Как подсоединить трехфазный двигатель через конденсатор. Как подключить трехфазный электродвигатель к однофазной сети 220В: схемы и рекомендации

Как правильно подключить трехфазный двигатель к сети 220В. Какие существуют способы подключения. Какие преимущества и недостатки у разных схем подключения. Как рассчитать емкость конденсаторов для подключения.

Принцип подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Подключение трехфазного электродвигателя к однофазной сети 220В вполне возможно с физической точки зрения. Основная идея заключается в создании искусственного сдвига фаз с помощью реактивных элементов — конденсаторов или катушек индуктивности. При этом обмотка статора сама обладает индуктивностью, поэтому достаточно подключить внешний конденсатор определенной емкости.

Обмотки статора соединяются таким образом, чтобы создать требуемый сдвиг фаз:

• Первая обмотка подключается напрямую к сети
• Вторая обмотка сдвигает фазу в одну сторону
• Третья обмотка с конденсатором сдвигает фазу в другую сторону

В результате образуются три фазы со сдвигом 120°, что позволяет запустить трехфазный двигатель. Однако следует учитывать, что такой режим работы менее эффективен, чем при питании от полноценной трехфазной сети.

Способы подключения трехфазного двигателя к сети 220В

Существует несколько основных схем подключения трехфазного электродвигателя к однофазной сети 220В:

1. С использованием только рабочего конденсатора
2. С рабочим и пусковым конденсатором
3. Через преобразователь частоты
4. С помощью схемы на тиристорах

Выбор конкретного способа зависит от мощности двигателя, режима работы и требований к эффективности. Рассмотрим особенности каждого варианта подключения.

Подключение через рабочий конденсатор

Это самая простая схема, подходящая для двигателей малой мощности (до 500 Вт) или при работе без нагрузки. Основные элементы:

• Рабочий конденсатор
• Выключатель
• Предохранители

Емкость рабочего конденсатора рассчитывается по формуле:

C = 68 * P,

где C — емкость в мкФ, P — мощность двигателя в кВт.

Преимущества: простота, низкая стоимость. Недостатки: подходит только для маломощных двигателей, низкий пусковой момент.

Схема с рабочим и пусковым конденсатором

Эта схема позволяет подключать более мощные двигатели и обеспечивает лучший пусковой момент. Основные компоненты:

• Рабочий конденсатор
• Пусковой конденсатор (емкость в 2-3 раза больше рабочего)
• Кнопка пуска для подключения пускового конденсатора
• Выключатель
• Предохранители

Емкость рабочего конденсатора рассчитывается так же, как в предыдущей схеме. При пуске нажимается кнопка, подключающая пусковой конденсатор на 2-3 секунды.

Достоинства: больший пусковой момент, возможность запуска более мощных двигателей. Недостатки: необходимость ручного отключения пускового конденсатора.

Подключение через преобразователь частоты

Использование частотного преобразователя позволяет наиболее эффективно подключить трехфазный двигатель к однофазной сети. Преимущества данного способа:

• Возможность регулировки скорости и момента двигателя
• Плавный пуск и торможение
• Защита двигателя от перегрузок
• Высокий КПД
• Возможность удаленного управления

Недостатки: высокая стоимость преобразователя частоты, сложность настройки.

Схема на тиристорах

Тиристорный преобразователь позволяет получить трехфазное напряжение, близкое к синусоидальному. Это обеспечивает высокую эффективность работы двигателя. Основные элементы схемы:

• Силовые тиристоры
• Микросхемы управления
• Транзисторы
• Конденсаторы и резисторы

Преимущества: высокий КПД, возможность регулировки. Недостатки: сложность изготовления и наладки.

Расчет емкости конденсаторов

Правильный расчет емкости конденсаторов критически важен для эффективной работы двигателя. Основные формулы:

Для схемы «треугольник»: C = 4800 * I / U

Для схемы «звезда»: C = 2800 * I / U

где C — емкость в мкФ, I — номинальный ток двигателя, U — напряжение сети (220В).

Если ток неизвестен, его можно рассчитать по формуле:

I = P / (0.83 * U)

где P — мощность двигателя в Вт.

Рекомендации по подключению

При подключении трехфазного двигателя к однофазной сети следует учитывать несколько важных моментов:

• По возможности использовать схему соединения обмоток «треугольником» — это обеспечит большую мощность
• Применять качественные пленочные или бумажные конденсаторы на напряжение не ниже 300В
• Устанавливать разрядный резистор параллельно пусковому конденсатору
• Подбирать выключатели и предохранители на номинальный ток двигателя
• При мощности свыше 2 кВт рекомендуется использовать преобразователь частоты

Соблюдение этих рекомендаций позволит обеспечить надежную и эффективную работу трехфазного двигателя от однофазной сети 220В.

