Безконденсаторный запуск трехфазного двигателя от 220в. Безконденсаторный запуск трехфазного двигателя от 220В: эффективные схемы подключения

Как запустить трехфазный двигатель от однофазной сети 220В без конденсатора. Какие существуют схемы подключения. Каковы преимущества и недостатки безконденсаторного запуска. Как правильно подобрать и настроить схему для конкретного двигателя.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Трехфазный асинхронный двигатель — это электрическая машина переменного тока, принцип действия которой основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с токами, индуцированными этим полем в обмотке ротора. Основные части двигателя:

• Статор — неподвижная часть с обмотками, создающими вращающееся магнитное поле
• Ротор — вращающаяся часть с короткозамкнутой обмоткой
• Подшипниковые щиты
• Вал
• Вентилятор охлаждения

При подключении обмоток статора к трехфазной сети в них протекают переменные токи, сдвинутые относительно друг друга на 120°. Это создает вращающееся магнитное поле, которое пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС. Под действием ЭДС в обмотке ротора возникают токи, взаимодействующие с полем статора и создающие вращающий момент.

Способы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Существует несколько основных способов подключения трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети 220В:

1. С использованием фазосдвигающего конденсатора
2. С применением преобразователя частоты
3. Безконденсаторный способ с электронным коммутатором

Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим подробнее безконденсаторный способ запуска, как наиболее простой и экономичный вариант.

Принцип безконденсаторного запуска трехфазного двигателя

Суть безконденсаторного метода заключается в создании искусственной третьей фазы с помощью электронного коммутатора. Основные элементы схемы:

• Силовая часть на тиристорах или симисторах
• Система управления на микросхемах
• Цепь сдвига фаз

Принцип работы следующий:

1. Две обмотки двигателя подключаются напрямую к сети 220В
2. Третья обмотка подключается через электронный ключ
3. Ключ периодически замыкает и размыкает цепь третьей обмотки
4. Это создает сдвиг фаз между токами обмоток примерно на 60-90°
5. Возникает вращающееся магнитное поле, приводящее ротор в движение

Таким образом удается запустить и эксплуатировать трехфазный двигатель от однофазной сети без применения громоздких конденсаторов.

Схема В. Голика для безконденсаторного запуска

Одна из эффективных схем безконденсаторного запуска была предложена В. Голиком. Ее особенности:

• Силовая часть на 2 диодах и 2 тиристорах
• Управление тиристорами с помощью биполярных транзисторов
• Регулировка момента открытия тиристоров переменным резистором
• Подходит для двигателей мощностью 0,5-2,2 кВт с номинальной скоростью 1500 об/мин

Принцип работы схемы:

1. Тиристоры шунтируют одну из обмоток двигателя при достижении амплитудного значения напряжения
2. Это создает сдвиг фаз между токами обмоток
3. Формируется вращающееся магнитное поле
4. Ротор двигателя начинает вращаться

Настройка схемы производится подбором момента открытия тиристоров для получения оптимального угла сдвига фаз и плавной работы двигателя.

Усовершенствованная схема В. Бурлако на симисторе

В. Бурлако предложил упрощенную схему безконденсаторного запуска на основе одного симистора. Ее ключевые особенности:

• Один симистор вместо двух тиристоров
• Управление симистором через динистор
• Цепь сдвига фаз на RC-элементах
• Регулировка момента открытия симистора переменным резистором
• Подходит для двигателей 0,5-2,2 кВт с номинальной скоростью 1500 об/мин

Принцип работы аналогичен схеме Голика, но за счет применения симистора удалось упростить конструкцию. Настройка производится подбором элементов цепи сдвига фаз для получения оптимального режима работы двигателя.

Схема запуска двигателей с высоким пусковым моментом

Для запуска двигателей с высоким пусковым моментом и номинальной скоростью 3000 об/мин В. Бурлако разработал модифицированную схему. Ее особенности:

• Соединение обмоток двигателя звездой вместо треугольника
• Дополнительный электронный ключ в цепи одной из обмоток
• Создание дополнительного фазового сдвига
• Повышенный пусковой момент

Такая схема позволяет запускать и эксплуатировать от однофазной сети двигатели с тяжелыми условиями пуска. Настройка производится аналогично предыдущим схемам.

Тиристорный преобразователь В. Соломыкова

Наиболее совершенной схемой безконденсаторного запуска является тиристорный преобразователь, разработанный В. Соломыковым. Его ключевые особенности:

• Формирование трехфазного напряжения, близкого к синусоидальному
• Силовая часть на 6 тиристорах
• Управление на микросхемах
• Возможность регулировки частоты коммутации
• Высокая мощность и КПД

Принцип работы:

1. Выпрямление однофазного напряжения
2. Формирование трехфазного напряжения с помощью тиристоров
3. Управление тиристорами по заданной программе
4. Получение трехфазного напряжения, близкого к синусоидальному

Данная схема позволяет получить характеристики двигателя, максимально приближенные к работе от полноценной трехфазной сети. Настройка производится подбором частоты коммутации и емкостей конденсаторов.

Преимущества и недостатки безконденсаторного запуска

Безконденсаторный способ запуска трехфазных двигателей имеет ряд преимуществ:

• Отсутствие громоздких конденсаторов
• Простота конструкции
• Низкая стоимость
• Высокий КПД
• Возможность плавной регулировки

Однако есть и некоторые недостатки:

• Необходимость настройки схемы
• Меньшая мощность по сравнению с работой от трехфазной сети
• Возможные помехи в электросети

При правильном подборе и настройке схемы эти недостатки можно свести к минимуму.

Как выбрать оптимальную схему безконденсаторного запуска

При выборе схемы безконденсаторного запуска следует учитывать следующие факторы:

1. Мощность двигателя
2. Номинальная скорость вращения
3. Пусковой момент
4. Условия эксплуатации
5. Требуемая точность регулировки

Для большинства бытовых и небольших производственных двигателей подойдут простые схемы на симисторе или тиристорах. Для мощных промышленных двигателей лучше использовать более сложные преобразователи.

