя.
Что такое конденсатор?
Конденсатор — это устройство, накапливающее электричество. Он может быть большим или маленьким в зависимости от его использования. Конденсаторы можно найти во всем, от электронной схемы до силовой установки.
Что делает конденсатор двигателя?
В однофазных двигателях используются конденсаторы для запуска и экономии энергии.
Существует два основных типа конденсаторов двигателя:
1. Пусковые конденсаторы
2. Рабочие конденсаторы
Теперь, когда вы знаете два основных типа конденсаторов двигателя, давайте поговорим о том, что делает каждый тип конденсатора и как он влияет на двигатель.
Пусковые конденсаторы
Пусковой конденсатор используется для придания двигателю дополнительного электрического толчка, чтобы он начал вращаться. Пусковой конденсатор используется в цепи двигателя только на одну или две секунды, когда он впервые начинает вращаться.
Как только двигатель набирает скорость, пусковой конденсатор отключается и не используется до следующего запуска двигателя. Если пусковой конденсатор выйдет из строя, двигатель не сможет начать вращение.
Рабочие конденсаторы
Рабочий конденсатор — это энергосберегающее устройство, которое постоянно находится в цепи двигателя.
При выходе из строя рабочего конденсатора двигатель может демонстрировать различные проблемы, в том числе не запускаться, перегреваться и вибрировать. Неисправный рабочий конденсатор лишает двигатель полного напряжения, необходимого для правильной работы.
Разница между пусковыми и рабочими конденсаторами
И пусковые, и рабочие конденсаторы изготавливаются одинаково, но рабочие конденсаторы намного прочнее пусковых, поскольку рабочий конденсатор всегда используется при работающем двигателе.
По этой причине вы не можете использовать пусковой конденсатор вместо рабочего конденсатора. В двигателях может использоваться один или оба типа конденсаторов в зависимости от того, для чего они предназначены.
Неисправность конденсатора: неисправность конденсатора?
Если вы подозреваете, что конденсатор вышел из строя, обратите внимание на несколько признаков отказа конденсатора двигателя.
Признаки неисправности конденсатора
— Ваш двигатель запускается медленно
— Ваш двигатель не перестанет гудеть
Это не твой конденсатор, когда…
Если у вас совсем сдох мотор (не двигается и вообще не шумит), то проблема не только в конденсаторе.
Как проверить конденсатор
Вы хотите определить, правильно ли работает ваш конденсатор?
Вы можете проверить конденсатор с помощью высококачественного электрометра.
Единицей измерения емкости является микрофарад.
Конденсаторы имеют маркировку с номиналом в микрофарадах (сокращенно mfd или uf), которым они должны быть.
Если ваш электрический счетчик показывает слишком высокое или слишком низкое значение микрофарад, это признак того, что ваш конденсатор неисправен.
Перед проверкой конденсатора, обязательно закоротите клеммы отверткой с изолированной ручкой. Это поможет вам удалить накопленную энергию.
Значение конденсатора должно быть в пределах указанного диапазона, чтобы оно было хорошим.
Имейте в виду, что конденсаторы не имеют полярности, поэтому не имеет значения, с какой стороны подключаются провода.
Однако, если у вас есть более двух проводов, идущих к конденсатору, провода, соединенные вместе на одной стороне, всегда должны быть соединены вместе.
Напоминание о безопасности конденсаторов
Как и в случае с любым другим электрическим устройством, отключите питание двигателя перед его обслуживанием и разрядите конденсаторы перед тем, как обращаться с ними.
Проблемы с конденсатором все еще возникают?
Компания Pumps Plus компании Cape Coral является ведущим поставщиком услуг по обслуживанию электродвигателей на юго-западе Флориды.
Если у вас по-прежнему возникают проблемы с конденсатором двигателя, позвоните нам прямо сейчас по телефону 239-574-4499 или посетите наш магазин по адресу 958 Country Club Blvd. в Кейп-Корал, Флорида.
Как пусковой конденсатор помогает обеспечить качество запуска двигателя 101
Содержание
Пусковой конденсатор с реле напряжения
Как пусковой конденсатор помогает запустить двигатель — Двигатели с разделенными конденсаторами постоянного действия или двигатели PSC используют рабочие конденсаторы, чтобы повысить эффективность двигателя во время работы. Пусковой конденсатор обеспечивает ускорение двигателя при запуске. Рабочий конденсатор помогает двигателю работать более эффективно. Многие типы оборудования HVAC используют двигатели PSC в качестве воздуходувок и насосов.