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

Как рассчитать емкость

Емкость конденсатора, который устанавливается в схему подключения трехфазного электродвигателя, подсоединяемого к сети напряжением в 220В, зависит от самой схемы. Для этого существуют специальные формулы.

Соединение звездой:

Cр = 2800•I/U, где Ср – это емкость, I – сила тока, U – напряжение. Если производится подсоединение треугольником, то используется та же формула, только коэффициент 2800 меняется на 4800.

Хотелось бы обратить ваше внимание на тот факт, что сила тока (I) на бирке мотора не указывается, поэтому ее надо будет рассчитать по вот этой формуле:

I = P/(1.73•U•n•cosф), где Р- это мощность электрического двигателя, n – КПД агрегата, cosф – коэффициент мощности, 1,73 – это поправочный коэффициент, он характеризует соотношение между двумя видами токов: фазным и линейным.

Так как чаще всего подключение трехфазного двигателя к однофазной сети 220В производится по треугольнику, то емкость конденсатора (рабочего) можно подсчитать по более простой формуле:

C = 70•Pн, здесь Рн – это номинальная мощность агрегата, измеряемая в киловаттах и обозначаемая на бирке прибора. Если разобраться в этой формуле, то можно понять, что существует достаточно простое соотношение: 7 мкФ на 100 Вт. К примеру, если устанавливается мотор мощностью 1 кВт, то для него необходим конденсатор на 70 мкФ.

Как определить, точно ли подобран конденсатор? Это можно проверить только в рабочем режиме.

• Если в процессе эксплуатации мотор перегревается, то, значит, емкость прибора больше требуемой.
• Низкая мощность двигателя, значит, емкость занижена.

Даже расчет может привести к неправильному выбору, ведь условия эксплуатации мотора будут влиять на его работу. Поэтому рекомендуется начинать подбор с низких величин, и при необходимости наращивать показатели до необходимых (номинальных).

Что касается пусковой емкости, то здесь в первую очередь учитывается, какой пусковой момент необходим для запуска электродвигателя

Хотелось бы обратить ваше внимание на то, что пусковая емкость и емкость пускового конденсатора – это не одно и то же. Первая величина – это сумма емкостей рабочего и пускового конденсаторов

В качестве рабочих можно использовать бумажные, металлизированные или пленочные аналоги. При этом необходимо учитывать тот факт, что допустимое напряжение должно быть в полтора раза быть больше номинального. Как видите, подобрать точно конденсатор под электродвигатель достаточно непростым. Даже расчет является процессом неточным.

Выбор схемы подключения

Обмотки одного и того же двигателя можно соединить либо звездой, либо треугольником. Выбирать схему соединения нужно по нагрузке. Если трехфазный мотор в однофазной сети будет приводить в движение какой-либо маломощный механизм, то можно выбрать схему соединения «звезда». При этом рабочий ток будет невелик, но габариты и цена конденсаторной батареи значительно снизятся.

В случае большой нагрузки при работе или в момент пуска, обмотки двигателя обязательно должны быть включены по схеме «треугольник». Это обеспечит достаточный ток для длительной работы. К недостаткам следует отнести значительную цену и габариты конденсаторов.

Особенности трёхфазного двигателя

Асинхронные электродвигатели с тремя обмотками на статоре преобладают в различных отраслях сельского хозяйства. Их применяют для привода устройств вентиляции, уборки навоза, приготовления кормов, подачи воды. Популярность таких моторов обусловлена рядом преимуществ:

• простота строения;
• надёжность в работе;
• при подключении в нормальном режиме не используются дорогие и дефицитные устройства;
• количество технических обслуживаний невелико.

Обмотки мотора с тремя фазами соединяются по установленной схеме, называемой «звездой» или «треугольником». Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. При соединении в звезду концы обмоток соединены. В клеммной коробке эта схема соединения будет отображена использованием двух перемычек между зажимами с обозначениями «С6», «С4», «С5». Если же обмотки двигателя соединяются в треугольник, то к каждому концу присоединяется начало. В клеммной коробке будут использованы три перемычки, которые будут соединять зажимы «С1» и «С6», «С2» и «С4», «С3» и «С5».

Асинхронный или коллекторный: как отличить

Вообще, отличить тип двигателя можно по пластине — шильдику — на которой написаны его данные и тип. Но это только в том случае, если его не ремонтировали. Ведь под кожухом может быть что угодно. Так что если вы не уверены, лучше определить тип самостоятельно.

