Ср = 4800∙Jp(A)/U(B)
Или же мощность двигателя в ваттах разделить на 18, полученное число равно емкости конденсатора в микрофарадах. Рабочее напряжение конденсатора не менее 400 В. Тип конденсатора — МБГО, МБГП, КБГ, МБГЧ. Двигатель мощностью более 500 Вт придется эксплуатировать по другой схеме включения (рис. 6 или рис. 7).
Рис. 6
Рис. 7
Здесь появляется еще один конденсатор, который называется пусковым (Сп). Его емкость в микрофарадах определите по формулам: Сраб = 66∙Р(кВт), где Р — мощность в кВт.
Сп = (2,5 3)∙Сраб.
Более подробно об этом изложено в «Сделай сам», № 2 за 1995 год.
Пусть простят меня любители строгих расчетов, но можно просто знать, что емкость пускового конденсатора в 2–2,5 раза больше рабочего. Типы пусковых конденсаторов: МБГО, МБГП, КБГ, МБГЧ и электролитические. Рабочее напряжение их не менее 400 В. Изменить направление вращения вала асинхронных двигателей можно переключением С1, С2, С3 относительно конденсатора.
Асинхронные двигатели могут быть и с фазным ротором (особенность этих двигателей — три кольца на валу). В бытовых условиях они не выгодны для применения.
Однофазные асинхронные двигатели.
Двигатели малой мощности этого типа встречаются в проигрывателях и магнитофонах старого типа и иногда в вентиляторах.
Общая их схема показана на рис. 8.
Рис. 8
Напряжение питания может быть 110,127,220 В переменного тока. На двигателях указано напряжение и емкость конденсатора. Асинхронные однофазные электродвигатели большей мощности применяют в стиральных машинах. Общую схему смотрите на рис. 9, где: РО — рабочая обмотка, ОП (ОВ) — обмотка пусковая.
Рис. 9
Подробно об этом смотрите журнал «Сделай сам», № 2 за 1995 год. Отмечу только: вывод общей точки обмоток этого вида маркируют черным цветом, рабочую обмотку — красным, а пусковую — синим или белым. Одни из этих двигателей запускаются с помощью пусковой обмотки, которая после пуска должна отключаться. Другие имеют в цепи пусковой обмотки конденсатор, подключенный постоянно. Для реверса необходимо переключение концов обмоток. Обозначение некоторых из них: АВЕ-071-4С, КД180-4\56РКА, КБ-120-2-УХЛ-4, АД180-4\71С1УХЛ4. Вот и весь короткий рассказ об асинхронных двигателях. Приобрести сейчас можно любой из них, но будьте внимательны. Есть электродвигатели для сети 400 Гц.
На переменном токе работают и коллекторные двигатели. Основными их достоинствами являются высокая частота вращения, малая масса, относительно большой пусковой и вращающий моменты. Способность выдерживать кратковременно большие перегрузки и устойчивость при колебаниях параметров сети. Возможность регулировки мощности и частоты электронными средствами. Недостатки: конструктивная сложность, неудобство обслуживания и ремонта, уровень шума, наличие помех теле- и радиоприему. Для уменьшения последних применяют емкостные фильтры.
Рассмотрим устройство простейшего коллекторного двигателя.
На рис. 10 цифрами обозначены:
1 — подшипниковые щиты; 2 — статор с индуктором (на нем расположена обмотка возбуждения); 3 — якорь, обмотки якоря; 4 — коллектор (коллектор и якорь жестко закреплены на валу); 5 — щеточный узел с щетками; 6 — вал; 7 — вентилятор.
Электрическая схема изображена на рис. 11.
Рис. 11
Двигатель имеет две секции обмоток. Обмотки возбуждения, расположенные на статоре, и якорные, размещенные соответственно на якоре. Возможны два вида их соединения — последовательное и параллельное. Свойства двигателя при последовательном соединении обмоток. Схема дана на рис. 12.
Рис. 12
Такое соединение обмоток возбуждения и якоря применяется как для постоянного, так и для переменного токов. Для коллекторных двигателей переменного тока последовательное соединение обязательно. Плюсы последовательного соединения: большой пусковой момент на валу, который после разгона последнего уменьшается и стабилизируется. Минус: зависимость частоты вращения от нагрузки. При уменьшении нагрузки обороты возрастают, а в режиме холостого хода двигатель идет в разнос. Поэтому коллекторные двигатели переменного тока нельзя включать без нагрузки на полное напряжение питания. Коснемся немного и двигателей параллельного соединения. Смотрите схему на рис. 13.
Рис. 13
Эти двигатели работают в основном в цепях постоянного тока. Параллельное соединение обмоток возбуждения для двигателей переменного тока не эффективно. Свойства двигателей параллельного соединения: при изменении нагрузки на валу частота вращения остается почти неизменной. При работе нужно помнить о том, что случайное отключение или обрыв обмотки возбуждения приводит к сгоранию якоря. Большой сложности в подключении коллекторных двигателей к питающей сети нет, что видно из схем. Нужно учитывать вид соединения, помехозащитный фильтр, полярность при постоянном токе, наличие встроенного стабилизатора частоты (магнитофоны). Не нужно оставлять без внимания и двигатели постоянного тока на напряжение менее 220 В — 12, 27, 110 В. Сделайте для них трансформатор и выпрямитель, и у вас будет надежный и безопасный помощник.
