Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электрическая схема подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Электрическая схема подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Довольно часто для каких-либо хозяйственных нужд требуется использование трехфазного электродвигателя (например, в качестве привода для эл. наждака, циркулярной пилы, бетономешалки и т. д). Известно, что трехфазные электродвигатели рассчитаны и предназначены для работы в трехфазной сети и далеко не всегда в распоряжении домашнего мастера бывает нужное напряжение

380 В, ведь в подавляющем большинстве частные дома и, тем более квартиры подключены к питающей сети

Существуют разные способы включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть

220 В, самым простым и достаточно надежным из которых является применение фазосдвигающего конденсатора в схеме подключения его обмоток. Само название «фазосдвигающий конденсатор» говорит само за себя: он сдвигает ток по фазе на 90°, создавая в нем двухфазный вращающийся магнитный поток, который, собственно и вызывает вращение вала электродвигателя.

На схеме ниже показано подключение фазосдвигающих конденсаторов к обмоткам, соединенным в «звезду» и «треугольник», однако, следует учесть, что для снижения потерь мощности электродвигателя гораздо целесообразнее использовать соединение обмоток электродвигателя по схеме «треугольник».

Схемы подключения трехфазных электродвигателей с различными соединениями обмоток к однофазной сети

Стоит заметить, что для запуска любого электродвигателя требуется б́ольшая емкость конденсатора, чем для его работы (когда двигатель уже «набрал» обороты). Поэтому, на схеме ниже общая емкость «разбита» на два конденсатора: Сп — конденсатор с дополнительной емкостью для пуска электродвигателя и Ср — основной конденсатор с рабочей емкостью. В случае использования электродвигателя небольшой мощности (до 1 кВт) вполне можно «обойтись» лишь рабочей емкостью Ср, исключив из схемы конденсатор Сп.

Схема подключения трехфазного электродвигателя к однофазной сети

Резистор R включен в схему в качестве сопротивления для разрядки конденсаторов Сп и Ср, для этого подойдет резистор с сопротивлением 300 Ом. Для изменения направления вращения вала электродвигателя, в схеме предусмотрен тумблер переключатель SA.

Для расчета ёмкости рабочего конденсатора можно воспользоваться формулой:

С раб = 4800 • I / U, мкФ – для двигателей с обмотками, соединенными «треугольником»

С раб = 2800 • I / U, мкФ – для двигателей с обмотками, соединенными «звездой»

Это самый точный и наиболее предпочтительный способ расчета ёмкости рабочего конденсатора, но для его использования необходимо знать значение тока I в цепи двигателя, т. е. потребуются дополнительные измерения. Зная номинальную мощность электродвигателя, рассчитать ёмкость рабочего конденсатора можно так-же по формуле:

С раб = 66·Рном, мкФ, Рном здесь — номинальная мощность электродвигателя

Говоря проще, для нормальной работы трёхфазного двигателя в сети

220 В рабочий конденсатор должен иметь ёмкость, близкую к 7 мкФ на каждые 0,1 кВт его паспортной мощности.

Определившись с емкостью рабочего конденсатора, можно определить нужное ее значение для пускового конденсатора: она должна быть примерно в 2,5-3 раза больше рабочего емкости рабочего конденсатора.

Конденсаторы рабочей емкости следует использовать следующих типов: МБГЧ, КГБ, БГТ с рабочим напряжением, превышающим сетевое напряжение примерно в 1,5 раза. Чтобы набрать нужную емкость, можно соединить (спаять) конденсаторы параллельно: тогда их общая емкость будет равна суммарной. Пусковую емкость тоже лучше всего набрать из конденсаторов этих типов, но при кратковременном пуске (не более 2-3 сек) можно использовать электролитические, типов КЭ-2, К50-3, ЭГЦ-М с рабочим напряжением не менее 450 в.