Таким образом, в HVAC у вас будут двигатели в большинстве приложений, включая жилые и коммерческие, которые используют конденсаторы для двигателя, независимо от приложения или цели. Эти двигатели на шаг впереди двигателей с экранированными полюсами, которые были первоначальным типом двигателей, используемых во многих приложениях. К двигателю с экранированными полюсами может быть подведена мощность, и он не будет двигаться или поворачиваться назад от предполагаемого направления.
С появлением двигателей PSC эти проблемы исчезли. Двигатели PSC всегда будут запускаться в том направлении, для которого они спроектированы, за некоторыми исключениями. Даже в этих немногих исключениях двигатель PSC будет сопротивляться повороту в заданном направлении.
В то время как двигатель PSC использует рабочий конденсатор для повышения его эффективности во время работы, также используются некоторые двигатели HVAC, которым также требуется пусковой конденсатор для облегчения запуска.
Пусковой конденсатор используется в приложениях, где двигателю требуется форсирование при запуске для преодоления давления или некоторой силы. Помните, что асинхронный двигатель переменного тока переходит от нуля оборотов в минуту до полной скорости (об/мин) за доли секунды.
Таким образом, если двигатель должен запускаться против какой-либо силы, такой как высокое давление, которое холодильный контур должен иметь для запуска компрессора, тогда потребуется некоторая помощь, чтобы дать двигателю компрессора небольшой импульс при запуске. вверх.
Вводим пусковой конденсатор, который будет находиться в цепи всего доли секунды. Тогда реле выведет его из цепи. Реле представляет собой потенциальное реле или, реже, текущее реле. Реле потенциала работает от обратной ЭДС, а реле тока работает от тока. Итак, после изучения основ, как работает конденсатор, чтобы помочь двигателю?
Ответ заключается в том, что конденсатор, будь то пусковой или рабочий конденсатор, изменяет фазовый угол при включении двигателя.
Изменяя угол, вы даете двигателю немного больше толчка. Если вы толкаете ротор прямо вниз, вы расходуете энергию неправильным образом, чтобы получить максимальную отдачу от ротора. Однако, если вы толкаете под углом, вы меняете легкость приложения энергии. См. диаграмму ниже.
Как пусковой конденсатор помогает запустить двигатель — показано
На приведенном выше рисунке представьте, что у вас есть колесо и палка. Колесо и палку слева вы собираетесь нажать прямо вниз. Или надавите прямо на колесо. Как вы думаете, насколько легко будет повернуть это колесо, нажимая на него прямо вниз? Теперь посмотрите на иллюстрацию справа. Представьте, что вы ставите палку под углом, а затем толкаете колесо.
Следовательно, колесо будет катиться намного легче, а не толкаться прямо вниз. Так работает конденсатор двигателя в цепи двигателя. Таким образом, он изменяет фазовый угол ЭДС, усиливая его и делая двигатель более эффективным. Независимо от того, есть ли у него пусковой конденсатор или рабочий конденсатор, оба изменяют фазовый угол, чтобы помочь двигателю.
Как показано выше. Надеюсь, я ответил на ваш вопрос о том, как пусковой конденсатор помогает запустить двигатель 9.0003
Почему в однофазном двигателе используется конденсатор?
Поскольку крутящий момент двигателя при запуске практически отсутствует. Он нуждается в повышении крутящего момента, особенно в компрессорах. Системы охлаждения находятся под давлением, и для преодоления давления при запуске в некоторых случаях используется пусковой конденсатор. Система охлаждения должна выдерживать давление до 100 фунтов на квадратный дюйм или более в зависимости от требований к статическому давлению для системы охлаждения. Если бы система не выравнивалась от низкой к высокой стороне, давление могло бы быть намного выше. Ответ таков: обеспечить больший крутящий момент для двигателя при запуске.
Как пусковой конденсатор помогает запустить двигатель | Резюме:
- Электродвигатель с экранированными полюсами не использует рабочий или пусковой конденсатор.
- Двигатели с экранированными полюсами неэффективны.
