Рабочая и пусковая обмотки в однофазном двигателе[/caption]Сопротивление обмоток. Начнем с основ
Прежде чем говорить о сопротивлении обмоток статора в однофазном двигателе, нужно иметь понятие о сопротивлении в общем.Электросопротивление, понятие проводимости
Все тела, пропускающие через себя электроток, могут оказывать этому току некое сопротивление. Свойственное проводникам препятствование тому, чтобы через них проходил ток, и получил название электросопротивления. Сопротивление металла электричеству объясняется электронной теорией. Двигаясь по проводнику, электроны постоянно встречаются с атомами и остальными электронами. Их взаимодействие между собой приводит к потере некоторого количества энергии со стороны электронов. Они буквально сопротивляются своему движению. Величина сопротивления разных проводников будет разной. Все зависит от их атомного строения. Таким же образом можно объяснить и сопротивление электрическому току, которое оказывают жидкости и газы. Разница лишь в том, что таких материалах и веществах его оказывают не электроны, а частицы молекул, имеющие определенный заряд. В вычислениях сопротивление принято обозначать с помощью букв R (r). Единицей измерения электросопротивления в Международной системе единиц является Ом. Ом – это сопротивление столба из ртути длиной 106, 3 см и сечением 1 мм2 (при условии, что температура составляет 0° С). Допустим, сопротивление, оказываемое проводником, равна 4 Ом. Записать это нужно следующим образом: R = 4 Ом; r = 4 Ом. Чтобы измерять большие электросопротивления, существует официальная единица мегаом. 1 мегаом = 1000 000 Ом. Чем больше величина электросопротивления конкретного проводника, тем хуже через него проходит электроток. Это правило действует и в обратную сторону. Чем меньше проводник «сопротивляется», тем легче току через него проходить. [caption id="attachment_3688" align="alignright" width="300"]
Измерение проводимости раствора[/caption] Из этого можно сделать логичный вывод: со стороны возможности тока проходить через материал, рассматривают две взаимосвязанные величины: электросопротивление и электропроводность. Электропроводность говорит о способности вещества или материала к пропусканию тока через себя. Электропроводность – это обратное значение электросопротивления. Следовательно, выразить ее можно как 1/R. Обозначают ее, как правило, с помощью буквы g.Что влияет на величину сопротивления, которое выдает проводник: коротко о материале, размерах и температуре
Как мы уже выяснили, величина сопротивления того или иного проводника по большей части зависит от того, из какого материала он сделан. Чтобы охарактеризовать электрическое сопротивление разных веществ, ученые ввели в оборот понятие удельного сопротивления. Удельное сопротивление – электросопротивление, оказываемое проводником, длина которого 1 м, а площадь поперечного сечения = 1 мм2. Обозначают величину с помощью греческой буквы р. Все материалы, из которых делают проводники, имеют свое удельное сопротивление. Длина электропроводника имеет непосредственное влияние на его результат его электросопротивления. Высокое сопротивление – высокий показатель. И наоборот. Обратную пропорциональность сопротивление имеет с площадью поперечного сечения проводника. Толстый проводник будет обладать более низким сопротивлением, чем тонкий, сделанный из того же материала. Для лучшего понимания данной зависимости можно представить две пары сосудов, которые сообщены между собой. Только вот одна пара имеет тонкую соединяющую их трубку, а другая – толстую. Если обе системы будут заполняться водой, при каких условиях она быстрее перейдет во второй сосуд? Верно, в тех, где трубка толще. Ведь объемная трубка не так сопротивляется воде, как узкая. По такому же принципу электрический ток легче и быстрее проходит через толстый проводник, ведь он окажет меньшее сопротивление. Как посчитать сопротивление конкретного проводника? Для этого вам нужно узнать его удельное сопротивление (р), его точную длину в метрах (l) и площадь поперечного сечения (S). Получим: R = p l / S.