Оптимальный выбор схемы позволит эффективно эксплуатировать трехфазный двигатель от однофазной сети с минимальными затратами.

Запуск 3х фазного двигателя от 220 Вольт

Запуск 3х фазного двигателя от 220 Вольт

 

Часто возникает необходимость в подсобном хозяйстве подключать трехфазный электродвигатель, а есть только однофазная сеть (220 В). Ничего, дело поправимое. Только придется подключить к двигателю конденсатор, и он заработает.

Читаем подробно далее

 

 

Емкость применяемого конденсатора, зависит от мощности электродвигателя и рассчитывается по формуле

С = 66·Р_ном ,

где С — емкость конденсатора, мкФ,   Р_ном — номинальная мощность электродвигателя, кВт.

То есть можно считать, что на каждые 100 Вт мощности трехфазного электродвигателя требуется около 7 мкФ электрической емкости.

Например, для электродвигателя мощностью 600 Вт нужен конденсатор емкостью 42 мкФ. Конденсатор такой емкости можно собрать из нескольких параллельно соединенных конденсаторов меньшей емкости:

C_общ = C₁ + C₁ + … + С_n

Итак, суммарная емкость конденсаторов для двигателя мощностью 600 Вт должна быть не менее 42 мкФ. Необходимо помнить, что подойдут конденсаторы, рабочее напряжение которых в 1,5 раза больше напряжения в однофазной сети.

В качестве рабочих конденсаторов могут быть использованы конденсаторы типа КБГ, МБГЧ, БГТ. При отсутствии таких конденсаторов применяют и электролитические конденсаторы. В этом случае корпуса конденсаторов электролитических соединяются между собой и хорошо изолируются.

Отметим, что частота вращения трехфазного электродвигателя, работающего от однофазной сети, почти не изменяется по сравнению с частотой вращения двигателя в трехфазном режиме.

Большинство трехфазных электродвигателей подключают в однофазную сеть по схеме «треугольник» (рис. 1). Мощность, развиваемая трехфазным электродвигателем, включенным по схеме «треугольник», составляет 70-75% его номинальной мощности.

Рис 1.   Принципиальная (а) и монтажная (б) схемы подсоединения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть по схеме «треугольник»

Трехфазный электродвигатель подключают так же по схеме «звезда» (рис.  2).

 

Рис. 2.   Принципиальная (а) и монтажная (б) схемы подсоединения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть по схеме «звезда»

 

Чтобы произвести подключение по схеме «звезда», необходимо две фазные обмотки электродвигателя подключить непосредственно в однофазную сеть (220 В), а третью — через рабочий конденсатор (С_р) к любому из двух проводов сети.

Для пуска трехфазного электродвигателя небольшой мощности обычно достаточно только рабочего конденсатора, но при мощности больше 1,5 кВт электродвигатель либо не запускается, либо очень медленно набирает обороты, поэтому необходимо применять еще пусковой конденсатор (С_п). Емкость пускового конденсатора в 2,5-3 раза больше емкости рабочего конденсатора. В качестве пусковых конденсаторов лучше всего применяют электролитические конденсаторы типаЭП или такого же типа, как и рабочие конденсаторы.

Схема подключения трехфазного электродвигателя с пусковым конденсатором С_п показана на рис.  3.

 

Рис. 3.   Схема подсоединения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть по схеме «треугольник» с пусковым конденсатором С

_п

 

Нужно запомнить: пусковые конденсаторы включают только на время запуска трехфазного двигателя, подключенного к однофазной сети на 2-3 с, а затем пусковой конденсатор отключают и разряжают.

Обычно выводы статорных обмоток электродвигателей маркируют металлическими или картонными бирками с обозначением начал и концов обмоток. Если же бирок по каким-либо причинам не окажется, поступают следующим образом. Сначала определяют принадлежность проводов к отдельным фазам статорной обмотки. Для этого возьмите любой из 6 наружных выводов электродвигателя и присоедините его к какому-либо источнику питания, а второй вывод источника подсоедините к контрольной лампочке и вторым проводом от лампы поочередно прикоснитесь к оставшимся 5 выводам статорной обмотки, пока лампочка не загорится. Загорание лампочки означает, что 2 вывода принадлежат к одной фазе. Условно пометим бирками начало первого провода С1, а его конец — С4. Аналогично найдем начало и конец второй обмотки и обозначим их C2 и C5, а начало и конец третьей — СЗ и С6.

Следующим и основным этапом будет определение начала и конца статорных обмоток. Для этого воспользуемся способом подбора, который применяется для электродвигателей мощностью до 5 кВт. Соединим все начала фазных обмоток электродвигателя согласно ранее присоединенным биркам в одну точку (используя схему «звезда») и включим двигатель в однофазную сеть с использованием конденсаторов.

Если двигатель без сильного гудения сразу наберет номинальную частоту вращения, это означает, что в общую точку попали все начала или все концы обмотки. Если при включении двигатель сильно гудит и ротор не может набрать номинальную частоту вращения, то в первой обмотке поменяйте местами выводы С1 и С4. Если это не помогает, концы первой обмотки верните в первоначальное положение и теперь уже выводы C2 и С5 поменяйте местами. То же самое сделайте в отношении третьей пары, если двигатель продолжает гудеть.

При определении начал и концов фазных обмоток статора электродвигателя строго придерживайтесь правил техники безопасности. В частности, прикасаясь к зажимам статорной обмотки, провода держите только за изолированную часть. Это необходимо делать еще и потому, что электродвигатель имеет общий стальной магнитопровод и на зажимах других обмоток может появиться большое напряжение.

