Виктор Пестриков - Современный дачный электрик

Существует универсальный коллекторный электродвигатель (УКД), который может работать как на постоянном, так и на переменном токе.

6.1.2. Электродвигатели переменного тока

Существуют две разновидности электродвигателей переменного тока: синхронный и асинхронный. У синхронного электродвигателя ротор вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения (рис. 6.2). Эти двигатели используют в тех случаях, когда очень важно точно сохранить одно и то же число оборотов при изменении нагрузки.

Рис. 6.2. Принцип действия синхронного двигателя и его изобретатель сэр Чарльз Уитстон (1802–1875)

Асинхронные электродвигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую. Отличие асинхронного электродвигателя от синхронного заключается в том, что частота вращения его ротора отличается от частоты вращающего магнитного поля, создаваемого питающим напряжением. По конструкции ротора асинхронные машины делят на два основных типа: с короткозамкнутым и с фазным ротором. Оба имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь исполнением обмотки ротора. Короткозамкнутая обмотка ротора, часто называемая «беличья клетка» из-за внешней схожести конструкции, состоит из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами. Принцип работы асинхронного трехфазного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, образуемого переменным током в трехфазной обмотке статора, и токов, индуктируемых в роторе (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Принцип действия асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и его изобретатель Михаил Осипович Доливо-Добровольский (1861–1919)

Типовая принципиальная схема включения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с динамическим торможением в функции времени приведена на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Принципиальная схема включения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с динамическим торможением в функции времени

У асинхронного электродвигателя начала и концы фаз выведены на клеммник (рис. 6.5, а), закрепленный на станине двигателя. Концы обмоток фазы статора присоединены к зажимам коробки выводов. Если у коробки шесть зажимов, то выводы начала обмоток фазы статора обозначены как С1, С2 и С3, а концы обмоток фазы статора – С4, С5 и С6 (рис. 6.5, б, в), и такой двигатель можно включить в трехфазную сеть на два разных напряжения, отличающихся в √3 раз, соединяя обмотку статора либо в звезду, либо в треугольник.

Рис. 6.5. Расположение выводов обмотки статора на клеммной панели (а) и способы соединения обмоток фаз статора (б – «звезда», в —"треугольник")

Выбор схемы соединения обмотки статора зависит от линейного напряжения сети и паспортных данных двигателя. В паспорте трехфазного двигателя задают линейные напряжения сети и схему соединения обмотки статора. Например, если в паспорте двигателя указаны напряжения питающей сети 220/380 В, то при напряжении сети 380 В обмотку статора соединяют в "звезду", а при 220 В – в "треугольник". В обоих случаях на каждую обмотку фазы приходится напряжение 220 В. Если двигатель рассчитан на включение в сеть с каким-либо одним напряжением, то в коробке выводов имеется только три зажима.

При ограниченной мощности сети пуск двигателей средней и большой мощности осуществляется переключением обмотки статора двигателя с пусковой схемы звезда на рабочую схему треугольник" (рис. 6.6).

Рис. 6.6. Принципиальная схема пуска трехфазного асинхронного электродвигателя включением на пусковую схему «звезда» и с переключением на рабочую схему «треугольник»

Отметим, что в асинхронных электродвигателях большей мощности и специальных машинах малой мощности для улучшения пусковых и регулировочных свойств применяются фазные роторы. В этих случаях на роторе укладывают трехфазную обмотку с геометрическими осями фазных катушек, сдвинутыми в пространстве друг относительно друга на 120°. Такие электродвигатели редко встречаются в хозяйстве загородного дома и поэтому далее не рассматриваются.

6.1.3. Расшифровка шильдиков асинхронных электродвигателей

Каждый двигатель снабжен техническим паспортом в виде приклепанной металлической таблички (шильдик), на которой приведены основные характеристики двигателя. В паспорте указан тип двигателя. В качестве примера на рис. 6.7 приведен внешний вид шильдика двигателя типа 4А100S2УЗ.

Рис. 6.7. Шильдик с паспортными данными асинхронного электродвигателя 4А100S2УЗ

Расшифровка обозначений на шильдике:

• тип 4А100S2У3 – электродвигатель асинхронный серии 4А закрытого исполнения с высотой оси вращения 100 мм, с короткой длиной корпуса, двухполюсный, климатического исполнения "У", категории 3;

• 100592 – заводской номер; дает возможность отличить электрическую машину среди однотипных;

• 3 ~ – двигатель трехфазного переменного тока;

• 50 Hz – частота переменного тока (50 Гц), при которой двигатель должен работать;

• 4,0 KW – номинальная полезная мощность на валу электродвигателя;

• cosφ = 0,89 – коэффициент мощности;

• Δ/Y – обмотка статора может соединяться в треугольник или в звезду;

• 220/380V, 13,6/7, 8А – при соединении обмотки статора в треугольник она должна включаться на напряжение 220 В, а при соединении в звезду – на 380 В. При этом машина, работающая с номинальной нагрузкой, потребляет 13,6 А при включении на треугольник и 7,8 А – при включении на звезду;

• S1 – двигатель предназначен для длительного режима работы;

• 2880 об./мин. – частота вращения электродвигателя при номинальной нагрузке и частоте сети 50 Гц. Если двигатель работает вхолостую, частота вращения ротора приближается к частоте вращения магнитного поля статора;

• КПД = 86,5 % – номинальный коэффициент полезного действия двигателя, соответствующий номинальной нагрузке на его валу;

• IP44 – степень защиты. Двигатель изготовлен во влагоморозостойком исполнении. Может работать в среде с повышенной влажностью и на открытом воздухе.