Если ваш проводник имеет круглую форму, площадь его поперечного сечения считают с помощью числа Пи (оно равно 3,14) и диаметра самого проводника (d):S = Пи х d2 / 4
Длину проводника можно определить, используя площадь поперечного сечения, сопротивление и удельное сопротивление:l = S R / p.
С помощью данной формулы можно узнать все основные характеристики любого проводника. Для этого нужно, чтобы все остальные величины из формулы были известны. Если нужно найти площадь сечения, формула выглядит так:S = p l / R
А вот есть неизвестным параметром является удельное сопротивление, то искать его нужно следующим образом:р = R S / l
Последняя формула будет полезна в том случае, если вы знаете остальные ее величины: сопротивление и длину проводника, а вот материал нужно найти, ведь определить невооруженным глазом его иногда очень сложно. Полученный результат нужно найти в специальной таблице, которая содержит данные об удельном сопротивлении всех проводников. Последнее, но не менее важное условие измерения электрического сопротивления – температура воздуха окружающей среды. Ученые давно выяснили, что повышение температуры воздуха, при котором измеряется сопротивление проводника, связано с повышением его сопротивления. Естественно, с понижением температуры, снижается и величина сопротивления. От материала проводника это явление почти не зависит: при изменении температуры на 1°C, сопротивление изменяется на 0,4%. Значение усредненное и верное только для тех проводников, которые сделаны из чистого металла. Нужно отметить, что для жидкостей и угля такое правило не работает, зависимость тут обратная: увеличение сопротивления происходит с уменьшением температуры воздуха вокруг. Электронная теория имеет объяснение и такому явлению. Звучит оно следующим образом: нагреваясь, проводник получает такую тепловую энергию, которая, в конце-концов, поступает ко всем атомам вещества. Результат этого нагревания – более интенсивное движение этих самых атомов. Возрастание движения атомов, в свою очередь, становится причиной большего сопротивления направленному движению свободных электронов. Вместе с этим растет и показатель сопротивления проводника в целом. А вот при понижении температуры условия движения свободных электронов улучшаются, а значит, падает и величина сопротивления. [caption id="attachment_3689" align="alignleft" width="254"]
Сверхпроводимость[/caption] Этим можно объяснить еще более интересную возможность проводников – сверхпроводимость. Сверхпроводимости материалов (т. е. сопротивление которых равно нулю) можно добиться при снижении температуры до абсолютного нуля (нуль по Кельвину) – -273° C. При такой температуре все застывает, в том числе и атомы проводников. Это значит, что препятствовать движению электротока ничего не сможет.Измерение сопротивления обмотки электроприводов
Электрические двигатели, производимые сегодня, отличаются своей высокой надежностью. Они могут работать десятилетиями, если их грамотно и вовремя обслуживать. В понятие обслуживания однофазного двигателя входит смазка подшипников, их своевременная замена, а также контроль за состоянием обеих обмоток статора.Зачем проверять сопротивление обмоток в электроприводе
Измерять сопротивление обмоток необходимо, даже если двигатель долгое время стоял без дела. Любые изменения в температурном режиме или влажности помещения могут оказывать влияние на изменчивые свойства машины. Сопротивление может снизиться под влиянием влаги, так что перед подключением мотора к сети обязательно нужна проверка сопротивления обмотки. Существуют правила технической эксплуатации электрических установок потребителей, которые требуют проведения замеров сопротивления перед включением прибора после ремонта (текущего или капитального), а еще во время плановых испытаний. Они должны проводиться каждые три года. Сопротивление после любого из ремонтов также помогает понять, насколько качественно была выполнена работа.Приборы, которыми измеряют сопротивление
Для начала скажем о том, что измерение величины сопротивления всех обмоток проводят относительно корпуса и между самими обмотками. [caption id="attachment_3690" align="alignright" width="281"]
Механический мегаомметр[/caption] Чтобы измерить сопротивление обмоток в статоре однофазного двигателя относительно корпуса используют мегаомметр. Этот прибор позволяет получить наиболее точные результаты, он удобен и компактен. Состоит мегаомметр из собственно омметра и генератора постоянного электротока (он магнитоэлектрический). Чтобы проверить сопротивление между обмотками, достаточно использовать мультиметр. Вот алгоритм проверки:- Сначала проверьте, нет ли замыкания на корпус. Помните, что значения на мультиметре всегда приблизительные.
