Современный дачный электрик

6.1.1. Электродвигатели постоянного тока

Электродвигатели постоянного тока делятся на коллекторные и бесколлекторные (вентильные) двигатели. Работа электродвигателя постоянного тока основана на взаимодействии магнитных полей рамки с током (ротора) и статора (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Принцип действия коллекторного электродвигателя постоянного тока и его изобретатель Борис Семенович Якоби (1801–1874)

Наиболее распространены коллекторные электродвигатели постоянного тока. У реверсных коллекторных электродвигателей постоянного тока последовательного возбуждения направление вращения вала может быть как левым, так и правым. На клеммной колодке электродвигателя выведены отдельно концы обмоток возбуждения и обмоток ротора, что делает возможным работу электродвигателей в следящих системах и схемах автоматики. В коллекторных двигателях применяют графитные, угольно-графитные, меднографитные и электрографитированные щетки. Последние обладают наименьшим переходным сопротивлением, допускают высокие окружные скорости и более износостойки.

Существует универсальный коллекторный электродвигатель (УКД), который может работать как на постоянном, так и на переменном токе.

6.1.2. Электродвигатели переменного тока

Существуют две разновидности электродвигателей переменного тока: синхронный и асинхронный. У синхронного электродвигателя ротор вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения (рис. 6.2). Эти двигатели используют в тех случаях, когда очень важно точно сохранить одно и то же число оборотов при изменении нагрузки.

Рис. 6.2. Принцип действия синхронного двигателя и его изобретатель сэр Чарльз Уитстон (1802–1875)

Асинхронные электродвигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую. Отличие асинхронного электродвигателя от синхронного заключается в том, что частота вращения его ротора отличается от частоты вращающего магнитного поля, создаваемого питающим напряжением. По конструкции ротора асинхронные машины делят на два основных типа: с короткозамкнутым и с фазным ротором. Оба имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь исполнением обмотки ротора. Короткозамкнутая обмотка ротора, часто называемая «беличья клетка» из-за внешней схожести конструкции, состоит из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами. Принцип работы асинхронного трехфазного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, образуемого переменным током в трехфазной обмотке статора, и токов, индуктируемых в роторе (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Принцип действия асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и его изобретатель Михаил Осипович Доливо-Добровольский (1861–1919)

Типовая принципиальная схема включения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с динамическим торможением в функции времени приведена на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Принципиальная схема включения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с динамическим торможением в функции времени

У асинхронного электродвигателя начала и концы фаз выведены на клеммник (рис. 6.5, а), закрепленный на станине двигателя. Концы обмоток фазы статора присоединены к зажимам коробки выводов. Если у коробки шесть зажимов, то выводы начала обмоток фазы статора обозначены как С1, С2 и С3, а концы обмоток фазы статора – С4, С5 и С6 (рис. 6.5, б, в), и такой двигатель можно включить в трехфазную сеть на два разных напряжения, отличающихся в 3 раз, соединяя обмотку статора либо в звезду, либо в треугольник.

Рис. 6.5. Расположение выводов обмотки статора на клеммной панели (а) и способы соединения обмоток фаз статора (б – «звезда», в —"треугольник")

Выбор схемы соединения обмотки статора зависит от линейного напряжения сети и паспортных данных двигателя. В паспорте трехфазного двигателя задают линейные напряжения сети и схему соединения обмотки статора. Например, если в паспорте двигателя указаны напряжения питающей сети 220/380 В, то при напряжении сети 380 В обмотку статора соединяют в "звезду", а при 220 В – в "треугольник". В обоих случаях на каждую обмотку фазы приходится напряжение 220 В. Если двигатель рассчитан на включение в сеть с каким-либо одним напряжением, то в коробке выводов имеется только три зажима.

При ограниченной мощности сети пуск двигателей средней и большой мощности осуществляется переключением обмотки статора двигателя с пусковой схемы звезда на рабочую схему треугольник" (рис. 6.6).

Рис. 6.6. Принципиальная схема пуска трехфазного асинхронного электродвигателя включением на пусковую схему «звезда» и с переключением на рабочую схему «треугольник»