Так выглядит новый однофазный конденсаторный двигатель

Как устроены коллекторные движки

Отличить асинхронный и коллекторный двигатели можно по строению. У коллекторных обязательно есть щетки. Они расположены возле коллектора. Еще обязательный атрибут движка этого типа — наличие медного барабана, разделенного на секции.

Такие двигатели выпускаются только однофазные, они часто устанавливаются в бытовой технике, так как позволяют получить большое число оборотов на старте и после разгона. Также они удобны тем, что легко позволяют менять направление вращения — необходимо только поменять полярность. Несложно также организовать изменение скорости вращения — изменением амплитуды питающего напряжения или угла его отсечки. Потому и используются подобные двигатели в большей части бытовой и строительной техники.

Строение коллекторного двигателя

Недостатки колелкторых двигателей — высокая шумность работы на больших оборотах. Вспомните дрель, болгарку, пылесос, стиральную машину и т.д.. Шум при их работе стоит приличный. На малых оборотах коллекторные двигатели не так шумят (стиральная машина), но не все инструменты работают в таком режиме.

Читать также: Смазка для перфоратора какая лучше

Второй неприятный момент — наличие щеток и постоянного трения приводит к необходимости регулярного технического обслуживания. Если токосъемник не чистить, загрязнение графитом (от стирающихся щеток) может привести к тому, что соседние секции в барабане соединятся, мотор попросту перестанет работать.

Асинхронные

Асинхронный двигатель имеет стартер и ротор, может быть одно и трех фазным. В данной статье рассматриваем подключение однофазных двигателей, потому речь пойдет только о них.

Асинхронные двигатели отличаются невысоким уровнем шумов при работе, потому устанавливаются в технике, шум работы которой критичен. Это кондиционеры, сплит-системы, холодильники.

Строение асинхронного двигателя

Есть два типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Вся разница состоит в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это необходимо, так как после разгона она только снижает КПД.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная — смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Более точно определить бифолярный или конденсаторный двигатель перед вами можно при помощи измерений обмоток. Если сопротивление вспомогательной обмотки меньше в два раза (разница может быть еще более значительная), скорее всего, это бифолярный двигатель и эта вспомогательная обмотка пусковая, а значит, в схеме должен присутствовать выключатель или пусковое реле. В конденсаторных двигателях обе обмотки постоянно находятся в работе и подключение однофазного двигателя возможно через обычную кнопку, тумблер, автомат.

Принцип подключения трехфазного устройства к одной фазе

Во всех квартирах и большинстве частных домов все внутреннее энергоснабжение осуществляется по однофазным сетям. В этих условиях иногда необходимо выполнить подключение трехфазного двигателя к однофазной сети. Эта операция вполне возможна с физической точки зрения, поскольку отдельно взятые фазы различаются между собой лишь сдвигом по времени. Подобный сдвиг легко организовать путем включения в цепь любых реактивных элементов – емкостных или индуктивных. Именно они выполняют функцию фазосдвигающих устройств когда используются рабочего и пускового элементов.

Следует учитывать то обстоятельство, что обмотка статора сама по себе обладает индуктивностью. В связи с этим, вполне достаточно снаружи двигателя подключить конденсатор с определенной емкостью. Одновременно, обмотки статора соединяются таким образом, чтобы первая из них сдвигала фазу другой обмотки в одну сторону, а в третьей обмотке конденсатор выполняет эту же процедуру, только в другом направлении. В итоге образуются требуемые фазы в количестве трех, добытые из однофазного питающего провода.

Таким образом, трехфазный двигатель выступает в качестве нагрузки лишь для одной фазы подключенного питания. В результате, в потребляемой энергии образуется дисбаланс, отрицательно влияющий на общую работу сети. Поэтому такой режим рекомендуется использовать в течение непродолжительного времени для электродвигателей небольшой мощности. Подключение обмоток в однофазную сеть может быть выполнено двумя способами – звездой или треугольником.

Преимущества подключения трехфазного двигателя к сети 220 В через ПЧ

Подключение через частотный преобразователь позволяет отказаться от внешних конденсаторов. Устройства позволяют задавать оптимальную емкость для старта и корректной работы привода. Преобразователи частоты:

• Осуществляют регулирование скорости и момента. При этом конденсаторные схемы работают только в односкоростном режиме.
• Обеспечивают оптимальный режим пуска, разгона и остановки. Преобразователь частоты огранивает пусковые токи, позволяет задавать время разгона и торможения.
• Защищают двигатель от перегрева, перегрузок, коротких замыканий, заклинивания вала. ПЧ отключает привод при возникновении аварий и ненормальных режимов работы.
• Позволяют подключать внешние датчики, а также удаленное оборудование. При помощи преобразователя частоты можно регулировать производительность насосов, другого оборудования по заданным программам.
• Выводят сообщения с кодом ошибки. При аварии или отклонении режима работы привода от нормы, на дисплей ПЧ выводится код, позволяющий определить причину без диагностики двигателя.

