Електродвигуни (Відповідь учням Борської середньої школи Красноярського краю) - Домашня робота
Електродвигуни у своєму сімействі мають безліч модифікацій, які визначаються умовами їхньої експлуатації. Працюючи з електродвигунами домашній майстер вирішує проблеми: а) визначити, який перед ним двигун і як його застосувати; б) відремонтувати двигун; в) який двигун найбільше підходить для передбачуваного агрегату.
Враховуючи всі ці умови, відповідь буде такою. Всі електродвигуни поділяються на два види: двигуни змінного та постійного струму.
Перші працюють у ланцюзі змінного струму, другі - постійного. Розглянемо електродвигуни змінного струму.
Синхронні електродвигуни змінного струму трифазного кола. Ці двигуни мають складну конструкцію ротора. Характеризуються стабільною частотою обертання за певного навантаження. Якщо навантаження змінюється, змінюється і частота. Самостійно набрати обертів двигун не може, його доводиться розкручувати. Двигуни цього широкого поширення немає. Інша група двигунів змінного струму численна і має широке поширення. Серед них трифазні асинхронні двигуни з фазним ротором, трифазні асинхронні з короткозамкнутим ротором, однофазні асинхронні двигуни, колекторні двигуни змінного струму.
Асинхронні трифазні двигуни (рис. 1) складаються з:
1 - підшипникові щити; 2 - статор з трьома обмотками, висновки яких маркуються так: Cj, Gj C3 - початок обмоток, С4, C5, Cg - кінці; 3 - вентилятор; 4 - вал двигуна; 5 - ротор (відливають на заводі, має полюсні котушки, замкнуті накоротко). Поломка ротора можлива лише механічним шляхом. Перевагою асинхронних двигунів є простота і надійністьексплуатації. Недоліки: малий пусковий момент, великі пускові струми, погане ставлення до перевантажень на валу. У асинхронних однофазних двигунів можливий пробій конденсаторів. Деякі типи асинхронних електродвигунів: 4А, АТ, А02, АТЛ, АПН, УАД та ін. На корпусі можна виявити маркування, наприклад, АВ-052-2МУЗ № 3666 50 Гц (HZ)
А х 220380 B(V) 90 Bt(W) cos
Для цього необхідно мати омметр або батарейку з лампочкою. Вони потрібні, щоб визначити кінці обмоток, а також для перевірки замикання між обмотками та обмоток на корпус. Обмотки асинхронного двигуна ізольовані між собою, так і від корпусу. Тому якщо між обмотками і корпусом є контакт, необхідно проводити аналіз цього. При продзвінку обмоток уникайте торкання щупів у момент розриву ланцюга. ЕРС самоіндукції не вб'є, але відчуття не завжди приємні, Визначити початок і кінець обмотки можна підбором при включенні двигуна. При правильному з'єднанні обертання валу рівне, звук двигуна також рівний. Визначити міжвиткове замикання всередині обмоток найпростішими засобами з великою вірогідністю складно. Якщо виявлено електричний контакт між обмотками всередині статора або контакт з корпусом, то двигун потрібно ремонтувати. Викладена методика є прийнятною для двигунів, що мають шість висновків обмоток. Можливі варіанти з трьома висновками Cj, C2, С3, а С4, С5, С6, що залишилися, з'єднані всередині двигуна. Це двигун для режиму "зірка". У будь-якому випадку після огляду та перевірки потрібно знати призначення кожного висновку, оскільки запропонована на клемній коробці схема з'єднання не завжди збігається з можливостями та бажанням. Отже, двигун справний. Тепер його потрібно приєднати до ланцюга. Допустимо, що у вас трифазна мережа (малоймовірно, але чого у нас небуває). Її лінійна напруга або 380, або 220 В. Найчастіше 380 В. Тому, враховуючи маркування двигуна Ах 220380 В, влаштувавши запобіжники та вимикачі, з'єднуйте згідно зі схемами на рис. 2, 3. Трикутник - 220, зірка - 380 Ст.
