Как уменьшить обороты асинхронного электродвигателя 220в без потери мощности

Как провести диагностику электродвигателя в домашних условиях?

Легче всего проверить на исправную работу коллекторный мотор. Его проще снять в домашних условиях и можно проверить без применения профессионального дорогостоящего оборудования.

Что касается электродвигателей с прямым приводом, для их диагностики нужна система управления, да и снимать его придется вместе с баком, поскольку он является его неотъемлемой частью. Статор закреплен на болты к раме самой стиральной машины автомат, ротор также имеет жесткое крепление, которое в большинстве случаев не разборное. Ремонт таких стиральных машин чаще всего проводится только в сервисных центрах.

Как провести проверку мотора с прямым приводом?

Чаще всего, проверить такой двигатель можно только путем анализа выдаваемых ошибок на дисплее или сервисного меню стиральной машины. По коду ошибки, появляющемся на дисплее, можно обнаружить витковое замыкание, диагностировать обрыв электросети, выход из строя щеток.

Более сложная и профессиональная проверка и ремонт производится квалифицированными мастерами с использованием специального лабораторного и стендового оборудования.

Как проверить коллекторный двигатель?

Самый распространений двигатель, используемый в современных моделях стиральных машин. Проверить коллекторный двигатель стиральной машины можно самостоятельно в домашних условиях. Для начала электродвигатель необходимо извлечь из корпуса машины автомат. Сначала откручивается задняя или передняя стенка корпуса (в зависимости от модели стиральной машины). Сам мотор находится под баком с задней стороны и прикреплен к металлической раме шпильками или болтами. Электрическое соединение оснащено через клеммы, которые легко размыкаются.

После того, как мотор будет извлечен, необходимо произвести последовательное соединение статора и ротора, а на концы подать сетевое напряжение в 220 Вт. Лучше всего, если оно будет подаваться через дополнительный балласт. В качестве него можно использовать ТЭН, главное чтобы мощность оборудования с активным сопротивлением было не менее 500Вт. Если после подключения к электросети двигатель производит вращение, а автотрансформатор не сильно нагревается, на этом этапе можно диагностировать нормальную работу мотора.

Как подключить однофазный двигатель к сети 220В?

После того, как вы промаркировали выходы обмоток, можно подключить двигатель к сети. Для этого необходимо:

Рабочую обмотку подключить напрямую к выходу в электросеть;
К двигателю подключить конденсатор на пусковую обмотку и соединить с выводом на электросеть;
Параллельно ему подключить второй конденсатор с выключателем (он используется для облегчения запуска двигателя);

Теперь можно спаять выводы и соединить их с проводом, подающим питание. Если вам необходимо использовать двигатель в сети на 380В, тогда прочтите статью Как подключать двигатель на 380 .

Произошла ошибка; возможно, лента недоступна. Повторите попытку позже.

Однофазный двигатель может быть коллекторным или с короткозамкнутым ротором. С коллекторным двигателем все достаточно просто: два выходящих из корпуса двигателя проводочка воткнули в розетку — подключение состоялось. С подключением однофазного двигателя с короткозамкнутым ротором придется повозиться. Все дело в определении выводов. Параллельно рабочей обмотке (РО) в однофазном двигателе подключается пусковая (ПО) для создания хоть какого-то вращающегося магнитного поля. Однофазный двигатель с четырьмя выводами имеет ПО постоянного подключения. Она действует в паре с основной, не отключаясь, только подключение делается через конденсатор для сдвига фазы (Рис.а). Схема подключения такого однофазного двигателя очень удобна, так как все проводочки легко доступны, их можно с помощью переключателя менять местами для выполнения реверса (Рис.а1). Определяются они без особого труда: вызвонить омметром и найти прозванивающиеся пары. Например, омметр определил замкнутую цепь первого вывода со вторым, а третьего — с четвертым. Значит, 1 и 2 — одна обмотка, 3 и 4 — другая. Четвертый провод соединяем со вторым (или первый с третьим, все равно) — это общий. Начало и конец не имеют значения. Далее все подключение по рисунку а или а1. Немного сложнее разобраться с двигателем с тремя выходящими жилами. В таких случаях ПО подключается кратковременно: двигатель раскрутился, и она отключается, иначе сгорит. Как происходит подобная коммутация? Для этого придумали пуско-защитное реле. Функция его заключается не только в подключении ПО, но и для создания ее оптимального времени отключения. Во время запуска через электромагнитную катушку проходит большой ток. В этот момент ее сердечник втягивается и воздействует на контакт, управляющий ПО (Рис, 1 и 2). После запуска ток падает, отпускается сердечник, пусковая цепь разрывается. При межвитковом замыкании в рабочей обмотке ток постоянно высокий, ПО остается в работе, двигатель задымился. Для защиты вмонтировано тепловое реле с биметаллической пластиной, отключающее Х3 от сети. Если двигатель в течение короткого времени то включится, то отключится, значит, срабатывает тепловая защита. Причина или в межвитковом замыкании, или в пониженном (повышенном) напряжении сети