К недостаткам подключения 3 фазного двигателя через преобразователь частоты относят завышенную мощность устройства и генерацию паразитных гармоник. Кроме того, при применении старых двигателей, длительно бывших в эксплуатации, сложно определить фактические параметры электрической машины и правильно выбрать ПЧ.

Схема подключения двигателя через конденсатор

Есть 2 типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Их различие в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это нужно потому, что после разгона она снижает КПД.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная, они смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Схема подключения трёхфазного двигателя через конденсатор

Здесь напряжение 220 вольт распределяется на 2 последовательно соединенные обмотки, где каждая рассчитана на такое напряжение. Поэтому теряется мощность почти в два раза, но использовать такой двигатель можно во многих маломощных устройствах.

Важно помнить: трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на 220 В. Поэтому если есть ввод на 380 В — обязательно подключайте к нему — это обеспечит более стабильную и экономичную работу устройств

Для пуска мотора не понадобятся различные пусковики и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к сети 380 В.

Как подключить трехфазный двигатель на 220 вольт с использованием пусковых конденсаторов

Схема запуска должна предусматривать отключение пусковых ёмкостей после пуска электромашины. Если этого не сделать, то машина начнёт перегреваться. Для этого есть разные способы:

• Отключение пусковых ёмкостей с помощью реле времени. Задержка отключения составляет несколько секунд и подбирается опытным путём;
• Применение универсального переключателя (ключа УП) на 3 положения. Его диаграмма включения собирается таким образом, чтобы в первом положении все контакты были разомкнуты, во втором замыкались два: питание и пусковые конденсаторы, а в третьем – только питание. Для реверсивной работы используется ключ на 5 положений;
• Специальная кнопочная станция – ПНВС (пускатель нажимной с пусковым контактом). В этих конструкциях есть 3 контакта. При нажатии “Пуск” замыкаются все, но крайние фиксируются, а средний нужен, чтобы запустить машину, и отпадает после отпускания кнопки. Нажатие на кнопку “Стоп” отключает зафиксированные контакты.

Кнопка ПНВС

Как подключить трехфазный двигатель к сети 220 вольт

Многие хозяева, особенно владельцы частных домов или дач, используют оборудование с двигателями на 380 В, работающими от трехфазной сети. Если к участку подведена соответствующая схема питания, то никаких сложностей с их подключением не возникает. Однако довольно часто возникает ситуация, когда питание участка осуществляется только одной фазой, то есть подведено лишь два провода – фазный и нулевой. В таких случаях приходится решать вопрос, как подключить трехфазный двигатель к сети 220 вольт. Это можно сделать различными способами, однако следует помнить, что подобное вмешательство и попытки изменить параметры, приведет к падению мощности и снижению общей эффективности работы электродвигателя.

Переподключение с 380 вольт на 220

Очень важно понимать, как подключается трехфазный электродвигатель к сети 220в. Чтобы трехфазный двигатель подключить к 220в, заметим, что у него есть шесть выводов, что соответствует трем обмоткам

При помощи тестера провода прозванивают, чтобы найти катушки. Их концы соединяем по два – получается соединение «треугольник» (и три конца).

Для начала, два конца сетевого провода (220 в) подключаем к любым двум концам нашего «треугольника». Оставшийся конец (оставшаяся пара скрученных проводов катушки) подсоединяется к концу конденсатора, а оставшийся провод конденсатора также соединяется с одним из концов сетевого провода и катушек.

От того, выберем мы один или другой, будет зависеть в какую сторону начнет вращаться двигатель. Проделав все указанные действия, запускаем двигатель, подав на него 220 в.

Если при включении, мотор гудит, но не крутиться, требуется дополнительно установить (через кнопку) конденсатор. Он будет в момент пуска давать двигателю толчок, заставляя крутиться.

https://youtube.com/watch?v=htKrQ6QRNbo

Видео: Как подключить электродвигатель с 380 на 220

Прозванивание, т.е. измерение сопротивления, проводится тестером. Если такой отсутствует, воспользоваться можно батарейкой и обычной лампой для фонарика: в цепь, последовательно с лампой, подсоединяют определяемые провода. Если концы одной обмотки найдены – лампа загорается.

