Top.Mail.Ru

Однофазные электродвигатели: Принцип работы, виды, применение

Введение

Однофазный электродвигатель

В мире электродвигателей царствуют мощные трехфазные машины, приводящие в движение промышленные станки, насосы и поезда. Однако, заглянув в любой дом, офис или небольшую мастерскую, мы обнаружим истинных "тружеников" повседневности — однофазные асинхронные электродвигатели. Именно они невидимо работают в холодильниках, стиральных машинах, вентиляторах, дрелях, компрессорах кондиционеров и множестве других устройств.

Их главное преимущество — способность работать от стандартной бытовой электросети с одной фазой и напряжением 220 В (или 110/127 В в некоторых регионах).

Принцип действия

Основная "хитрость" однофазного двигателя заключается в преодолении отсутствия вращающегося магнитного поля, которое естественным образом создается в трехфазной сети. Вот как это работает:

Устройство однофазного электродвигателя

 

Статор: Имеет одну основную рабочую обмотку, подключенную напрямую к сети.

Проблема пуска: При подаче однофазного переменного тока на одну обмотку статора создается не вращающееся, а пульсирующее магнитное поле. Это поле можно представить как два поля, вращающихся в противоположных направлениях с одинаковой амплитудой. Их моменты взаимно компенсируются — двигатель не может самостоятельно начать вращение.

Ключ к запуску: Вспомогательная обмотка (Пусковая): Для создания начального вращающего момента используется вторая обмотка на статоре, пространственно смещенная относительно основной (обычно на 90 электрических градусов).

Создание "второй фазы": Чтобы ток в пусковой обмотке был сдвинут по фазе относительно тока в основной обмотке, в цепь пусковой обмотки последовательно включают фазосдвигающий элемент. Это создает эффект "двухфазности" при запуске.

Запуск: При подаче напряжения токи в основной и пусковой обмотках, сдвинутые по фазе, создают эллиптическое вращающееся магнитное поле. Оно увлекает за собой ротор (обычно короткозамкнутый "беличье колесо"), и двигатель начинает вращаться.

Работа: После разгона двигателя до определенной скорости (обычно 70-80% от номинальной) пусковую обмотку необходимо отключить. Двигатель продолжает работать только на основной обмотке. Почему? Потому что вращающийся ротор взаимодействует уже с пульсирующим полем основной обмотки таким образом, что результирующий момент становится вращающим. Пусковая обмотка не рассчитана на длительную работу и при непрерывном включении перегреется и сгорит.

Основные типы однофазных двигателей

Классификация по способу запуска:

С пусковым конденсатором (Capacitor Start)

  • Фазосдвигающий элемент: Конденсатор (электролитический)
  • Преимущества: Высокий пусковой момент
  • Недостатки: Конденсатор работает только при пуске
  • Применение: Компрессоры, мощные насосы

С рабочим конденсатором (Capacitor Run)

  • Фазосдвигающий элемент: Конденсатор, включенный постоянно
  • Преимущества: Высокий КПД, плавная работа
  • Недостатки: Низкий пусковой момент
  • Применение: Вентиляторы, вытяжки

С пусковым и рабочим конденсаторами

  • Фазосдвигающий элемент: Два конденсатора
  • Преимущества: Высокий пусковой момент + КПД
  • Недостатки: Сложная конструкция
  • Применение: Требовательные применения

С расщепленной фазой (Split-Phase)

  • Фазосдвигающий элемент: Сама пусковая обмотка
  • Преимущества: Простая и дешевая конструкция
  • Недостатки: Низкий пусковой момент
  • Применение: Маломощные вентиляторы

С экранированными полюсами (Shaded-Pole)

  • Конструкция: Медные короткозамкнутые витки
  • Преимущества: Простота, надежность
  • Недостатки: Очень низкий КПД
  • Применение: Очень маломощные устройства

Преимущества и недостатки

Преимущества

  • Работа от бытовой сети: Главное и неоспоримое преимущество
  • Относительная простота конструкции: По сравнению с трехфазными
  • Надежность: Особенно двигатели с экранированными полюсами
  • Широкий диапазон мощностей: От долей ватта до нескольких киловатт
  • Универсальность: Огромное количество применений

Недостатки

  • Низкий КПД: Значительно ниже, чем у трехфазных
  • Низкий коэффициент мощности: Особенно у двигателей без конденсатора
  • Ограниченный пусковой момент: У большинства типов
  • Сложность реверса: Требуется переключение обмоток
  • Зависимость от конденсатора: Выход из строя влияет на работу

 

Заключение

Однофазные асинхронные электродвигатели, несмотря на свои конструктивные особенности и ограничения по сравнению с трехфазными, остаются незаменимым элементом современной жизни. Их способность работать от стандартной розетки обеспечила им доминирующее положение в бытовой и офисной технике, в системах вентиляции и кондиционирования, в ручном электроинструменте и множестве других устройств.

Понимание их типов, принципов работы, достоинств и недостатков позволяет грамотно выбирать двигатель для конкретной задачи и обеспечивать его долгую и надежную службу. Даже с развитием инверторных технологий, классические однофазные двигатели еще долго будут "вращать" наш повседневный комфорт.

  • Мощность — 0.25 кВт
  • Обороты — 1500 об/мин
  • Напряжение — 220 Вольт
  • Вес — 6.0 кг
  • Страна производитель — Белоруссия, г.Могилев
цена по запросу
  • Мощность — 0.75 кВт
  • Обороты — 1500 об/мин
  • Напряжение — 220 Вольт
  • Вес — 14.0 кг
  • Страна производитель — Белоруссия, г.Лунинец
10 360 р.
  • Мощность — 2.2 кВт
  • Обороты — 1500 об/мин
  • Напряжение — 220 Вольт
  • Вес — 21.0 кг
  • Страна производитель — Россия, г.Медногорск
19 130 р.
  • Мощность — 3.0 кВт
  • Обороты — 1500 об/мин
  • Напряжение — 220 Вольт
  • Вес — 25.0 кг
  • Страна производитель — Китай, бренд РФ
цена по запросу
Также интересно будет почитать



Разница в мощности двигателей: мощность однофазных двигателей обычно составляет от 0,1 кВт до 3 кВт, хотя на практике однофазные приводы мощностью более 2 кВт встречаются редко. Чт...
Бывают ситуации, когда мы вынуждены использовать двигатель, который не адаптирован к данному источнику питания. Примером этого является подключение трехфазного двигателя к однофазн...
Какой двигатель взять — тот, что работает от обычной розетки (220В) или «силовой» (380В)? Разберем простыми словами, где какой вариант выигрывает и почему это важно для вашего коше...