Обратите внимание на странный, на первый взгляд, рисунок 3. Это крышка от пуско-защитного аппарата, на которой указана маркировка подключаемых к нему проводов и обозначена стрелка

С маркировкой все понятно — концы не перепутать при подключении. А вот стрелка указывает на положение релюшки в пространстве. она всегда должна быть обращена вверх. Будучи еще начинающим электриком, я ремонтировал стиральную машину. Перевернул ее вверх дном. Оказалось, всего-то надо ремень заменить. Заменил, попробовал включить — заработала… и задымилась, двигатель сгорел. Уже спустя некоторое время узнал, что на перевернутой релюшке контакт остается замкнутым, тогда как в нормальном положении под силой тяжести после отключения катушки он отпадает вниз. А у меня как раз в перевернутой машине оказался внизу. Просто надо было для пробного включения перевернуть аппарат, чтобы стрелка вновь показывала наверх. Как же выполняется подключение однофазного двигателя с неизвестными тремя проводами. Сопротивление ПО (Х1-Х3) в несколько раз больше сопротивления РО (Х2-Х3). Х3 выходит от места соединения ПО и РО (см. Рис. б). Сначала промаркируем жилы, чтоб не запутаться (те же Х1, Х2 и Х3). Замеряем сопротивление, например, между Х1 и Х2, получилось, скажем, 60 Ом. Замерили Х1-Х3 — 45 Ом. Между Х2 и Х3 — только 15. Все это записали. Смотрим самое большое (60) — общее всех обмоток. 15 — рабочая о бмотка, 45 — пусковая. Находим тот проводок, с которым остальные два показывают 15 и 45 Ом. Это будет наш Х3. Можно открыть крышку двигателя и визуально определить ПО: она намотана более тонким сечением. Вот, пожалуй, и все!

В цепи якоря

Это лучший вариант регулирования скорости мотора с независимым возбуждением. Частота вращения прямо пропорциональна подводимому к якорю напряжению. Механические характеристики не меняют своего угла наклона, а перемещаются параллельно друг другу.

Для осуществления этой схемы нужно цепь якоря подключить к источнику напряжения, которое можно менять.

Это возможно в электрических машинах малой или средней мощности. Двигатель большой мощности целесообразно подключить в схему с генератором напряжения независимого возбуждения.

В качестве привода для генератора используют обычный трехфазный асинхронник. Чтобы уменьшить обороты, достаточно на якоре понизить напряжение. Оно меняется от номинального и вниз. Эта схема имеет название «двигатель-генератор». Таким образом можно менять параметры на двигателе 220в.

Для низкого напряжения

Управление агрегатами на 12в проще из-за более низкого напряжения и как следствие, более доступных деталей

Вариантов подобных схем множество, поэтому важно понять сам принцип

Такой двигатель имеет ротор, щеточный механизм и магниты. На выходе у него всего два провода, контролирование скорости идет по ним. Питание может быть 12, 24, 36в, или другое. Что нужно – это его менять. Лучше, когда в пределах от нуля до максимума. В более простых вариантах 12–0в не получится, другие варианты дают такую возможность.