Але не все так просто. Якщо навантаження на вал буде близьким до потужності двигуна, то просте з'єднання буде малоефективним. Двигуну для розвитку обертів доведеться допомагати. Вихід: а) ускладнити систему запуску, комбінуючи А х; б) застосувати потужніший двигун; в) навантаження приєднувати після розгону. Перший варіант ускладнює систему пуску, порушуючи закон «що простіше, тим надійніше». Другим і третім можна скористатися, з конкретної ситуації.
Крім цього, пусковий струм асинхронних двигунів перевищує робочий струм у 5-7 разів. Все це впливає на стан електропроводки та запобіжників, а також підстанцій розподільних щитів. Приблизно робочий струм можна визначити за загальною формулою потужності
Якщо ж у вас одна фаза при напрузі 220 В, то втративши близько 50% потужності, трифазний асинхронний можна підключити до цього ланцюга. При потужності двигуна до 500 Вт скористайтеся рис. 4 та 5. Конденсатор тут один. Місткість його залежить від потужності. Чим більша потужність, тим більша ємність. Визначити ємність робочого конденсатора (МКФ) можна за формулою
Або ж потужність двигуна у ВАТ розділити на 18, отримане число дорівнює ємності конденсатора в мікрофарадах. Робоча напруга конденсатора щонайменше 400 У. Тип конденсатора — МБГО, МБГП, КБГ, МБГЧ. Двигун потужністю понад 500 Вт доведеться експлуатувати за іншою схемою включення (рис. 6 або мал. 7). Тут утворюється ще один конденсатор, який називається пусковим (Сп). Його ємність у мікрофарадах визначте поформулам: Сраб = 66 Р (кВт), де Р - потужність в кВт.
Докладніше про це викладено у «Зроби сам», № 2 за 1995 рік.
Нехай пробачать мене любителі строгих розрахунків, але можна просто знати, що ємність пускового конденсатора в 2—2,5 рази більша за робітника. Типи пускових конденсаторів: МБГО, МБГП, КБГ, МБГЧ та електролітичні. Робоча напруга їх не менше 400 В. Змінити напрямок обертання валу асинхронних двигунів можна перемиканням C1, С2, Сз щодо конденсатора.
Асинхронні двигуни можуть бути і з фазним ротором (особливість цих двигунів – три кільця на валу). У побутових умовах вони не є вигідними для застосування.
Однофазні асинхронні двигуни.
Двигуни малої потужності цього типу зустрічаються у програвачах та магнітофонах старого типу та іноді у вентиляторах.
Загальна їхня схема показана на рис. 8. Напруга живлення може бути 110,127,220 В змінного струму. На двигунах вказано напругу та ємність конденсатора. Асинхронні однофазні електродвигуни більшої потужності застосовують у пральних машинах. Загальну схему дивіться на рис. 9, де: РВ – робоча обмотка, ВП (ОВ) – обмотка пускова. Докладно дивіться журнал «Зроби сам», № 2 за 1995 рік. Зазначу тільки: виведення загальної точки обмоток цього виду маркують чорним кольором, робочу обмотку червоним, а пускову синім або білим. Одні з цих двигунів запускаються за допомогою пускової обмотки, яка після пуску повинна вимикатися. Інші мають у ланцюзі пускової обмотки конденсатор, підключений постійно. Для реверсу необхідне і вимкнення кінців обмоток. Позначення деяких із них: АВЕ-071-4С, КД180
456РКА, КБ-120-2-УХЛ-4, АД180-471С1УХЛ4. Ось і вся коротка розповідь про асинхронні двигуни. Придбати зараз можнабудь-який з них, але будьте уважні. Існують електродвигуни для мережі 400 Гц.