Труднее гораздо найти определить начало и концы обмоток. Без вольтметра со стрелкой не обойтись.

Разрывая контакт провода с батарейкой, наблюдают, отклоняется ли стрелка и в какую сторону. Те же действия проводят с оставшимися обмотками, изменяя, если нужно, полярность. Добиваются чтобы отклонялась стрелка в ту же сторону, что при первом измерении.

Преимущества схемы тиристорного преобразователя: автор В Соломыков

Эта разработка позволяет максимально эффективно сохранить мощность асинхронного двигателя при его подключении в однофазную сеть. Она является прообразом современных частотных преобразователей, но выполнена на старой и доступной элементной базе.

Тиристорный преобразователь позволяет сделать формы напряжений на каждой фазе очень похожими на идеальные, гармоничные синусоиды, под которые и создается асинхронный электродвигатель.

Питание от сети 220 вольт происходит через защиту — автоматический выключатель SF1 и диодный мост на базе Д233В.

Силовые выходные цепи образуются работой тиристорных ключей VS1-VS6.

Сдвиг фаз токов для питания каждой обмотки двигателя своим напряжением создается работой двух микросхем:

1. DD1 — К176ЛЕ5;
2. DD2 — К176 ИР2.

Они формируют такты сдвига напряжений сигналов в регистрах, а их сочетания подаются на входы управления тиристорами VS1÷VS6 через индивидуальные транзисторы VT1÷VT6 по запланированной временной диаграмме.

Логическая часть

Микросхема К176ИР2 вырабатывает по 2 раздельных 4-х разрядных регистра сдвига с четырьмя выходами Q от любого триггера. Каждый триггер двухступенчатый, типа D.

Ввод данных в регистр происходит через вход D. Также имеется вход для тактовых импульсов типа C. Они поступают через вход D 1-го триггера, а затем смещаются по ходу вправо на один такт.

Обнуление данных на выходе регистра Q происходит при поступлении на вход R (асинхронный сброс) напряжения логического уровня.

Таблица данных К176ИР2 и состояний регистров

Число разрядов	4х2	Входы	Выход
Сторона сдвига	Направо	C	D	R	Q0	Qn
Тип ввода	Последовательно	∫	H	Н	H	Qn-1
Тип вывода	Параллельно	∫	B	H	B	Qn-1
Тактовая частота	2,5MHz	∫	X	H	Q1	Qn не меняется
Рабочая температура	-45÷+85	X	X	B	H	H

Работой микросхемы К176ИР2 управляет элементы DD1 на сборке К176ЛЕ5.

Они обеспечивают подачу импульсов на управляющие электроды тиристоров по следующей временной диаграмме.

Силовая часть схемы, принципы ее управления и наладки

При подаче напряжения на схему обнуляется регистр сдвига микросхемы DD2 до окончания заряда емкости C2 по цепочке через R5. В момент заряда срабатывает логический элемент DD1.1, разрешающий сдвиг импульса регистру DD2.

При переходе регистра в положение «логической 1» подается сигнал на базу его биполярного транзистора (VT1÷VT6). Последний открывается и подает команду на управляющий электрод своего тиристора.

В результате работы этой цепочки между выходными силовыми клеммами создается трехфазное напряжение (довольно близкое к синусоидальной форме) со сдвигом векторов между собой на 120 градусов.

Асинхронный двигатель, работающий по этой схеме, развивает наибольшую мощность по сравнению с тремя предыдущими вариантами.

Частота коммутации тиристоров подбирается экспериментально при наладке за счет выбора номиналов емкостей С4, С5, С6. Их номиналы зависят от мощности электродвигателя.

Емкость конденсаторов предварительно рассчитывают по формуле:

При номинальной частоте вращения ротора выставляют n=1.

Резисторы R3 и R4 после окончания настройки устройства демонтируют, а вместо R4 запаивают конденсатор с емкостью 0,68 микрофарад.

Затем к точкам A и B припаивают регулировочный резистор на 15 килоом. Его назначение — точное выставление частоты вращения ротора у двигателя.

Все четыре схемы, которые я привел, не содержат дефицитных деталей и могут быть собраны в домашних условиях людьми с начальным уровнем навыков электрика.

Для продвинутых мастеров могу порекомендовать схему, по которой выполнил подключение трехфазного двигателя к однофазной сети без конденсаторов на современной электронной базе владелец сайта Радиокот.

Он фактически собрал частотный преобразователь, которому отдал много времени. К тому же простым паяльником и обычным цифровым мультиметром там отделаться не получится. Нужны практические навыки, специальный инструмент, осциллограф для наладки.