В заключение стоит сказать, что при включении трехфазного электродвигателя в однофазную сеть

220 В следует иметь ввиду неминуемую потерю его мощности. Если частота вращения уменьшается совсем незначительно в этом режиме, то потеря мощности может составлять 50% от номинальной. Поэтому, лучше в сеть

220 В включать электродвигатели с обмотками, соединенными «треугольником»- в однофазной сети они способны развить до 75% от своей номинальной мощности.

Простое подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети

Такая задача, как подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети, на практике решается довольно спокойно. Требуется мотор на 380 В подсоединить к цепи на 220 вольт и произвести запуск в работу. Поначалу требование кажется невыполнимым: вместо трёх всего одна фаза, вольтаж меньше. Решение лежит в особенностях переменного тока и устройства асинхронных машин с короткозамкнутым ротором.

Асинхронные электрические машины

Самый распространённый тип. Такое название получили потому, что обороты ротора меньше, чем частота вращения магнитного поля статора — они не совпадают или асинхронны. Скорость вращения ротора зависит от частоты питания цепи и количества пар полюсов статора: при стандартной частоте в 50 Гц при одной паре обороты меньше трёх тысяч в минуту, при двух — полутора тысяч, при трёх парах полюсов обмотки мотор выдаст меньше тысячи в минуту.

Читать еще:  Ваз 2107 инжекторный двигатель или карбюраторный что лучше

Расщепление фаз

Если требуется включение трёхфазного двигателя в однофазную сеть нужно решить вопрос с недостающими фазами. Когда используется подключение трёхфазного двигателя к трёхфазной сети, то всё понято:

  • На начало каждого сектора обмотки подаётся своя фаза.
  • При соединении звездой концы секторов обмотки собраны вместе и замкнуты на ноль.
  • При соединении треугольником конец одного сектора обмотки соединён с началом другого.

Успешная схема подключения трёхфазного электродвигателя на 220 В подразумевает наличие какого-то приспособления для получения необходимых характеристик питания цепи.

Вопрос расщепления фазы без введения в цепь ёмкостного сопротивления, которое, совместно с индуктивностью обмотки, создаёт колебательный контур, сдвигающий напряжение питания, решить нельзя. Повсюду используется схема подключения электродвигателя на 220 В через конденсатор.

Напряжение питания

На шильдике асинхронного двигателя могут указываться две цифры питающего напряжения 220/380 или просто одна — 380. Тут нужно разобраться с двумя типами значений напряжения питания в сети переменного тока:

  • Максимальное напряжение.
  • Действующее значение.

В каждой фазе стандартное максимальное значение составляет 380 В, но действующее значение будет иным — между нулём и фазой (соединение звездой) 220 В, а между фазами (соединение треугольником) — 380 В.

Изменение схемы подключения обмоток со звезды на треугольник решает вопрос, как подключить трёхфазный двигатель на 220.

Подбор конденсаторов

Для стабильной работы требуются неполярные конденсаторы с рабочим напряжением не менее 400 В. Для подсчёта необходимой ёмкости используются специальные формулы или онлайн-калькулятор. Они учитывают тип соединения обмоток, коэффициент мощности, мощность двигателя. При запуске под небольшой нагрузкой или без неё пусковое оборудование не требуется. При пуске нагруженного электродвигателя нужно кратковременное включение пусковых конденсаторов. Можно попытаться собрать схему из того, что есть в наличии, без точного расчёта. Конденсаторы должны удовлетворять следующим условиям:

  • Ёмкость рабочих от 80 мкФ на 1 кВт мощности.
  • Ёмкость пусковых в 2−3 раза выше рабочих.

Правильность подбора конденсаторов контролируется по внешним признакам: стабильный запуск и чёткая работа без излишнего перегрева. По возможности стоит замерить рабочие токи секторов обмотки, в идеале они должны быть одинаковы.