Для изменения направления вращения ротора трехфазного электродвигателя, включенного в однофазную сеть по схеме «треугольник» (см. рис. 1), достаточно третью фазную обмотку статора (W) подсоединить через конденсатор к зажиму второй фазной обмотки статора (V).

Чтобы изменить направление вращения трехфазного электродвигателя, включенного в однофазную сеть по схеме «звезда» (см. рис. 2, б), нужно третью фазную обмотку статора (W) подсоединить через конденсатор к зажиму второй обмотки (V). Направление вращения однофазного двигателя изменяют, поменяв подключение концов пусковой обмотки П1 и П2 (рис. 4).

При проверке технического состояния электродвигателей нередко можно с огорчением заметить, что после продолжительной работы появляются посторонний шум и вибрация, а ротор трудно повернуть вручную. Причиной этого может быть плохое состояние подшипников: беговые дорожки покрыты ржавчиной, глубокими царапинами и вмятинами, повреждены отдельные шарики и сепаратор. Во всех случаях необходимо детально осмотреть электродвигатель и устранить имеющиеся неисправности. При незначительном повреждении достаточно промыть подшипники бензином, смазать их, очистить корпус двигателя от грязи и пыли.

Чтобы заменить поврежденные подшипники, удалите их винтовым съемником с вала и промойте бензином место посадки подшипника. Новый подшипник нагрейте в масляной ванне до 80° С. Уприте металлическую трубу, внутренний диаметр которой немного превышает диаметр вала, во внутреннее кольцо подшипника и легкими ударами молотка по трубе насадите подшипник на вал электродвигателя. После этого заполните подшипник на 2/3 объема смазкой. Сборку производите в обратном порядке. В правильно собранном электродвигателе ротор должен вращаться без стука и вибрации.

 

Рис. 4.   Изменение направления вращения ротора однофазного двигателя переключением пусковой обмотки

 

• Комментарии

Social Comments

Быстрое подключение асинхронного двигателя на 220 без конденсатора

Содержание

• 1 Варианты подключения обмоток двигателя
• 2 Запуск мотора 
• 3 Теория В. Голика 
• 4 Схемы, разработанные В. Бурлако 
  • 4.1 Способ 1 – старт мотора ключем симистора
  • 4.2 Запуск мотора с высокими пусковыми моментами
• 5 Тиристорный преобразователь
  • 5.1 Логическая интерпретация
  • 5.2 Силовая часть 
• 6 Общая характеристика 
• 7 Вывод 

В статье мы расскажем об асинхронных двигателях, а именно об их подключении к сети на 220 вольт без применения конденсатора. Вопрос довольно актуальный сегодня, ведь обеспечение энергоэффективности в современных системах выходит на первый план.  

Схема управления асинхронным двигателем

Электродвигатель асинхронного типа представляет собой устройство, работающее от переменного тока, в котором напряжение находится в роторе. Основное назначение роторного тока – создание момента вращения посредством электромагнитной индукции, которая идет из магнитного поля статорной обмотки. 

Устройства данного типа бывают двух видов: одно- и трехфазные. В первом случае силовой агрегат питается от источника электроэнергии с одной фазой. Приборы представляют собой маломощные агрегаты, используемые в домашних или офисных условиях, где подача однофазного электропитания осуществляется от электросети и ее полюсов. 

Трехфазные же модификации работают, соответственно от источников питания, обладающих тремя фазами. Мотор работает в различных конфигурациях: дельта или звездообразной, исходя из требований приложения. Устройства отличаются высокой мощностью, свое применение находят в промышленной отрасли.  

Варианты подключения обмоток двигателя

Доступны всего два варианта подключения обмоток асинхронных электрических моторов:

• по «звездной» схеме.
• по варианту «треугольник».

В последнем случае подсоединения используются устройства, которые характеризует большую мощность, отдаваемую приводом. Однако при запуске силового агрегата продуцируется высокий уровень пускового тока, что представляет опасность для любого бытового прибора. Если подключать по схеме «звезда», можно добиться наиболее плавного пуска двигателя, т. К. Ток небольшой. Вы не можете получить от привода большой мощности. 

Подключение асинхронного двигателя теругольник и звезда

Схема соединения электродвигателя мощность в 380В к сети 220В, организованная «треугольником», обеспечивает максимальный показатель рабочей мощности. Когда же показатель питания – 380 вольт, тогда катушки подключаются типом «звезда». Это особенно важно, ведь при высоких напряжениях при старте, пусковой ток также увеличивается. 

Это может повредить электропривод. При нехватке мощности можно запустить двигатель с подключенными катушками первым способом, а после перехода в рабочий режим произвести коммутацию и включить обмотки способом «треугольник».

Модели асинхронного типа имеют простую конструкцию, массово используются в разнотипных приложениях. Не стоит обходить стороной их невысокую стоимость, которая в некоторой степени и определяет распространение компонентов. Они присоединяются к обыкновенным сетям на 220 воль (однофазные), но, что делать, если есть необходимость в расширении мощностного потенциала? Выход простой – подпитать трехфазный силовой агрегат к однофазной сети. При этом нет необходимости использовать конденсаторные детали. Реализовано сразу несколько схем по созданию такого подключения, и каждая из них заслуживает внимания. Рассмотрим же детально каждую из них и определим сильные стороны и выгоды от реализации.

Подключение звезда

Запуск мотора 

Как вы уже поняли, запуск двигателя будет осуществляться без применения конденсатора. Чтобы осуществить подключение по этому методу, достаточно иметь самый типичный асинхронный двигатель. Авторы научных книг, среди которых есть В. Голик, указывают на то, что номинальные обороты моторного ротора должны быть на уровне 1500 об./мин, а не 3000. Связывают это с особенностями статорных обмоток.  

Мощность силовых агрегатов ограничивается электрическими параметрами диодов силового типа и тиристоров, которые составляют 10 ампер, при этом показатель обратного напряжения превышает 300 вольт. 3 обмотки статора нужно присоединять, применяя треугольное подсоединение. Выводы же группируются на колодке клемм, при помощи упорядоченных перемычек. 