Кто-то паяет радиоэлементы навесным монтажом, кто-то набирает печатную плату – это уже зависит от желания и возможностей каждого человека.

Этот вариант подойдет, если точность неважна: например, вентилятор. Напряжение меняется от 0 до 12 вольт, пропорционально меняется крутящий момент.

Другой вариант – со стабилизацией оборотов независимо от нагрузки на валу.

Питание 12 вольт, схема очень проста. Двигатель набирает обороты плавно, и также плавно их сбавляет так как напряжение на выходе меняется в пределах 12–0в. Как результат – можно убратькрутящий момент практически до нуля. Если потенциометр крутить в обратном направлении, мотор так же постепенно набирает обороты до максимума. Микросхема очень распространенная, ее характеристики тоже подробно описаны. Питание 12–18в.

Есть еще один вариант, только это уже не для 12, а для 24в питания.

Двигатель постоянного тока, питание – переменное, так как стоит диодный мост. При желании можно мост выбросить и запитывать постоянкой от своего блока питания.

https://youtube.com/watch?v=zNGP002MSzk

От сети

Однофазные электродвигатели переменного тока также позволяют регулировать вращение ротора.

Коллекторные машины

Конструкция подключается непосредственно к сети. Регулировочный элемент – симистор, управление которого осуществляется динистором. Симистор ставится на теплоотвод, максимальная мощность нагрузки – 600 Вт.

Если есть подходящий ЛАТР, можно все это делать при помощи его.

Двухфазный двигатель

Есть две возможности контролирования числа оборотов:

Менять амплитуду напряжения питания (Uy),
Фазное – меняем емкость конденсатора.

Такие агрегаты широко распространены в быту и на производстве.

Обычные асинхронники

Электрические машины трехфазного тока, несмотря на простоту в эксплуатации, обладают рядом характеристик, которые нужно учитывать. Если просто изменять питающее напряжение, будет в небольших пределах меняться момент, но не более. Чтобы в широких пределах регулировать обороты, необходимо довольно сложное оборудование, которое просто так собрать и наладить сложно и дорого.

Для этой цели промышленностью налажен выпуск частотных преобразователей, помогающих менять обороты электродвигателя в нужном диапазоне.

Асинхронник набирает обороты в согласии с выставленными на частотнике параметрами, которые можно менять в широком диапазоне. Преобразователь – самое лучшее решение для таких двигателей.

Изменение скорости АД с короткозамкнутым ротором

Существует несколько способов:

Управление вращением за счет изменения электромагнитного поля статора: частотное регулирование и изменение числа пар полюсов.

Изменение скольжения электромотора за счет уменьшения или увеличения напряжения (может применяться для АД с фазным ротором).

Частотное регулирование

В данном случае регулировка производится с помощью подключенного к двигателю устройства для преобразования частоты. Для этого применяются мощные тиристорные преобразователи. Процесс частотного регулирования можно рассмотреть на примере формулы ЭДС трансформатора:

U1=4,44w1k1fΦ

Данное выражение означает, что для сохранения постоянного магнитного потока, означающего сохранение перегрузочной способности электромотора, следует одновременно с преобразованием частоты корректировать и уровень питающего напряжения. Если сохраняется выражение, вычисленное по формуле:

U1/f1=U’1/f’1

то это означает, что критический момент не изменен. А механические характеристики соответствуют рисунку ниже, если вы не понимаете, что значат эти характеристики, то в этом случае регулировка происходит без потери мощности и момента.

Достоинствами данного метода являются:

плавное регулирование;
изменение скорости вращения ротора в большую и меньшую сторону;
жесткие механические характеристики;
экономичность.

Недостаток один — необходимость в частотном преобразователе, т.е. увеличение стоимости механизма. К слову, на современном рынке представлены модели с однофазным и трёхфазным входом, стоимость которых при мощности 2-3 кВт лежит в диапазоне 100-150 долларов, что не слишком дорого для полноценной регулировки привода станков в частной мастерской.