Сборка схемы

Может осуществляться в различных вариантах. Без пусковых конденсаторов собираются обычные

трёхфазные асинхронные электродвигатели даже в заводских условиях и маркируются сразу как электродвигатели на двести двадцать вольт переменного тока для использования в быту. В домашних условиях можно сделать примерно так же, обычный наждачный круг не потребует дополнительных приспособлений. Чтобы запустить нагруженный электродвигатель, требуется кнопка для ввода и вывода пусковых конденсаторов. Изменение направления вращения или реверсивный пуск требует возможности переключения ёмкостной группы с одной секции обмотки на другую.

Начинать нужно с чтения информации на шильдике — на какое напряжение рассчитан этот двигатель. Тип соединения обмоток проверяется при вскрытии клеммной коробки, в ней должно быть не менее шести выводов — три начала и три конца. Если в наличии только три или четыре клеммы, мотор собран по схеме звезда. Переключение на треугольник потребует разборки корпуса и дополнительных знаний и квалификации, тут потребуется помощь специалиста.

Иногда бывает проще и дешевле предусмотреть аналог сцепления у автомобилей. Сделать механическое приспособление для подачи нагрузки на вал и не разрабатывать пусковую электрическую схему.

Достаточна проста ремённая передача с прижимным роликом, она позволяет контролировать запуск мотора и убережёт его от механической перегрузки.

В любом случае стоит продумать различные варианты и наличие доступного оборудования и приспособлений.

Трехфазный асинхронный двигатель от однофазной сети

Трехфазный асинхронный двигатель от однофазной сети

Трехфазный асинхронный двигатель может быть использован для работы от однофазной сети. В этом случае такой двигатель включают как конденсаторный по одной из схем рисунок 1.

Значение рабочей емкости Сраб (мкФ) при частоте переменно¬го тока 50 Гц можно ориентировочно определить по одной из формул: для схемы, изображенной:

на рисунке 1 а), Cpa6 ≈ 2700 I1/ Uc;
на рисунке 1 б), Cpa6 ≈ 2800 I1/ Uc;
на рисунке 1 в), Cpa6 ≈ 4800 I1/ Uc;

Читать еще:  В чем разница между коллекторным и асинхронным двигателями

где I1 — номинальный (фазный) ток в обмотке статора, А;
Uс — напряжение однофазной сети, В.

При подборе рабочей емкости необходимо следить за тем, чтобы ток в фазных обмотках статора при установившемся режиме работы не превышал номинального значения.

Рисунок 1. Схемы соединения обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя при включении его в однофазную сеть

Если пуск двигателя происходит при значительной нагрузке на валу, то параллельно рабочей емкости Сраб следует включить пусковую емкость:

В этом случае пусковой момент становится равным номинальному. При необходимости дальнейшего увеличения пускового момента следует принять еще большее значение пусковой емкости (Сп ≤ 8Сра6).
Большое значение для надежной работы асинхронного двигателя в качестве конденсаторного имеет правильный выбор конденсатора по напряжению.

Следует иметь в виду, что габариты и стоимость конденсаторов определяются не только их емкостью, но и рабочим напряжением. Поэтому выбор конденсатора с большим «запасом» по напряжению ведет к неоправданному увеличению габаритов и стоимости установки, а включение конденсаторов на напряжение, превышающее допустимое рабочее напряжение, приводит к преждевременному выходу из строя конденсаторов, а следовательно, и всей установки.

При определении напряжения на конденсаторе при включении двигателя по одной из рассмотренных схем необходимо иметь в виду следующее: при включении двигателя по схеме рисунок 1, а) напряжение на конденсаторе равно Uк ≈ 1,3 UС, а при включении двигателя по схемам рисунок 1, б) и в это напряжение равно Uк ≈ 1,15 Uc.

Пример 1. Определить значение рабочей емкости Сраб, необходимой для работы трехфазного асинхронного двигателя типа АВ052-4 от однофазной сети напряжением: Uc = 220 В.
Номинальные данные двигателя: Рном = 80 Вт, напряжение 220 / 380 В, ток сети I1ном = 0,56/0,32 А.