На змінному струмі працюють колекторні двигуни. Основними їх перевагами є висока частота обертання, мала маса, відносно великий пусковий і крутний моменти. Здатність витримувати короткочасно великі навантаження та стійкість при коливаннях параметрів мережі. Можливість регулювання потужності та частоти електронними засобами. Недоліки: конструктивна складність, незручність обслуговування та ремонту, рівень шуму, наявність перешкод теле- та радіоприйому. Для зменшення останніх застосовують ємнісні фільтри.
Розглянемо пристрій найпростішого колекторного двигуна.
На рис. 10 цифрами позначені: 1 - підшипникові щити; 2 - статор з індуктором (на ньому розташована обмотка збудження); 3 - якір, обмотки якоря; 4 - колектор (колектор і якір жорстко закріплені на валу); 5 - щітковий вузол зі щітками; 6 - вал; 7 - вентилятор. Електрична схема зображено на рис. 11. Двигун має дві секції обмоток. Обмотки збудження, розташовані на статорі, і якірні розміщені відповідно на якорі. Можливі два види їх з'єднання — послідовне та паралельне. Властивості двигуна при послідовному з'єднанні обмоток. Схема дана на рис. 12. Таке з'єднання обмоток збудження і якоря застосовується як постійного, так змінного струмів. Для колекторних двигунів змінного струму послідовне з'єднання є обов'язковим. Плюси послідовного з'єднання: великий пусковий момент на валу, який після розгону останнього зменшується та стабілізується.
Мінус: залежність частоти обертання навантаження. При зменшенні навантаження обороти зростають, а режимі холостого ходу двигун йде рознос. Томуколекторні двигуни змінного струму не можна вмикати без навантаження на повну напругу живлення. Торкнемося трохи і двигунів паралельного з'єднання. Дивіться схему на рис. 13. Ці двигуни працюють переважно в ланцюгах постійного струму. Паралельне з'єднання обмоток збудження двигунів змінного струму неефективне. Властивості двигунів паралельного з'єднання: при зміні навантаження на валу частота обертання залишається майже незмінною. Під час роботи слід пам'ятати у тому, що випадкове відключення чи обрив обмотки збудження призводить до згоряння якоря. Великої складності в підключенні колекторних двигунів до мережі живлення немає, що видно зі схем. Потрібно враховувати вид з'єднання, перешкодозахисний фільтр, полярність при постійному струмі, наявність вбудованого стабілізатора частоти (магнітофони). Не потрібно залишати без уваги і двигуни постійного струму на напругу менше 220 В - 12,27,110 В. Зробіть для них трансформатор і випрямляч, і у вас буде надійний та безпечний помічник.
Тепер про обслуговування колекторних двигунів. Мастило підшипників — один раз на два роки. Зачищає колектор за потребою. Заміна щіток у міру виробітку. При випробуванні бажано подавати напругу наполовину менше за робочого. Якщо двигун працює нерівно, а на колекторі спостерігається безперервне іскрове кільце, то йде швидке нагрівання. У цьому випадку двигун потрібно піддати перевірці та ремонту. Зачищення колектора: видаліть щітки зі щіткового вузла, приготуйте шліфувальну шкірку на скляній основі, дерев'яну рейку, ширина якої дорівнює ширині колектора. Закріпіть двигун на столі. З'єднайте його вал з електродрилем або ручним дрилем. Вали можна з'єднати через шматок гумового шланга. Закріпивши шкірку на рейці, притисніть її до колектора і обертайте вал. Знімативеликий шар не потрібний, пластини повинні стати однакового кольору без слідів нагару. Після цього видаліть пил і промийте спиртом або одеколоном, але не бензином. Для притирання нових щіток необхідно обернути колектор шліфувальною шкіркою абразивом нагору, встановити щітку на місце. Провертаючи колектор зі шкіркою, досягайте концентричності щітки та колектора. Повторіть операцію із другою щіткою. Продуйте двигун. Подальший приробіток щіток проведіть на працюючому двигуні при напрузі менше робочого.