Напряжение в 220В подается через автоматический защитный выключатель автоматического действия. Подключение проводится параллельно одной из обмоток, определим ее как «А». Остальные две («В» и «С») последовательно соединяются друг с другом и параллельно с «А». К выходам одной части, например, «С», устанавливается электронный блок, определим его «К». 

Рассмотрим ситуацию, при которой контакт блока всегда разомкнут и напряжение бесперебойно подается. При ней по вышеописанным цепям «А», «В» и «С» будут протекать токи типов Ia и Ib+c. Резистивно – индуктивные уровни сопротивления на всех статорных обмотках одинаковые. Эта особенность обусловливает превышение тока вдвое на цепочке «А», по сравнению с направлением Ib+c. По фазе будет наблюдаться совпадение цепей.

Каждый ток по отдельности создает возле себя намагниченные потоки, которые не приводят в движение роторный элемент. Для обеспечения работы мотора, нужно провести сдвиг по углу двух магнитных потоков или же между собой двух токов. Именно для этой задачи в схеме реализован электронный блок (ключ). Конструкция компонента позволяет ему кратковременно замыкаться и размыкаться, проводя шунтирование второй обмотки «В». 

Пример маркировки электродвигателя

Для запуска ключа выбирается временной промежуток, при котором синусоида тока имеет наивысшее амплитудный показатель. Сила тока в третьей катушке «С» минимальная, что обусловливается наличием индуктивного сопротивления.  

При проведении закорачивания сопротивления «В» в общей цепочке с «С», создается бросок тока, при помощи замкнутого контакта по виткам третьей обмотки. Сам контакт довольно быстро взрастает, после чего уменьшается под воздействием спада амплитуды напряжения, который плавно стремится к нулю.  

Также в системе образуется так называемый временной сдвиг, который маркируется ϕ. Благодаря образованному углу сдвигания, генерируется единый сильный намагниченный поток, который и приводит ротор в движение. 

Подача тока в третьей катушке «С» при функционировании ключа отличается от формы напряжения, реализованной в гармоничной синусоиде. Несмотря на это, она никак не влияет на генерирование момента вращений на вале мотора. Когда осуществляется переход полуволны от синусоиды в сферу «минусовых» показателей, ситуация повторяется, а сам силовой агрегат раскручивается дальше, чем до этого.  

Теория В. Голика 

В основе такой реализации лежит запуск мотора с использованием имеющейся элементной базы. В состав силовой части электрического ключа, с помощью которого осуществляется коммутация, входят такие мощные элементы:

• два диода: VD 1 и 2;
• тиристоры: VS 1 и 2. 

 Все эти детали подключены с применением схемы обыкновенного моста. Но, в данной схеме эти элементы реализуют другую функцию – проводят шунтирование обмотки подсоединенного мотора посредством своих «плеч» из одного диода и транзистора. Осуществляется это сразу после достижения агрегатом амплитудных параметров от синусоиды, представленной на схеме. Благодаря такому подключению создается электронный блок двунаправленного срабатывания, который в процессе работы реагирует на волны гармоник. Они бывают двух типов:

• положительные;
• отрицательные. 

С помощью диодов VD 3 и 4 реализуется напряжение импульса с двумя полупериодами. Сигнал этот поступает напрямую на цепи управления. Ограничивается он и далее стабилизируется при помощи резисторного элемента R1 и стабилизатора VD5.

Сигналы, нацеленные на открывание тиристоров электрического ключа, исходят от транзисторов с 2 полюсами, на рисунке они маркируются как VT 1 и 2. Резистор переменного действия R7, рассчитанный на 10 кОм, выполняет важную функцию регулирования момента открывания тиристора. 

В ситуациях, когда его регулятор находится в начальномм положении сопротивления, электрический блок активируется даже при самом малом напряжении амплитуды, которая имеет место в обмотке «В». 

Наличие наивысшего ввода резисторного сопротивления R7 позволяет отключать ключ. Старт схемы проводится, когда положение ползунка вышеуказанного резистора соответствует показателю самого высокого сдвига токовых фаз между катушками.  

Электронный ключ на симисторе

Старт системы реализуется достаточно просто – необходимо перевести ползунок R7 в положение, полностью соответствующее наибольшему фазовому сдвигу токов между катушками. Далее происходит сдвигание регулятора, тем самым определяя самый устойчивый рабочий режим, напрямую зависящий от уровня приложенной нагрузки и мощности электродвигателя. Силовые агрегаты с разными показателями номиналов взаимозаменяемые, широко представленные на отечественном рынке. 

Силовые компоненты системы, реализованные с целью дальнейшей работы с моторами малых мощностей, могут конструироваться без охладительных радиаторов в конструкции. Когда же распределители функционируют на максимальных ресурсах, использование теплоотвода является обязательным. 

Электрические блоки применяются под напряжением сети 220В . Отдельные компоненты необходимо тщательно заизолировать, тем самым защитив от случайных касаний. Соблюдение мер безопасности – еще один немаловажный аспект при реализации подключения, который обязательно необходимо соблюдать.  

Схемы, разработанные В. Бурлако 

Данная методология также является одной из активно применяемых, что обусловливается особенностями реализации. Несмотря на то, что общие принципы регулирования такие же, как те, которые предложил В. Голик, схемы все-таки являются разными. 

Способ 1 – старт мотора ключем симистора

По своей сути, метод является усовершенствованной реализацией метода, представленного Голиком. Здесь мы имеем существенно упрощенную схему подключения трехфазного электрического двигателя. 

