Для преобразования электрической энергии в механическую применяется устройство, называемое трехфазным двигателем. Как видим на фото, конструкция его довольно проста, компактна с точки зрения разборки-сборки, и, одновременно, сложна, тщательно технически продумана.
Устройство электродвигателя
Основные элементы, из которых состоит типичный трехфазный двигатель таковы:
- Корпус, имеющий ножки, которыми он крепится к фундаменту;
- Статор, напоминающий по строению простой трансформатор. Имеет сердечник и обмотку При подаче тока создается вихревое электромагнитное поле.
- Ротор. Основная вращающаяся часть.
- Вал, на который жестко насажен ротор. Передняя часть выходит наружу, имеет шпоночную борозду под шестерни или шкив. На заднюю часть, выходящую за пределы корпуса насаживается крыльчатка для охлаждения и обдува.
- Подшипки, находящиеся в нишах передней и задней крышки.
- Герметичная клеммная коробка.
Особенности работы
Когда подается ток с трех разных фаз, происходит намагничивание сердечника, пульсация электромагнитного поля, которое за счет сдвига фазы сети становится вихревым и вращает вал с насаженным на него ротором.
Что касается количества оборотов трехвазного двигателя, то их можно подсчитать.
Частота вращения электромагнитного поля = 50 Гц = 50 оборотов/сек. Умножаем 50х60 = 3 000 (статор с тремя обмотками по окружности через 120 градусов друг от друга).
Скорость вращения ротора зависит от количества полюсов, расположенных по окружности статора. Если расположить шесть обмоток равноудалено друг от друга на 60 градусов по окружности, с подключением к различным фазам, то число оборотов снизится вдвое, и будет уже не 3000, а 1500!
Увеличивая число полюсов до двенадцати, можно добиться снижения скорости вращения вала до 750 оборотов/ мин.
Классификация
Все трехфазные электродвигатели можно разбить на две группы:
Синхронные. Вращаются со скоростью постоянного магнитного поля. Для повышения мощности, ротор изготовляется по принципу трансформатора – имеет обмотки и сердечник. Напряжение подается через угольные щетки на кольца коллектора (контакты), закрепленного на валу, а уж потом – на катушки ротора.
Маломощные синхронные двигатели используются в бытовых стиральных машинах для работы насоса слива воды. Залипание угольных щеток, искрение, подгорание их, болтание на пружинах с потерей контакта – серьезные недостатки.
Асинхронные, с короткозамкнутым ротором. Вращательный импульс идет от возбуждения катушек статора. Короткозамкнутые витки выполнены в виде беличьего колеса. Ротор вращается со скоростью ниже, чем электромагнитное поле статора. Отсюда и его название.
Плюсы – минусы
Технические характеристики асихронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором настолько превосходят показатели синхронных, что большинство приводов сделаны на их основе.
Плюсы таких устройств таковы:
- Надежность, простота конструкции, долговечность;
- Отсутствие сложностей в ремонте и обслуживании;
- Переключением 2-х фаз можно заставить вал вращаться в противоположную сторону;
- Применение в качестве генератора.
Недостатки или минусы также имеются:
- При неправильной фазировке, вал может вращаться в ненужную сторону и заклинить прочую механику (шестерни);
- Пусковой ток, превышающий номинальный до пяти раз;
- Скорость разгонки и торможения. На некоторые устройства с большой инерцией нужны движки большей мощности.
- При обрыве фазы, двигатель может сгореть если своевременно не отключить подачу напряжения.
Как подключить
В клеммной коробке имеется 7 контактов, 6 – силовых (фазных) и 1 – для нуля. Заземляющий провод крепится к корпусу трехфазного электродвигателя к специальному разъему, находящемуся возле лап или фланца крепления.
Концы обмоток, находящиеся на клеммах можно соединить между собой по 2-м схемам:
- Звездой;
- Треугольником.
Важно уметь ориентироваться в маркировке, чтобы без грубых ошибок подсоединить между собой обмотки. Проверить правильность схемы нужно до включения в электросеть, чтобы не вызвать короткого замыкания. Не нужно следовать принципу, что если пошел дым, то всё сделано неправильно!
При соединении звездой концы разных катушек соединяются между собой перемычками, треугольником – последовательно, каждая друг с другом (конец-начало). В первом случае подается фазное напряжение, во втором – линейное. Это – очень важный момент!
Нужно знать, на какое напряжение рассчитано устройство, чтобы случайно вместо звезды не подсоединить обмотки по треугольнику.
Следует обратить внимание, не игнорировать факт, что линейное напряжение почти в 2 раза выше фазного, и если мощность двигателя не соответствует схеме подключения, то он просто сгорит!
Работающие обмотки статора при максимальной механической нагрузке начинают перегреваться и гореть. Мощность двигателя падает наполовину. Это наблюдается, когда обрывается одна из фаз.
Когда ротор заклинивает в результате поломки, то подача тока приведет к короткому замыканию.
Особенность подключения трехфазного двигателя к однофазной сети
Сложность возникает с запуском. Нужен первоначальный толчок. Такого рода «возбудителем» служит одна из обмоток статора, подключенная через емкостное или индуктивное устройство (трансформатор или конденсатор).
Выбираем схему подключения, ориентируясь на допустимое напряжение:
- 127 на 220 В – треугольником;
- 220 на 380 В – звездой.
Дальше – важно правильно подключить, задействуя в схеме конденсатор или катушку. У нас 6 клемм, а подключить нужно 2 провода. И здесь, главное, не ошибиться. Нулевой провод сети идет на одну обмотку, фаза – на вторую, на третью также подается токоведущий провод по перемычке – через конденсатор.
Двигатель будет работать примерно так, когда обрывается одна из фаз.
Для запуска могут применяться электронные преобразователи и прочие устройства. Сдвиг фазы с помощью конденсатора, рассчитанного на 400 вольт – наиболее часто используемый.
Фото трехфазных электродвигателей