Переключение числа пар полюсов

Данный метод применяется для многоскоростных двигателей со сложной обмоткой, позволяющей изменять число пар ее полюсов. Самое широкое применение получили двухскоростные, трехскоростные и четырехскоростные АД. Принцип регулировки проще всего рассмотреть на основе двухскоростного АД. В такой машине обмотка каждой фазы состоит из двух полуобмоток. Скорость вращения изменяется при подключении их последовательно или параллельно.

В четырехскоростном электродвигателе обмотка выполнена в виде двух независимых друг от друга частей. При изменении числа пар полюсов первой обмотки производится изменение скорости работы электромотора с 3000 до 1500 оборотов в минуту. При помощи второй обмотки производится регулировка вращения 1000 и 500 оборотов в минуту.

При изменении числа пар полюсов происходит и изменение критического момента. Для его сохранения неизменным, требуется одновременно с изменением числа пар полюсов регулировать и питающее напряжение, например, переключением схемы звезда-треугольник и их вариациями.

Достоинства данного метода:

жесткие механические характеристики двигателя;
высокий КПД.

Недостатки:

ступенчатая регулировка;
большой вес и габаритные размеры;
высокая стоимость электромотора.

Электрика своими руками

егулировка оборотов электродвигателя часто бывает необходима как в производственных, так и каких то бытовых целях. В первом случае для уменьшения или увеличения частоты вращения применяются промышленные регуляторы напряжения – инверторные частотные преобразователи. А с вопросом, как регулировать обороты электродвигателя в домашних условиях, попробуем разобраться подробнее.

Необходимо сразу сказать, что для разных типов однофазных и трехфазных электрических машин должны применяться разные регуляторы мощности. Т.е. для асинхронных машин применение тиристорных регуляторов, являющихся основными для изменения вращения коллекторных двигателей, недопустимо.

Способы изменения оборотов двигателя

Регулировка оборотов любого трехфазного электродвигателя, используемого в подъемно-транспортной технике и оборудовании, позволяет добиться требуемых режимов работы точно и плавно, что далеко не всегда возможно, например, за счет механических редукторов. На практике используется семь основных методов коррекции скорости вращения, которые делятся на два ключевых направления:

Изменение скорости магнитного поля в статоре. Достигается за счет частотного регулирования, переключения числа полюсных пар или коррекции напряжения. Следует добавить, что эти методы применимы для электродвигателей с короткозамкнутым ротором,
Изменение величины скольжения. Этот параметр можно откорректировать за счет питающего напряжения, подключения дополнительного сопротивления в электрическую цепь ротора, применения вентильного каскада или двойного питания. Используется для моделей с фазным ротором.

Наиболее востребованными методами являются регулирование напряжения и частоты (за счет применения преобразователей), а также изменение количества полюсных пар (реализуется путем организации дополнительной обмотки с возможностью переключения).

Принцип работы и число оборотов асинхронных двигателей

Данный вопрос рассмотрим на примере АДКР, как наиболее распространенного типа электродвигателей подъемно-транспортном и обрабатывающем оборудовании. Напряжение от сети подается на обмотку статора, каждая из трех фаз которой смещена геометрически на 120°. После подачи напряжения возникает магнитное поле, создающее путем индукции ЭДС и ток в обмотках ротора. Последнее вызывает электромагнитные силы, заставляющие ротор вращаться. Еще одна причина, по которой все это происходит, а именно, возникает ЭДС, является разность оборотов статора и ротора.

Одной из ключевых характеристик любого АДКР является частота вращения, расчет которой можно вести по следующей зависимости:

n = 60f / p, об/мин

где f – частота сетевого напряжения, Гц, р – число полюсных пар статора.

Все технические характеристики указываются на металлической табличке, закрепленной на корпусе. Но если она отсутствует по какой-то причине, то определить число оборотов нужно вручную по косвенным показателям. Как правило, используется три основных метода:

Расчет количества катушек. Полученное значение сопоставляется с действующими нормами для напряжения 220 и 380В (см. табл. ниже),

Наши читатели рекомендуют! Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют ‘Экономитель энергии Electricity Saving Box’. Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

где 2p – число полюсов, Z1 – количество пазов в сердечнике статора, y – собственно, шаг укладки обмотки.