- Переведите мультиметр в режим омметра, установите максимальные значения измерений.
- Один щуп присоедините к корпусу двигателя. Если контакт есть, то можно присоединять и второй. Следите за показаниями.
- Если не заметили сбоев, коснитесь одним из щупов вывода фаз.
- Если изоляция качественная, вы увидите очень высокий показатель на экране. Значение сопротивления может доходить до тысяч мегаом.
Работа и устройство однофазного асинхронного двигателя
Двигатель имеет две фазы, однако работает лишь одна из них. Поэтому его и называют однофазным. Как и любая другая подобная машина, однофазный движок состоит из двух основных частей: статора (статичен) и ротора (подвижен). Их основа – электротехническая сталь. Это асинхронная машина, в которой неподвижная основная обмотка лишь одна (работающая или главная). Она и подключена к источнику переменного тока. Важнейшее преимущество такого электродвигателя – простота строения: ротор представляет замкнутая обмотка по типу беличья клетка. Главный минус – низкое значение пускового момента и коэффициента полезного действия (КПД). [caption id="attachment_3693" align="aligncenter" width="500"]
Вращающееся магнитное поле[/caption] А вот главным минусом однофазного тока является тот факт, что он не может генерировать вращающееся магнитное поле. Поэтому однофазный двигатель никогда не начнет работу самостоятельно, даже если включить его в сеть. Для возникновения магнитного поля, которое сможет запустить ротор в работу, статор однофазного двигателя должен быть оборудован двумя обмотками. А еще она должна быть перпендикулярно смещена рабочей фазе. Чтобы осуществить такой сдвиг важно использовать фазосдвигающие элементы. Ими могут послужить резистор или катушка индукции, но наилучшие показатели двигатель будет выдавать, если в цепь включен конденсатор. Есть, так называемые, конденсаторные электродвигатели. В них работают обе катушки на протяжении всей работы мотора. Пусковая (вспомогательная) обмотка в них подключена через конденсатор. Их называть однофазными не совсем корректно.Как происходит запуск
В обмотке подвижной части двигателя индукционный ток может возникать только в том случае, когда силовые линии поля пересекают витки. А для этого скорость вращения поля должна быть немного меньше скорости вращения витков. Это и стало причиной, по которой двигатель назвали асинхронным. С увеличением нагрузки на мотор, снижается скорость вращения и повышается его механическая мощность.По какому принципу работает
- Ток порождает импульсное магнитное поле в статичной части двигателя. Магнитное поле можно рассматривать как два отдельный с одинаковыми амплитудами и частотами.
- Если ротор неподвижен, появляющиеся из-за действия поля моменты равных нулю, хоть и разнонаправленны.
- Если ротор начал движение, соответствующий момент начнет преобладать. Это не даст элементу двигаться в другую сторону.
- Если необходимые механизмы для запуска ротора отсутствуют, запуститься он не сможет, что приводит к возникновению нулевых моментов.