Решение. Напряжение сети 220 В соответствует соединению обмотки статора в треугольник, поэтому принимаем схему включения двигателя в однофазную сеть по рисунок 1, в).

Номинальный (фазный) ток статора I1 = 0,32 А.
Рабочая емкость: Срa6 = 4800 • 0,32/220 = 6,98 мкФ.

При этом рабочее напряжение конденсатора Uк ≈ 1,15 • 220 = 250 В.

Принимаем в качестве Сраб батарею из двух параллельно соединенных конденсаторов типа КБГ—МН емкостью по 4 мкФ каждый (емкость батареи 8 мкФ) на рабочее напряжение 600 В.

При использовании трехфазного двигателя в однофазном конденсаторном режиме его полезная мощность обычно не превышает 70–80 % номинальной мощности, а при однофазном режиме без рабочей емкости полезная мощность двигателя не превышает 60 % его номинальной мощности.

Как подключить однофазный асинхронный двигатель через конденсатор?

На промышленных объектах особых проблем, как подключить электродвигатель, не испытывают, там подводится трехфазная сеть. Работают асинхронные электродвигатели с тремя подключенными обмотками, расположенными по периметру цилиндрического статора. На каждую обмотку подсоединяемого двигателя производятся включения отдельной фазы, схема подключения электродвигателя обеспечивает сдвиг фаз переменного тока, создает крутящий момент, и моторы успешно вращаются.

В случае с бытовыми условиями на жилых объектах в частных домах и квартирах трехфазных электрических линий нет, прокладываются однофазные сети, где напряжение 220 вольт. Поэтому однофазный асинхронный двигатель подключается по другой схеме, требуется устройство с пусковой обмоткой.

Конструкция и принцип работы

Подключают электродвигатель через конденсатор по причине, что одна обмотка на статоре электродвигателя на 220 В с переменным током создает магнитное поле, которое компенсирует свои импульсы за счет смены полярности с частотой 50 Гц. В этом случае движок гудит, ротор остается на месте. Для создания крутящего момента делают дополнительные подсоединения пусковых обмоток, где электрический сдвиг по фазе будет 90° по отношению к рабочей обмотке.

Не путайте геометрические понятия угла расположения с электрическим сдвигом фаз. В геометрическом измерении обмотки в статоре размещаются друг напротив друга.

Чтобы осуществить это технически, конструкция электромотора предусматривает большое количество механических деталей и составляющих электрической схемы:

  • статор с основной и дополнительной обмоткой пуска;
  • короткозамкнутый ротор;
  • борно с группой контактов на панели;
  • конденсаторы;
  • центробежный выключатель и многие другие элементы, показанные выше на рисунке.

Рассмотрим, как подключить однофазный двигатель. С целью смещения фаз последовательно в пусковую обмотку включается конденсатор, при подключении однофазного асинхронного электродвигателя круговое магнитное поле наводит в роторе токи. Совокупность силы полей и токов создают вращающий импульс, прилагаемый к ротору, он начинает вращаться.

Читать еще:  Что такое двигатель шпинделя в dvd плеерах

Схемы подключения

Варианты подключения двигателя через конденсатор:

  • схема подключения однофазного двигателя с использованием пускового конденсатора;
  • подключение электродвигателя с использованием конденсатора в рабочем режиме;
  • подключение однофазного электродвигателя с пусковым и рабочим конденсаторами.

Все эти схемы успешно применяются при эксплуатации асинхронных однофазных двигателей. В каждом случае есть свои достоинства и недостатки, рассмотрим каждый вариант более подробно.

Схема с пусковым конденсатором

Идея заключается в том, что конденсатор включается в цепь только при пуске, используется пусковая кнопка, которая размыкает контакты после раскрутки ротора, по инерции он начинает вращаться. Магнитное поле основной обмотки поддерживает вращение длительное время. В качестве кратковременного переключателя ставят кнопки с группой контактов или реле.