Стандартные значения оборотов:

2p = 0,35Z1b / h или 2p = 0,5Di / h,

где 2p – число полюсов, Z1 – количество пазов в статоре, b – ширина зубца, см, h – высота спинки, см, Di – внутренний диаметр, образованный зубцами сердечника, см.

После этого по полученным данным и магнитной индукции нужно определить количество витков, которое сверяется с паспортными данными двигателей.

Электрика своими руками

Необходимые инструменты и комплектующие

Любой монтаж вышеперечисленных схем потребует минимальных знаний электротехники, а также навыков работы с радиоэлектроникой и пайкой мелких деталей.

Из инструментов потребуется:

Набор отверток для сбора/разбора блока управления двигателя. Для старых двигателей лучше подбирать мощные плоские отвертки из хорошей стали. За длительное время работы двигателя болты в корпусе могут «прикипеть». Для их откручивания потребуется немало сил и хороший инструмент.
Пассатижи для обжатия проводов и других манипуляций.
Острый нож для снятия изоляции.
Паяльник.
Канифоль и припой.
Индикаторная отвертка для поиска фазы, а также индикации разрыва на кабеле.
Мультиметр. Один из основных диагностирующих устройств.

Также потребуются радиодетали:

Конденсаторы.
Кнопка пуска.
Магнитный пускатель.
Тумблер реверса.
Контактная плата.

Перечисленных инструментов и радиокомпонентов хватит для сборки представленных выше схем.

Регулирование напряжением

Регулирование скорости этим способом связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя — разностью между скоростью вращения магнитного поля, создаваемого неподвижным статором двигателя и его движущимся ротором:

n₁ — скорость вращения магнитного поля

n₂— скорость вращения ротора

При этом обязательно выделяется энергия скольжения — из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя.

Данный способ имеет небольшой диапазон регулирования, примерно 2:1, а также может осуществляться только вниз — то есть, снижением питающего напряжения.

При регулировании скорости таким способом необходимо устанавливать двигатели завышенной мощности.

Но несмотря на это, этот способ используется довольно часто для двигателей небольшой мощности с вентиляторной нагрузкой.

На практике для этого применяют различные схемы регуляторов.

Автотрансформаторное регулирование напряжения

Автотрансформатор — это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков. При этом нет гальванической развязки от сети, но она в данном случае и не нужна, поэтому получается экономия из-за отсутствия вторичной обмотки.

На схеме изображён автотрансформатор T1, переключатель SW1, на который приходят отводы с разным напряжением, и двигатель М1.

Регулировка получается ступенчатой, обычно используют не более 5 ступеней регулирования.

неискажённая форма выходного напряжения (чистая синусоида)
хорошая перегрузочная способность трансформатора

большая масса и габариты трансформатора (зависят от мощности нагрузочного мотора)
все недостатки присущие регулировке напряжением

Тиристорный регулятор оборотов двигателя

В данной схеме используются ключи — два тиристора, включённых встречно-параллельно (напряжение переменное, поэтому каждый тиристор пропускает свою полуволну напряжения) или симистор.

Схема управления регулирует момент открытия и закрытия тиристоров относительно фазового перехода через ноль, соответственно «отрезается» кусок вначале или, реже в конце волны напряжения.

Таким образом изменяется среднеквадратичное значение напряжения.

Данная схема довольно широко используется для регулирования активной нагрузки — ламп накаливания и всевозможных нагревательных приборов (так называемые диммеры).

Ещё один способ регулирования — пропуск полупериодов волны напряжения, но при частоте в сети 50 Гц для двигателя это будет заметно — шумы и рывки при работе.

Для управления двигателями регуляторы модифицируют из-за особенностей индуктивной нагрузки:

устанавливают защитные LRC-цепи для защиты силового ключа (конденсаторы, резисторы, дроссели)
добавляют на выходе конденсатор для корректировки формы волны напряжения
ограничивают минимальную мощность регулирования напряжения — для гарантированного старта двигателя
используют тиристоры с током в несколько раз превышающим ток электромотора

Достоинства тиристорных регуляторов:

можно использовать для двигателей небольшой мощности
при работе возможен шум, треск, рывки двигателя
при использовании симисторов на двигатель попадает постоянное напряжение
все недостатки регулирования напряжением

Стоит отметить, что в большинстве современных кондиционеров среднего и высшего уровня скорость вентилятора регулируется именно таким способом.