Пусковой нажим[/caption] Запускает мотор кнопка, которую нужно удерживать 2-3 секунды. В это время двигатель разгоняется до своей нормальной скорости. Когда клавиша отпускается, отключается пусковая обмотка. Двигатель переходит в однофазный режим работы. Если нажать пусковую кнопку больше, чем на три секунды, изоляция обмотки может перегреться или даже загореться. Это, конечно, приведет к поломке агрегата, а пожар может нести угрозу здоровью и жизни людей. Более продолжительное время пребывания под нагрузкой может послужить причиной к перегреву, возгоранию изоляции и неисправности приспособления. Для увеличения надежности машины в ее корпус монтируют центробежный выключатель и тепловое реле. Первый механизм нужен для автоматического отключения пусковой обмотки, когда ротор наберет нужную скорость. Второй механизм служит для отключения перегревшихся обмоток.Механизм работы
Чтобы устройство нормально работало, его необходимо подключить к однофазной сети с напряжением в 220В. То есть, розетки в любой квартире будет достаточно. Поэтому он и получил такое распространение. Однофазный двигатель стоит буквально во всех наших бытовых электроприборах. Все электродвигатели такого типа можно поделить на еще два подтипа:- В первом случае вспомогательная обмотка работает через пусковой конденсатор только в момент запуска привода. Когда агрегат набирает нужную скорость вращения, она выключается.
- Второй подвид машин содержит рабочий конденсатор, об этом упоминалось выше. В этой ситуации пусковая обмотка продолжает работу вместе с запустившимся двигателем.
Проверка конденсатора мультиметром
[caption id="attachment_3691" align="alignright" width="238"]
Электронный мегаомметр[/caption] Понятное дело, что при проверке сопротивления омметру нет равных. Он дает наиболее точные результаты измерения. Это позволяет оценивать целостность диэлектрика. Ведь работоспособность машины зависит от него не меньше, чем от исправности обмоток. Если вы занимаетесь проверкой дома, точные значения вам ни к чему. Тут главное найти (или не найти) поломку. Мультиметр с этим справляется отлично. Замеры проводят так:- мультиметр включают в режим омметра;
- выставляют максимальное значение – бесконечное;
- измеряют величину сопротивления емкости на выводах.
Работа мультиметра в режиме омметра[/caption] Возможны следующие результаты:- Сопротивление меньше бесконечности. Прибор неисправен. Возможно вытек электролит или сломан диэлектрик.
- Сначала заметно небольшое отклонение стрелки, но она вернулась на место. Конденсатор функционирует исправно.
- Стрелка тестера зафиксировалась на одном из значений. Это также говорит о наличии поломки в приборе.
Схема для подключения
Всего существует три схемы, по которым можно подключить однофазный асинхронный двигатель с конденсатором:- Пусковая обмотка работает через конденсатор, но выключается, когда ротор набирает нормальную скорость.
- Вспомогательная обмотка работает вначале, но подключается через сопротивление.
- Вспомогательная обмотка работает через конденсатор на протяжении всей работы электродвигателя.
Как определить рабочую и пусковую обмотки, измерив сопротивление их выводов
Чтобы измерить величину сопротивления обмоток в однофазном двигателе вам нужен мультиметр, включенный в режиме измерения Ом (омметра). Провода, выглядывающие из электропривода (любую пару) соединяем с щупами на мультиметре, меряем значение. Если видите на экране цифру один, повторите измерение с любым другим концом. Запишите величину сопротивления, которое показала выбранная вами пара. Затем щупы мультиметра (все еще в режиме омметра) цепляйте к двум другим выводам, то есть ко второй паре проводов, произведите замер. Полученные данные тоже обязательно запишите и сравните с первым результатом. Сопротивление исправной рабочей обмотки всегда будет показывать меньшее значение, чем у вспомогательной. Допустим, вторая пара проводов, показала сопротивление больше. Тогда можно смело утверждать, что первая пара проводов говорит о принадлежности к рабочей обмотке, а вторая, соответственно, к пусковой. И наоборот. Обозначьте обе обмотки, чтобы впоследствии, когда снова нужен будет ремонт или обычная проверка, не пришлось проделывать все это снова. Маркировать концы проводов (выводы) можно по современным стандартам:- знаками U1-U2 помечают главную обмотку;
- знаками B1-B2 помечают вспомогательную обмотку.