Все это я написал, чтобы подвести вас к выводу: запустить асинхронный двигатель на 3 фазы в сеть 220 вольт без потерь мощности можно только через промышленный частотный преобразователь.

Рекомендую посмотреть два коротких видеоролика по этой теме и сравнить результат.

Видео владельца Kick Ass с самодельным регулятором по схеме В Голик.

Видео владельца Capricorn WorkShop о самом простом частотном преобразователе.

Выводы сделайте сами. А если остались еще вопросы и неясности, или заметили случайную ошибку, то воспользуйтесь разделом комментариев. Обязательно обсудим.

Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети

В этой статье рассмотрим подключение трёхфазного асинхронного двигателя к однофазной сети с помощью фазосдвигающего конденсатора, а также расчёт ёмкости пускового и рабочего конденсаторов, подключение трёхфазного двигателя «звездой» и «треугольником».

 Самый простой пуск трёхфазного двигателя в однофазной цепи возможен с помощью фазосдвигающего конденсатора, включённого в третью обмотку двигателя. КПД(коэффициент полезного действия) двигателя в этом случае будет около 60% (по сравнению с трёхфазным включением).

Важно

При пуске маломощного асинхронного электродвигателя ( до 500 Вт), или при пуске двигателя без нагрузки на его вал, можно ограничится использованием только, так называемого, рабочего конденсатора.

При пуске более мощных двигателей нужно использовать ещё и пусковой конденсатор, необходимый для разгона двигателя.

Схема включения двигателя в однофазную сеть

Подключение трёхфазного двигателя

В схеме обозначено:

• FU1, FU2 — предохранители.
• S1 — двухполюсный выключатель.
• S2 — переключатель направления движения вала двигателя (реверс).
• S3 — кнопка подключения пускового конденсатора (разгон двигателя).
• Сп — пусковой конденсатор.
• Ср — рабочий конденсатор.
• R1 — разрядный резистор.
• М — электродвигатель.

После включения выключателя S1 необходимо сразу нажать кнопку S3, после разгона двигателя (2-3 сек) кнопку отпустить.

Расчёт элементов схемы включения двигателя

Ёмкость рабочего конденсатора для данной схемы (соединение обмоток электродвигателя «треугольником») рассчитывается по следующей формуле:

Ср = 4800*I/U,  где

Ср — ёмкость рабочего конденсатора в мкФ;I — ток электродвигателя, А;U — сетевое напряжение(220 В).

При соединении обмоток электродвигателя «звездой» ёмкость рабочего конденсатора определяется по формуле:

Ср = 2800*I/U , обозначения те же.

Если неизвестен ток электродвигателя, но известна мощность, то ток можно рассчитать по формуле:

I = P/(√3*U*ɳ*cosφ) , где

P — мощность электродвигателя, Вт;ɳ — КПД электродвигателя;cosφ — коэффициент мощности.

Приблизительно можно принять ɳ=0,6, cosφ = 0,8. Тогда формула упростится и примет вид:

I = P/(0,83*U).

Ёмкость пускового конденсатора должна быть в 2-3 раза больше ёмкости рабочего.

Нужную ёмкость конденсатора можно собрать из нескольких, имеющихся в наличии конденсаторов, как это сделать описано здесь. Лучше всего применять металлобумажные или плёночные конденсаторы. Рабочее напряжение конденсаторов не ниже 300В.

  В некоторых статьях предлагают использовать электролитические конденсаторы, соединив пару конденсаторов минусовыми выводами и зашунтировав их диодами.

Я не рекомендую этого делать, так как при выходе из строя диода (при его электрическом пробое), через электролитический конденсатор потечёт переменный ток и он скорее всего взорвётся из-за нагрева.

Совет

Разрядный резистор R1 служит для разряда пускового конденсатора после его отключения. Можно обойтись и без него, но тогда следует помнить, что на устройстве может остаться опасное напряжение, даже после его выключения. Можно взять резистор сопротивлением 0,5 — 1 мОм, на мощность рассеяния не ниже 0,5 Вт.

Все выключатели и предохранители должны выдерживать рабочий ток электродвигателя.

Советы: лучше всего использовать соединение «треугольником», при соединении обмоток «звездой» значительная часть мощности двигателя теряется.

На шильдике двигателя указывается схема соединения обмоток, возможность её изменения и  рабочее напряжение обмоток. Например:  ∆/Ү  220/380 обозначает, что обмотки электродвигателя могут быть подсоединены либо «треугольником» на 220 В, либо «звездой» на напряжение 380В.