Пример диаграммы работы тиристоров

К особенностям нового способа относят:

• использование единого симистора VS1 от TC-2-10, вместо привычных двух тиристорных компонентов и силового блока. Деталь также отвечает за шунтирование другой обмотки «В», в то момент, когда достигается требуемый показатель напряжения. При этом, ток цепочки должен быть на минимуме;
• создание сдвига фаз для токов во всех параллельных обмотках. Показатель общий с предыдущей схемой и находится в диапазоне 51 – 80 градусов, которых с лихвой хватает на обеспечение вращений ротора;
• применение ключа, который отвечает за работу симистора VS1. Он устанавливается на динистор симметричного типа с маркировкой VS2, для каждого отдельного периода гармоник напряжений. Ключ получает командные сигналы от цепочки сдвигания фаз, которая включает резистивно-емкостные компоненты;
• сдвиг фазы посредством конденсатора «С» усиливается общим сопротивлением компонентов R1 R2. Вспомогательный резистор R2 на 68 килоом выполняет функции компонента R7 из вышеописанной схемы, обеспечивая регулирование времени зарядки конденсатора, и, как следствие – момент запуска VS2, а уже с его помощь – VS1. 

Автор также предоставляет свои рекомендации по сборке и настройке созданной схемы. Она разрабатывалась для использования с двигателями, ресурс которых позволяет раскручивать ротор до 1500 об/мин. Электрическая мощность при этом – 0,5 – 2,2 киловатта. 

Если же электронные ключи применяются на машинах с высокими показателями рабочей мощности, нужно обязательно обеспечить теплоотвод. Реализуется он с применением VS1 симистора. При проведении настройки необходимо смотреть на оптимальное состояние подгонки угла сдвижения фаз для токов между компонентами обмотки. Это обеспечит двигателю тихую слаженную работу, без вибраций, шумов и др. С такой целью можно менять номиналы у компонентов цепи фазосдвигания. 

Симисторы можно использовать самые разные, главное, чтобы они полностью отвечали характеристикам электромеханики. Например, импортный элемент DB3 взаимозаменяем с динистором отечественного производства КР1125. 

Запуск мотора с высокими пусковыми моментами

Здесь, как и в других схемах не применяется конденсатор. Методика является отличным вариантом для регулирования работы электродвигателей, которые были собраны для обеспечения моментов вращений в 3000 за минуту. Это обусловливает в схеме одну особенность – изменения системы подключения катушек на звездообразную. Ранее применялась треугольная схема. В процессе генерируется крутящий момент на порядок выше, обеспечивающий быстрый запуск ротора.  

В чем же отличия этой схемы от предыдущей? Первое, что стоит указать – это наличие вспомогательного электрического ключа (блока), который соединяется с обмоткой «А», тем самым создавая дополнительный фазовый сдвиг тока. Он играет важную роль при эксплуатации в сложных производственных условиях. При этом алгоритм настройки аналогичен предыдущему.  

Тиристорный преобразователь

  Данная разработка дает возможность с высокой эффективностью сохранять параметры мощности моторов, при подключении в электросеть с одной фазой. Разработка принадлежит В. Соломыкову. 

Тиристорный преобразователь автор В Соломыкова

Решение лежит в основе всех современных ПЧ, хотя разработана с учетом более ранней, проверенной базы. 

С помощью тиристорного преобразователя, получается конструировать такие формы напряжений, которые будут максимально приближенные к идеальным для каждой фазы. Будут иметь место также гармоники синусоид, которые отлично сочетаются с асинхронными электрическими двигателями.  

Подача энергии от 1-фазной электросети на 220В осуществляется с помощью защиты – автоматического разъединителя SF1 и моста диодов, имеющего в основе Д233В. На выходе силовые цепи получаются, благодаря работе ключей тиристоров VS1-6. 

Сдвиг токовых фаз для источника питания каждой катушки мотора собственным напряжением обусловливается функционированием 2 основных микросхем:

• DD1 – для К176ЛЕ54
• DD2 – для R176 ИР2.

Платы дают возможность формировать такты сдвигов напряжений от сигналов во всех регистрах, а их комбинации подаются на порты для регулирования работы тиристоров VS1 – 6, посредством самостоятельных транзисторов VT 1 – 6, по диаграмме, которая была ранее спланирована. 

Логическая интерпретация

Схема типа К176ИР2 генерирует сразу 2 раздельных регистра сдвига на 4 разряда. Они в свою очередь обладают четырьмя выходами Q от каждого из триггеров. Каждый «пускатель» относится к типу D и является двухступенчатым.  

Микросхема К176ИР2

Введение ведомостей в регистр осуществляется также через порт D. Реализован и вход для подачи команд, тактового типа С. Они идут через порты D от начального триггера, далее сдвигаются по ходу движения на 1 такт. 

Сброс выходных данных из регистра Q осуществляется, когда на вход R поступает напряжения из логического уровня. Такое обнуление еще называют асинхронным сбросом. 

Силовая часть 

Схема также обладает и силовой частью, которая имеет свои принципы и особенности наладки и дальнейшего управления. Итак, когда напряжение подается на схему, то происходит обнуление регистра сдвига платы DD2. Это в свою очередь способствует завершению заряда емкостей С2 далее по цепи через элемент R5. Когда происходит заряд, мгновенно срабатывает  DD1.1 – являющийся, по сути, логическим компонентом. Он и «разрешает» сдвиг импульса для дальнейшего регистра DD2. 

Пример схемы К175ЛЕ5

Когда же осуществляется переход регистра в логическое положение 1, тогда проводится подача сигнала на основу его биполярного транзистора – VT 1 – 6. Он открывается и посылает сигнал на свой тиристор, а именно – на его электрод управления. 

В результате мы получим трехфазное напряжение, которое возникнет между силовыми клеммами на выходе. Оно является достаточно близким к синусоидальной форме, при этом, сдвинутым векторно между собой на максимальный угол 120 градусов. 

  Силовой агрегат асинхронного типа, который регулируется согласно этой схеме, способен развивать самую высокую мощность, среди всех описанных вариантов. Частота, с которой осуществляется коммутация, подбирается экспериментальным способом, при проведении настройки за счет подбора емкостных номиналов: С 4, 5 или 6. Их уровни определяются мощностью самого двигателя.  

  Конденсаторная мощность рассчитывается по такой формуле:

С = 0,01Р (Вт) / n*1/30n (мкФ)

Когда имеет место номинальная частота оборотов ротора, тогда показатель n определяют как 1. R3 и R4, которые являются резисторами, после наладки убирают, а на место последнего монтируют конденсатор, емкость которого – 0,68 микрофарад.   Далее, что делают – припаивают резистор регулировки, рассчитанный на 15 кОм. Устанавливают его к местам А и В. Здесь элемент выполняет основную функцию – максимально точно выставляет частоты оборотов роторных деталей двигателя.  

Общая характеристика 

В инверторе входящая однофазная сеть выпрямляется до постоянного тока, а затем «прерывается» до трехфазного переменного тока, который подается на трехфазный двигатель. Преимущество инвертора или частотно-регулируемого привода состоит в том, что оператор имеет возможность управлять скоростью работы двигателя. Ему в этом помогает огромное количество пользовательских настроек, которые позволяют выбирать выбранное изменение скорости, а также обнаружение и защиту от перегрузок силового агрегата. Также можно осуществлять регулирование компенсации скорости и момента вращения. Хотя, стоит отметить, что данный метод далеко не всегда является лучшим решением.  

Пример безконденсаторного запуска 3фазного двигателя от й фазной сети

Частотный преобразователь помогает создавать дополнительные фазы при помощи конденсаторов, которые подключаются между фазой и «нейтралью» первой фазы к обмотке мотора. Если это реализуется с нагрузочным двигателем, тогда преобразователь статический. Для них требуется минимальная нагрузка для генерации разумного псевдотрехфазного тока, и часто необходимо иметь номинальную мощность, превышающую максимальную нагрузку, чтобы обеспечить хорошую производительность двигателя.

Но, в статье мы рассмотрели 4 ключевые схемы реализации подключения без использования конденсатора, которые получили более широкое распространение в деятельности. 

Вывод 

Схемы, представленные в сегодняшней статье, включают только необходимые компоненты, ничего лишнего. Их с легкостью можно собрать своими руками, обладая минимальными знаниями в области электрики. 

Можно также начать реализовывать более сложные методики, например, по подключению трехфазного мотора к однофазным сетям питания, но с использованием современного электронного инструментария. Решение более сложное, поэтому требует профессиональных навыков и знаний в электромеханике. 

Какую именно схему применять для своего оборудования – каждый пользователь решает самостоятельно. Произвести старт асинхронного трехфазного электродвигателя без мощностных потерь, можно, применяя преобразователь частоты промышленного назначения.

 

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через конденсатор: схема, подбор

Многие любители и профессионалы используют электрооборудование различного назначения. И во многих случаях электрооборудование приводится в движение трехфазными двигателями. А вот трехфазная сеть часто отсутствует в гаражных боксах и индивидуальных домах. И тут на помощь приходят схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Содержимое

• 1 Зачем нужен конденсатор
• 2 Как правильно подобрать конденсаторы
• 3 Схема подключения электродвигателя 380 на 220 вольт с конденсатором
• 4 Схема подключения электродвигателя без конденсаторов
• 5 Как подключить с реверсом

Что такое конденсатор для

Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором наиболее распространены и применяются в станкостроении. Мы рассмотрим их подключение к однофазной сети. Когда двигатель включен в трехфазную сеть, по трем обмоткам в разные моменты времени протекает переменный ток. Этот ток создает вращающееся магнитное поле, которое начинает вращать ротор двигателя.

При подключении двигателя к однофазной сети ток по обмоткам течет, но вращающегося магнитного поля нет, ротор не вращается. Выход из этой ситуации был найден. Самый простой и эффективный способ оказался, это подключить конденсатор параллельно одной из обмоток двигателя. Конденсатор за счет пульсирующей энергии создает фазовый сдвиг, в обмотках двигателя создается вращающееся магнитное поле и двигатель работает. Конденсатор постоянно находится под напряжением и называется рабочим конденсатором.

ВАЖНО! Правильно рассчитайте и выберите емкость рабочего конденсатора и его тип.

Как правильно подобрать конденсаторы

Теоретически расчет необходимой емкости предполагается путем деления тока на напряжение и умножения полученного значения на коэффициент. Для различных типов соединения обмоток коэффициент составляет:

• звезда — 2800;
• дельта — 4800.

Недостаток этого способа в том, что не всегда сохраняется заводская табличка на электродвигателе. Невозможно точно узнать коэффициент мощности и мощность двигателя и, следовательно, силу тока. Кроме того, на силу тока могут влиять такие факторы, как колебания сетевого напряжения и величина нагрузки на двигатель.

Поэтому следует применять упрощенный расчет емкости рабочих конденсаторов. Только учтите, что на каждые 100 ватт мощности нужно 7 мкФ емкости. Удобнее использовать несколько соединенных параллельно небольших конденсаторов, желательно одинаковой емкости, чем один большой конденсатор. Просто сложив емкости собранных конденсаторов, легко определить и подобрать оптимальное значение. Во-первых, общую мощность лучше занизить процентов на десять.

Если двигатель запускается легко и имеет достаточную мощность для его работы, значит, вы правы. Если нет, вам нужно подключить больше конденсаторов, пока двигатель не достигнет оптимальной мощности.

СОВЕТ. При подключении трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором к однофазной сети теряется не менее трети его мощности.

Имейте в виду, что много — это не всегда хорошо, и при превышении оптимальной емкости рабочих конденсаторов двигатель будет перегреваться. Перегрев может привести к перегоранию обмоток и выходу двигателя из строя.

ВАЖНО! Конденсаторы должны быть соединены параллельно.