Транзисторный регулятор напряжения

Как называет его сам производитель — электронный автотрансформатор или ШИМ-регулятор.

Изменение напряжения осуществляется по принципу ШИМ (широтно-импульсная модуляция), а в выходном каскаде используются транзисторы — полевые или биполярные с изолированным затвором (IGBT).

Выходные транзисторы коммутируются с высокой частотой (около 50 кГц), если при этом изменить ширину импульсов и пауз между ними, то изменится и результирующее напряжение на нагрузке. Чем короче импульс и длиннее паузы между ними, тем меньше в итоге напряжение и подводимая мощность.

Для двигателя, на частоте в несколько десятков кГц, изменение ширины импульсов равносильно изменению напряжения.

Выходной каскад такой же как и у частотного преобразователя, только для одной фазы — диодный выпрямитель и два транзистора вместо шести, а схема управления изменяет выходное напряжение.

Плюсы электронного автотрансформатора:

Небольшие габариты и масса прибора
Невысокая стоимость
Чистая, неискажённая форма выходного тока
Отсутствует гул на низких оборотах
Управление сигналом 0-10 Вольт

Расстояние от прибора до двигателя не более 5 метров (этот недостаток устраняется при использовании дистанционного регулятора)
Все недостатки регулировки напряжением

Управление скоростью вращения однофазных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели питаются от обычной сети переменного напряжения 220 В.

Наиболее распространённая конструкция таких двигателей содержит две (или более) обмотки — рабочую и фазосдвигающую. Рабочая питается напрямую, а дополнительная через конденсатор, который сдвигает фазу на 90 градусов, что создаёт вращающееся магнитное поле. Поэтому такие двигатели ещё называют двухфазные или конденсаторные.

Регулировать скорость вращения таких двигателей необходимо, например, для:

изменения расхода воздуха в системе вентиляции
регулирования производительности насосов
изменения скорости движущихся деталей, например в станках, конвеерах

В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума установки, установить необходимую производительность.

Способы регулирования

Рассматривать механические способы изменения скорости вращения, например редукторы, муфты, шестерёнчатые трансмиссии мы не будем. Также не затронем способ изменения количества полюсов обмоток.

Рассмотрим способы с изменением электрических параметров:

изменение напряжения питания двигателя
изменение частоты питающего напряжения

Что такое асинхронный двигатель?

Электродвигатели переменного тока нашли довольно широкое применение в различных сферах нашей жизнедеятельности, в подъемно транспортном, обрабатывающем, измерительном оборудовании. Они используются для превращения электрической энергии, которая поступает от сети, в механическую энергию вращающегося вала. Чаще всего используются именно асинхронные преобразователи переменного тока. В них частота вращения ротора и статора отличаются. Между этими активными элементами обеспечивается конструктивный воздушный зазор.

И статор, и ротор имеют жесткий сердечник из электротехнической стали (наборного типа, из пластин), выступающий в роли магнитопровода, а также обмотку, которая укладывается в конструктивные пазы сердечника. Именно способ организации или укладки обмотки ротора является ключевым критерием классификации этих машин.

Двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКР)

Здесь используется обмотка в виде алюминиевых, медных или латунных стержней, которые вставляются в пазы сердечника и с обеих сторон замыкаются дисками (кольцами). Тип соединения этих элементов зависит от мощности двигателя: для малых значений используют метод совместной отливки дисков и стержней, а для больших – раздельное изготовление с последующей сваркой между собой. Обмотка статора подключается с использованием схем «треугольника» или «звезды».

Двигатели с фазным ротором

К сети подключается трехфазная обмотка ротора, посредством контактных колец на основном валу и щеток. За основу принимается схема «звезда». На рисунке внизу представлена типичная конструкция такого двигателя.