Обозначение Ү  380 — говорит о том, что обмотки подсоединены по схеме «звезда» и рассчитаны на 380 В и в распредкоробку двигателя выведено всего три провода. Тут придётся подключать по схеме «звезда», потеряв мощность.

Можно конечно залезть внутрь двигателя и вывести недостающие концы в распредкоробку, но это работа уже для специалиста.

Если вам помогла эта статья, то вы можете поделиться ей со своими друзьями, нажав кнопки социальных сетей, расположенные ниже.

Особенности конструкции и схема однофазного электродвигателя 220в.

Основные элементы двигателя однофазного типа – это ротор и статор. Первая комплектующая во время эксплуатации подвижна, вторая находится в состоянии покоя. Статор оснащён двумя типами обмотки: основная и вспомогательная. Иначе их называют рабочая и пусковая. Оба вида расположены под углом в 90 градусов в сердечнике и надёжно закреплены в пазах.

Основная обмотка составляет большую часть, а вспомогательной отводится всего 30–35%. Что касается конструкции ротора, он представляет собой стержни из цветных металлов. На торцах элементы замкнуты специальными кольцами. Свободное пространство между стержнями заполнено сплавом алюминия. Из-за своего полого вида специалисты и конструкторы назвали ротор 1-фазного мотора «беличьей клеткой».

Как подключить 3х фазный двигатель на 380 в: схема подключения электродвигателя

Перейти к содержанию

Search for:

Статьи об энергетике

На чтение 5 мин. Просмотров 627 Опубликовано 24.06.2021

Содержание

1. Особенности двигателя
2. Определение схемы
3. Как подключить электродвигатель с 380 на 220 В?
4. Конденсаторы
5. Пускатель
6. Реверс
7. Без конденсаторов

Те, кто на постоянной основе работает с электрикой, знают, что трехфазные двигатели являются более удобными, чем однофазные на 220 Вт. Если в обычном гараже при этом есть питающий кабель на 3 фазы, то разумней  выгодней всего поставить станок на 380 Вт.

Особенности двигателя

Перед тем, как подключить трехфазный двигатель, стоит разобраться с его конструктивными особенностями. В основе устройства две крупные детали: подвижный ротор и статический статор.

У второй части есть выемка, куда ложится обмотка. При ее расположении продумывают все моменты, чтобы она не мешала остальным деталям. Угловое расстояние при этом оставляют примерно в 120 градусов. Благодаря обмотке появляется две пары полюсов. От их количества меняется частота вращения ротора, а также его мощность и КПД.

Когда происходит подключение трехфазного двигателя, по обмоткам идет ток. За счет этого появляется магнитное поле, которое контактирует с обмоткой и приводит элемент в действие. За счет этих процессов появляется усилие, оно запускает подвижную часть, влияя на нее через разные промежутки времени.

Если схема подключения электродвигателя предполагает наличие только одной фазы и при этом не проводится дополнительная подготовка, то ток пройдет через одну обмотку. Силы воздействия окажется недостаточно для смещения ротора и поддерживания оборотов. По этой причине используют разные виды конденсаторов, которые поддерживают 3х-фазный двигатель на стабильной динамике.

Определение схемы

Если не разобраться с тем, как соединяются между собой фазы обмоток, то включить устройство не удастся. В электродвигателях на 3 фазы соединение происходит в треугольник или звезду, иногда эти методы комбинируют между собой.

Все основные параметры устройства указаны на шильде, поэтому по ней чаще всего определяют возможности мотора. Помимо технических параметров там есть номинал рабочего напряжения. Среди обозначений есть параметры подключения двигателя на 220/380 В. Многое здесь зависит от производителя, иногда указывают обозначения сразу для треугольника и звезды, это предпочтительный вариант.

Шильд есть не на всех двигателях, иногда подключение электродвигателя на 380 В невозможно только потому, что информация с таблички стерлась. В этом случае схему узнают после открытия блока. Когда под крышкой находятся 6 выводов с клеммными соединениями, тип обмотки определить проще всего. Модели с тремя выводами и внутренним способом подключения доставляют больше проблем. Тут для получения информации придется полностью разобрать мотор.

Как подключить электродвигатель с 380 на 220 В?

Схема подключения трехфазного двигателя зависит от конструкции устройства, требуемых характеристик, имеющихся нагрузок. Обычно для этого используют конденсаторы, но определить их количество удается не всем, поэтому мы перечислим несколько доступных вариантов.

Конденсаторы

Для запуска устройства потребуется пусковой и рабочий конденсатор. Первый используется редко, поскольку за счет емкости увеличивается напряжение в обмотке и создается большое усилие.