Конденсаторы желательно выбирать с рабочим напряжением не менее 450 вольт. Наиболее распространены так называемые бумажные конденсаторы, в названии которых есть буква Б. В настоящее время существуют также специализированные так называемые моторные конденсаторы, напр. К78-98.

ВНИМАНИЕ! Конденсаторы желательно выбирать на переменный ток. Использование других конденсаторов также возможно, но связано с усложнением схемы и возможными нежелательными последствиями.

Если двигатель запускается под большой нагрузкой, также необходим пусковой конденсатор. Его подключают параллельно рабочему конденсатору на короткое время пуска двигателя. Его емкость должна быть равна или не более чем удвоенной емкости рабочего конденсатора.

Схема подключения электродвигателя 380 на 220 вольт с конденсатором

Подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть несложно, и с этим справится даже электрик-любитель. Если возникают трудности, следует попросить друзей или знакомых. Рядом всегда есть грамотный электрик.

Обмотки трехфазных двигателей рабочим напряжением от 380 до 220 В для работы в сети триста восемьдесят вольт соединяют по схеме звезда. Это означает, что концы обмотки соединены друг с другом, а начала подключены к сети. Чтобы иметь возможность эксплуатировать электродвигатель в однофазной сети 220 вольт, необходимо для начала переключить его обмотки по схеме треугольник. т.е. соедините конец первого с началом второго, конец второго с началом третьего и конец третьего с началом первого.

Эти соединения будут выводами двигателя для подключения к источнику питания. Два провода должны быть подключены к нулю и фазе 220 вольт через двухполюсный выключатель. Подключите третий вывод через рабочие конденсаторы к любому из первых двух выводов от двигателя. Можно попробовать начать.

Если запуск прошел успешно, двигатель работает с приемлемой мощностью и не перегревается, то можно ничего не менять. Вы получите работоспособную схему только с рабочими конденсаторами.

При пуске под нагрузкой или просто тяжелом пуске двигатель может долго раскручиваться и не достигать допустимой мощности. Тогда необходимо включить в цепь еще и пусковой конденсатор. Пусковые конденсаторы должны быть того же типа, что и рабочие конденсаторы. Столько же или в два раза больше рабочих. Они подключены параллельно им. Они используются только для запуска электродвигателя.

Для такого пуска очень удобно использовать своеобразный выключатель серии АП. Важно, чтобы он был в версии с блоком контактов. В нем при нажатии кнопки «Старт» пара контактов остается замкнутой до тех пор, пока не будет нажата кнопка «Стоп». К ним подключаются клеммы двигателя и сеть. Третий контакт замыкается только при удержании кнопки «Пуск», через него подключается пусковой конденсатор. Выключатели такого типа, только без предохранительных устройств, часто устанавливались на старые советские центробежные стиральные машины.

Схема подключения электродвигателя без конденсаторов

Реально работающих схем подключения трехфазного двигателя в бытовую сеть 220 вольт без конденсаторов нет. Некоторые изобретатели предлагают подключать двигатели через индукционные катушки или резисторы. Якобы это создает фазовый сдвиг на необходимый угол и двигатель вращается. Другие предлагают схемы подключения тиристоров. На практике это не работает, и не нужно изобретать велосипед. Когда есть дешевый и проверенный способ запуска с помощью конденсаторов.

Реально рабочий вариант — подключение трехфазного асинхронного двигателя через преобразователь частоты. Инвертор подключается к бытовой сети и выдает трехфазный ток, с возможностью плавного пуска и регулирования скорости. Но стоит такое чудо примерно от 7000 рублей при подключаемой мощности всего 250 Вт. Мощные устройства стоят намного дороже. За такие деньги можно купить электрооборудование с возможностью подключения к однофазной цепи. Будь то мини-токарный станок, циркулярная пила, насос или компрессор.

Как подключить реверс

Обеспечить вращение ротора в обратном направлении не составляет труда. В схему подключения двигателя необходимо добавить двухпозиционный переключатель. Средний контакт переключателя соединен с одним из контактов конденсатора, а внешние контакты с выводами двигателя.

ВНИМАНИЕ! Сначала необходимо выбрать направление вращения с помощью переключателя и только потом запускать двигатель. При работающем двигателе нельзя использовать переключатель направления вращения.

Рассмотренные варианты подключения промышленных двигателей в бытовую сеть не очень сложны в своей реализации. Важно лишь обратить внимание на некоторые нюансы и техника, пусть и с небольшой потерей мощности, прослужит долго и будет полезной.

Статьи по теме:

Как запустить трехфазный двигатель от однофазного источника питания?

В зависимости от типа источника питания переменного тока асинхронные двигатели делятся на два типа; трехфазный асинхронный двигатель и однофазный асинхронный двигатель. В большинстве промышленных и сельскохозяйственных приложений трехфазный асинхронный двигатель широко используется по сравнению с однофазным асинхронным двигателем.

Из-за дефицита мощности трехфазное питание не всегда доступно для сельскохозяйственных приложений. При этом одна фаза отключается от группового оперативного выключателя (ГОС). Таким образом, в большинстве случаев доступны две из трех фаз. Но при любом особом расположении невозможна работа трехфазного двигателя от однофазного источника питания.

Как известно, трехфазный асинхронный двигатель является двигателем с самозапуском. Так как обмотка статора трехфазного асинхронного двигателя создает вращающееся магнитное поле. Это создаст фазовый сдвиг на 120˚. Но в случае однофазного асинхронного двигателя индуцируется пульсирующее магнитное поле. Следовательно, однофазный асинхронный двигатель не является самозапускающимся двигателем. Для старта требуется дополнительное вспомогательное оборудование.

• Связанный пост: Что произойдет, если вы подключите 3-Φ асинхронный двигатель к однофазной сети?