Поскольку схема кратковременного подключения однофазного двигателя через конденсатор предусматривает кнопку на пружине, которая при отпускании размыкает контакты, это дает возможность экономить, провода пусковой обмотки делают тоньше. Чтобы исключить межвитковое короткое замыкание, используют термореле, которое при достижении критической температуры отключает дополнительную обмотку. В некоторых конструкциях ставят центробежный выключатель, который при достижении определенной скорости вращения размыкает контакты.

Схемы и конструкции регулировки скорости вращения и предотвращения перегрузок электродвигателя на автомате могут быть различны. Иногда центробежный выключатель устанавливается на валу ротора или на других элементах, вращающихся от него с прямым соединением, или через редуктор.

Под действием центробежных сил груз оттягивает пружины с контактной пластиной, при достижении установленной скорости вращения замыкает контакты, переключатель реле обесточивает двигатель или подает сигнал на другой механизм управления.

Бывают варианты, когда тепловое реле и центробежный выключатель устанавливаются в одной конструкции. В этом случае тепловое реле отключает двигатель при воздействии критической температуры или усилиями раздвигающегося груза центробежного выключателя.

В связи с особенностями характеристик асинхронного двигателя конденсатор в цепи дополнительной катушки искажает линии магнитного поля, от круглой формы до эллиптической, в результате этого потери мощности увеличиваются, снижается КПД. Пусковые характеристики остаются хорошие.

Схема с рабочим конденсатором

Отличие этой схемы в том, что конденсатор после пуска не отключается, и вторичная обмотка на протяжении всей работы импульсами своего магнитного поля раскручивает ротор. Мощность электродвигателя в этом случае значительно увеличивается, форму электромагнитного поля можно попытаться приблизить от эллиптической формы к круглой подбором емкости конденсатора. Но в этом случае момент пуска более продолжительный по времени, и пусковые токи больше. Сложность схемы заключается в том, что емкость конденсатора для выравнивания магнитного поля подбирается с учетом токовых нагрузок. Если они будут меняться, то и все параметры будут не постоянными, для стабильности формы линий магнитного поля можно установить несколько конденсаторов с различными емкостями. Если при изменении нагрузки включать соответствующую емкость, это улучшит рабочие характеристики, но существенно усложняет схему и процесс эксплуатации.

Комбинированная схема с двумя конденсаторами

Оптимальным вариантом для усреднения рабочих характеристик является схема с двумя конденсаторами — пусковым и рабочим.

Установка и подбор компонентов

Конденсаторы имеют немалые габариты, поэтому не всегда помещаются во внутреннюю часть борно (распределительная коробка на корпусе электродвигателя).

В зависимости от места установки и других условий эксплуатации конденсаторы могут располагаться на внешней стороне двигателя рядом с коробкой расключения. В некоторых случаях конденсаторы выносят в отдельный корпус, расположенный недалеко от электродвигателя.

Величину емкости конденсаторов в идеальном случае с постоянной токовой нагрузкой можно рассчитать, но в большинстве случаев нагрузка нестабильна, и методика расчетов сложная. Поэтому опытные электрики руководствуются статистикой и практическим опытом:

  • для конденсаторов рабочей схемы емкость выбирается 0,75 мкФ на 1 кВт мощности;
  • для пусковых конденсаторов 1,8–2 мкФ на кВт мощности, при этом надо учитывать скачки напряжения в период пуска и остановки — они колеблются в пределах 300–600 В. Поэтому по напряжению конденсатор должен быть как минимум 400 В.

Вообще при выборе схемы и конденсаторов на однофазный двигатель надо руководствоваться назначением двигателя и условиями эксплуатации. Когда нужно быстро раскрутить двигатель, используется схема с пусковым конденсатором. При необходимости иметь в процессе эксплуатации большую мощность и КПД применяют схему с рабочим конденсатором — обычно в однофазном конденсаторном двигателе для бытовых нужд небольшой мощности, в пределах 1 кВт.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector