Некоторые характеристики асинхронных электродвигателей.

Самый обыкновенный асинхронный трёхфазный электродвигатель, который где-то и когда-то использовали в технологическом оборудовании, можно использовать в быту в качестве однофазного.

Существуют несколько простых способов его подключения к однофазной сети. Почему простых? — Потому что другие схемы, разработанные умельцами, доступные не каждому из-за наличия дополнительных устройств или сложности самой электрической схемы. И хотя при таких подключениях и существует возможность развивать длительную мощность электродвигателем немного близкой к его мощности в трёхфазном номинальном режиме эксплуатации, всё же простые схемы подключения трёхфазного электродвигателя в однофазную сеть применяются чаще, даже несмотря на значительную потерю в мощности, отличную от номинальной на 40-50%.

Трёхфазный асинхронный электродвигатель в однофазную сеть.

Самый простой способ подключения трёхфазного электродвигателя в однофазную сеть — это применение частотного преобразователя.

В настоящее время выпускаются преобразователи для подключения электродвигателей различных мощностей, но и цена преобразователей различна. Последний, встретившийся мне в магазине для подключения электродвигателя на 2,2Kw, стоил около 160$.

Подключение частотного преобразователя трудностей не вызывает. На блок подаёте сетевое однофазное напряжение, а к выходу преобразователя подключаете трёхфазный электродвигатель. Изменением частоты выходного напряжения можно плавно регулировать частоту вращения вала подключенного электродвигателя.

Некоторое большинство способов подключения применимы к электродвигателям с обмотками, рассчитанными на подключение Δ127/Y220 и Δ220/Y380. В качестве основной обмотки используется одна из фазных обмоток, а две другие выполняют роль пусковой. У двигателя с обмотками Δ127/Y220 основная обмотка состоит из двух фазных, а оставшаяся третья используется в качестве пусковой.

Это важное значение и при подключении трёхфазного электродвигателя в однофазную сеть его необходимо учитывать. От этого зависит пусковой и вращающий момент электродвигателя, его скольжение и получаемая от электродвигателя мощность.

Что бы дальше было понятнее, своими словами добавлю немного пояснений, касающихся характеристик электродвигателя.

Что влияет на работу трёхфазного электродвигателя от однофазной сети.

В асинхронном трёхфазном электродвигателе на статоре соответствующим образом расположены три обмотки, которые при подключении к источнику переменного трёхфазного тока создают в статоре вращающее магнитное поле, частота вращения которого зависит от числа полюсов обмоток размещённых на статоре. Чем больше полюсов, тем меньше частота вращения вала электродвигателя в минуту(секунду). Число полюсов у ротора и статора одинаково.

Ротор асинхронного электродвигателя также имеет обмотку, но не похожую на обмотку статора. У короткозамкнутых роторов это отрезки не изолированных алюминиевых или медных стержней, уложенных ближе к краю и продольно в пазы ротора и соединённых с торцов алюминиевым или медным кольцом.

В настоящее время чаще используют литой ротор, обмоткой которого является алюминий, заливаемый в пазы ротора. Обмотка напоминает конструкцию беличьего колеса.

Высококачественные асинхронные электродвигатели имеют ротор с глубоким пазом и с двумя короткозамкнутыми обмотками, расположенными одна над другой. Электродвигатели с таким ротором имеют намного лучшую пусковую характеристику и более надёжны в эксплуатации.

У фазных роторов  обмотка выполнена только изолированным медным проводом в пазах и имеет выводы для подключения через скользящие контакты.

Когда на статорную обмотку трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором подаётся трёхфазный переменный ток, образующееся вращающее магнитное поле статора пересекает обмотку ротора и наводит в ней ток, превышающий ток обмотки статора в сотни раз.

А так как обмотка ротора короткозамкнутая, то при таких величинах тока в ней образуется мощное электромагнитное поле, которое взаимодействует с вращающимся магнитным полем статора. В данном случае возникает вращающий электромагнитный момент, приводящий ротор электродвигателя во вращение. Напряжение и токи в обмотке статора симметричны.

Скольжение и моменты асинхронного электродвигателя.

Ротор асинхронного двигателя вращается медленнее магнитного поля статора, то есть асинхронно(от сюда и название — асинхронный) и немного отстаёт от него. При таком условии магнитное поле статора пересекает роторную обмотку, в которой поддерживаются токи, необходимые для вращения ротора.

Разность между числом оборотов магнитного поля статора и числом оборотов ротора называют скольжением в асинхронных двигателях и выражают в процентном соотношении от оборотов поля статора. Обычно это значение колеблется у разных двигателей и находится в пределах от 1% до 8%.

Наибольшее скольжение наблюдается в момент пуска электродвигателя, при котором увеличиваются токи ротора и статора. Несмотря на большие пусковые токи, образующиеся при запуске, пусковой вращающий момент всё же невелик и электродвигатель запускаемый под нагрузкой может и вовсе не раскрутиться.

Без нагрузки запуск двигателя трудностей не представляет. В этом случае ротор быстро раскручивается, скольжение уменьшается, вращающий момент увеличивается, ток в роторе и ток потребления обмотками статора уменьшается. Как только скольжение уменьшится до минимального значения, уменьшается и вращающий момент. Ток в фазах ротора уменьшается, число оборотов ротора становится максимальным и не увеличивается.

Соотношение вращающего момента к тормозящему будет равно при работе электродвигателя без нагрузки. Как только мы начнём нагружать электродвигатель, то тормозящий момент увеличится и число оборотов ротора уменьшится, скольжение увеличится, а вместе с ним увеличится ток потребления и токи в обмотках ротора. А вот следствием увеличения токов будет увеличение вращающего момента и стремление к выравниванию его соотношения  к тормозящему моменту. В таком случае электродвигатель будет продолжать работать, но с некоторым уменьшением числа оборотов ротора и с увеличением тока потребления.

Нагружать электродвигатель можно до определённого предела, когда максимальный вращающий момент ещё может восстановиться, то есть, когда тормозящий момент не превысит максимальный. При тормозящем моменте, превышающем максимальный, электродвигатель остановится. Ток потребления резко возрастёт, обмотки перегреются и повредятся.

У наших, отечественных электродвигателей перегрузочная способность колеблется от 1,4 до 2,8. Это соотношение номинального вращающего момента к максимальному.

Вот кратко то, что необходимо знать при выборе трёхфазного электродвигателя для подключения его в однофазную сеть. Это поможет определить причину отказа от запуска его от однофазной сети, остановку вращения ротора, перегрева обмоток или других симптомов, определяющих несоответствие электродвигателя по определённым характеристикам.