Теперь об обслуживании коллекторных двигателей. Смазка подшипников — один раз в два года. Зачистка коллектора по необходимости. Замена щеток по мере выработки. При испытании желательно подавать напряжение вполовину меньше рабочего. Если двигатель работает неровно, а на коллекторе наблюдается непрерывное искровое кольцо, то идет быстрый нагрев. В этом случае двигатель нужно подвергнуть проверке и ремонту. Зачистка коллектора: удалите щетки из щеточного узла, приготовьте шлифовальную шкурку на стеклянной основе, деревянную реечку, ширина которой равна ширине коллектора. Закрепите двигатель на столе. Соедините его вал с электродрелью или ручной дрелью. Валы можно соединить через кусок резинового шланга. Закрепив шкурку на реечке, прижмите ее к коллектору и вращайте вал. Снимать большой слой не нужно, пластины должны стать одинакового цвета без следов нагара. После этого удалите пыль и промойте спиртом или одеколоном, но только не бензином. Для притирки новых щеток необходимо обернуть коллектор шлифовальной шкуркой абразивом вверх, установить щетку на место. Проворачивая коллектор со шкуркой, добейтесь концентричности щетки и коллектора. Повторите операцию со второй щеткой. Продуйте двигатель. Дальнейшую приработку щеток проведите на работающем двигателе при напряжении меньше рабочего.
Это основные сведения об электродвигателях отечественного производства. Зная основу и принцип действия, можно понять и сложное импортное. Думайте, дерзайте, но не забывайте о мерах безопасности при работе с электричеством.
Дополнения к статье «Электродвигатели»
Л.А. Ерлыкин
Разговор будет идти только о трехфазных асинхронных электродвигателях, работающих по конденсаторным схемам. В таких схемах хорошо работают электродвигатели серий АО (АОЛ), АО2, АПН, УАД.
При выборе электродвигателя для той или иной установки интересуются обычно двумя основными параметрами — частотой вращения и мощностью электродвигателя. Ниже приводятся данные по электродвигателям серий АО (АОЛ) и А02 (табл. 1 и 2).
Другим немаловажным фактором при выборе электродвигателя является его конструктивное исполнение. Так все электродвигатели по конструкции делятся:
М101 — вал горизонтальный, установка на лапах,
M102 — вал вертикальный (конец вала направлен вниз), установка на лапах,
М103 — вал вертикальный (вверх), установка на лапах,
M104 — вал горизонтальный, установка на лапах к потолку,
М201 — вал горизонтальный, установка на фланец и на лапы,
М202 — вал вертикальный (вниз), установка на фланец и на лапы,
М203 — вал вертикальный (вверх), установка на фланец и на лапы,
М301 — вал горизонтальный, установка на фланец,
М302 — вал вертикальный (вниз), установка на фланец,
М303 — вал вертикальный (вверх), установка на фланец.
+ — выпускаются (выпускались) промышленностью.
И наконец, схемное решение. Включение трехфазного асинхронного электродвигателя по конденсаторной схеме влечет за собой потерю мощности на его валу. Из всех конденсаторных схем самой выгодной с точки зрения получения наибольшей мощности на валу будет следующая (рис. 1).
Рис. 1
Имеется трехфазный асинхронный электродвигатель с номинальным напряжением 127/220 В. Двигатель имеет выводы всех начал и концов обмоток (C1-С6). Две обмотки (C1-С4, С3-С6) включены непосредственно в сеть. Третья обмотка (С2-С5) подключена к сети через фазосдвигающий конденсатор. При такой схеме включения электродвигателя получим мощность на валу до 85 % от номинальной.
Если выбранный электродвигатель имеет в клеммной коробке только три вывода,в то необходима некоторая доработка. Снимают крышку клеммной коробки. Определяют, с какой стороны внутри электродвигателя концы обмоток соединены вместе. Отвертывают соответствующую крышку и находят соединенные концы. Разъединяют их и выводят наружу. Выводы должны иметь сечение не менее чем сечение проводов обмотки. Соединения должны быть надежно изолированы.
Несколько слов о конденсаторах (рабочих и пусковых). Если использовать бумажные герметизированные конденсаторы, то оба конденсатора (рабочий и пусковой) превратятся в две батареи, в которых надо будет использовать не один десяток отдельных конденсаторов. В этом случае есть выход — использование электролитических конденсаторов, емкость которых (каждого в отдельности) на порядок выше бумажных герметизированных. Электролитические конденсаторы подключают в сеть переменного тока по схеме, приведенной на рис. 2. Они должны быть на рабочее напряжение не м