То же самое здесь, нам нужно сделать некоторые дополнительные меры, чтобы привести трехфазный асинхронный двигатель в однофазное питание. Есть три метода;

• Использование статического конденсатора (метод фазового сдвига)
• Использование VFD (преобразователь частоты)
• Использование поворотного преобразователя

В этой статье мы кратко обсудим каждый метод.

Использование статического конденсатора

При подаче трехфазного переменного тока на статор трехфазного асинхронного двигателя создается сбалансированное, изменяющееся во времени вращающееся магнитное поле на 120˚ друг от друга. Но в случае однофазного асинхронного двигателя индуцируется пульсирующее магнитное поле. И в этом случае начальный крутящий момент (пусковой момент) не создается. В однофазном асинхронном двигателе дополнительная обмотка используется для создания фазового сдвига. Вместо пусковой обмотки также используется конденсатор или дроссель для создания смещения фаз.

Аналогично этому принципу можно использовать трехфазную обмотку трехфазного асинхронного двигателя и сдвинуть одну обмотку с помощью конденсатора или индуктора. После запуска трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети он постоянно работает с пониженной мощностью. Полезная мощность или КПД двигателя снижается на 2/3 ^rd от его номинальной мощности.

Этот метод также известен как метод статического преобразователя фазы или метод фазового сдвига или метод перемотки .

В некоторых схемах используются два конденсатора; один для запуска, второй для работы. Емкость пускового конденсатора в 4-5 раз выше по сравнению с рабочим конденсатором. Принципиальная схема такого устройства показана на рисунке ниже.

Пусковой конденсатор используется только для запуска. Он отключится от цепи после запуска. Рабочий конденсатор всегда остается в цепи. Здесь, как показано на рисунке, двигатель соединен звездой. И оба конденсатора подключены между двумя фазами обмотки.

Однофазное питание имеет две клеммы. Одна клемма соединена с последовательной комбинацией обмотки, а вторая клемма соединена с оставшейся клеммой трехфазной обмотки. Иногда используется только один конденсатор. Такой тип расположения показан на рисунке ниже.

В большинстве случаев небольшие асинхронные двигатели подключаются по схеме «звезда». Здесь мы взяли трехфазный асинхронный двигатель, соединенный звездой. Для повышения уровня напряжения используется автотрансформатор. Потому что уровень напряжения трехфазного питания составляет 400-440 В, а уровень напряжения однофазного питания составляет 200-230 В для 50 Гц питания.

Мы можем использовать эту схему без использования автотрансформатора. В этом случае уровень напряжения остается на уровне однофазного питания (200-230 В). В этом состоянии двигатель также будет работать. Но поскольку напряжение низкое, крутящий момент, создаваемый двигателем, низкий. Эту проблему можно решить, подключив дополнительный пусковой конденсатор (рис. 1). Этот конденсатор известен как пусковой конденсатор или конденсатор фазовой синхронизации.

Если вам нужно изменить направление вращения двигателя, измените схему подключения, как показано на рисунке ниже.

Ограничения:

Ограничения метода статического конденсатора перечислены ниже.

• Выходная мощность трехфазного асинхронного двигателя уменьшена на 2/3 ^rd от полной мощности нагрузки.
• Этот метод можно использовать для временных целей. Он не подходит для непрерывно работающих приложений.
• В этом методе эффект загрузки постоянно состоит из двух фаз. Это сократит срок службы двигателя.

Похожие сообщения:

• Что происходит с трехфазным двигателем, когда 1 из 3 фаз теряется?
• Что происходит с трехфазным двигателем при потере двух из трех фаз?

Использование ЧРП

ЧРП означает частотно-регулируемый привод . Это устройство, которое используется для управления двигателем (регулируемая скорость при работе). ЧРП регулирует входной ток двигателя в соответствии с потребностью (нагрузкой). Это устройство позволяет двигателю эффективно работать при различных условиях нагрузки.

Этот метод лучше всего подходит для работы трехфазного асинхронного двигателя с однофазным питанием. В этом случае доступное однофазное питание подается на вход частотно-регулируемого привода. VFD преобразует однофазное питание в постоянный ток путем выпрямления. Опять же, он преобразует источник постоянного тока в трехфазный источник переменного тока. А частота трехфазного выхода регулируется частотно-регулируемым приводом.

Следовательно, доступная мощность (однофазная) подается на ЧРП, а выходная мощность (трехфазная) ЧРП используется в качестве входа трехфазного двигателя. Это также устраняет бросок тока во время запуска двигателя. Он также обеспечивает плавный пуск двигателя от состояния покоя до полной скорости. Существуют различные типы и характеристики ЧРП для различных применений и двигателей. Вам нужно всего лишь выбрать подходящий частотно-регулируемый привод для ваших приложений.

Стоимость частотно-регулируемого привода превышает стоимость статического конденсатора. Но это дает лучшую производительность двигателя. Стоимость частотно-регулируемого привода меньше, чем у преобразователя с вращающейся фазой. Таким образом, в большинстве приложений частотно-регулируемый привод используется вместо вращающихся преобразователей фазы.

Преимущества ЧРП:

Преимущества использования ЧРП для работы трехфазного асинхронного двигателя от однофазного источника питания.

• Регулируя параметр частотно-регулируемого привода, мы можем добиться плавного пуска двигателя.
• Легко работать с максимальной производительностью и большей эффективностью.
• Имеет функцию самодиагностики, которая используется для защиты двигателя от перенапряжения, перегрузки, перегрева и т.д.
• Запрограммирован на автоматическое управление двигателем.

Использование вращающегося преобразователя фаз

Другой используемый метод заключается в работе трехфазного асинхронного двигателя от однофазного источника питания с использованием вращательного преобразователя фаз (RPC). Этот процесс очень дорогой. Это даст наилучшую производительность по сравнению со всеми другими методами. Потому что поворотный фазоинвертор выдает на выходе идеальный трехфазный сигнал.