На рисунке показано, что создается однофазное напряжение, которое концентрируется между несколькими конечными элементами. Двигатель соединяется с двумя обмотками, а третья проходит через переключатели, которые воздействуют на конденсаторы.

Включение двигателя с 380 на 220 В происходит в несколько этапов:

1. После запуска устройства контакты SA1 и SA2 двигаются, поэтому по обмотке проходит ток.
2. Если отпустить кнопку пуска, то другой контакт замкнется. Фаза сместится на конденсатор С1. Первый контакт разомкнется и С2 перестанет работать.
3. Характеристики вернутся к номинальным значениям и двигатель заработает в обычном темпе.

В этом случае ротор вращается только в одну сторону, если используется сеть на 220 В. Для реверсивных движений придется поработать над точками подключения или выбрать другой метод.

Пускатель

При создании высокой пусковой и рабочей нагрузки лучше использовать контактор. Он защитит двигатель на 380 В от поломки и при этом зафиксирует требуемые показатели.

Включение происходит после нажатия пусковой кнопки. Она замыкает цепь и напряжение идет на основной конденсатор. Когда ток идет по катушке, то контакты К 1.1 и К 1.2 замыкаются. Первая пара используется для отключения электролинии, а вторая влияет на пусковую кнопку. После этого она отключается и цепь размыкается.

Реверс

В некоторых ситуациях используется не только прямое, но и обратное вращение двигателя, чтобы при подключении сохранялась последовательность смены напряжения. Некоторые вручную влияют на деталь, но это подходит только для единичных случаев. Когда менять направление требуется по несколько раз в час, проще всего предусмотреть автоматический реверс.

Для этого используется коммутатор с несколькими контактами, которые имеют обратную логику. Схему подбирают в зависимости от технических особенностей устройства. Некоторые используют для этого поворотный переключатель или тумблер, который ставят на место пусковой кнопки.

Схема остается такой же, как при включении конденсаторов. Разница заключается только в наличии двух положений у переключателя (SA). В дном из них напряжение передается с фазы на конденсатор, а во втором оно переходит от проводника. При использовании тумблера происходит чередование обмоток, за счет этого быстро появляется противоположное направление.

Без конденсаторов

Некоторые предпочитают подключать двигатель без каких-либо емкостных элементов. Для этого просто разводят полупроводниковые ключи транзистором, чтобы мощность оставалась стабильной.

После этого напряжение подключается к двум точкам мотора. Затем напряжение идет на третью точку и переходит на времязадающую цепочку. Интервал сдвига регулирует магазин сопротивления обычным бегунком, затем конденсатор пропускает сигнал на симистор. Если работа проходит на высоких оборотах, то используется два симистора и несколько времязадающих элементов.

Независимо от выбранного метода пусковая кнопка иногда перестает работать. Проблемы с ней возникают в 70% случаев, но для их решения достаточно почистить контакты, поскольку они подгорают при появлении высокого напряжения.

Adblock
detector

Подключение двигателя 380 на 220 через конденсаторы. Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети без потери мощности

Что такое трехфазный ток?

Большинство асинхронных двигателей работает от трехфазной сети, поэтому изначально рассмотрим понятие трехфазного тока. Трехфазный ток или трехфазная система электрических цепей – это система, состоящая из трех цепей, в которой действуют электродвижущие силы (ЭДС) одинаковой частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 1/3 периода(φ=2π/3) или 120°.

Большинство производственных генераторов построено на основе трехфазной генерации тока. По сути, в них используют три генератора переменного тока, которые располагаются относительно друг друга под углом 120°.

Схема с тремя генераторами предполагает, что из данного устройства будут выводиться 6 проводов (по два на каждый генератор переменного тока). Однако на практике видно, что бытовые, да и промышленные сети приходят к потребителю в виде трех проводов. Это делается в целях экономии электропроводки.

Катушки генераторов соединяют таким образом, что на выходе получается 3 провода, а не 6. Также данная коммутация обмоток генерирует ток мощностью 380В, вместо привычных 220В. Именно такую трехфазную сеть привыкли видеть все пользователи.

ИНФОРМАЦИЯ: Первая система трехфазного тока на шести проводах была изобретена Николой Тесла. Позже ее усовершенствовал и развил М. О. Доливо-Добровольский, который впервые предложил четырех и трех проводную систему, а также провел череду экспериментов, где выявил ряд преимуществ данной коммутации.

Большинство асинхронных двигателей работают от трехфазной сети. Рассмотрим подробнее, как устроена работа данных агрегатов.

Общие правила

Прежде чем подключить электродвигатель, нужно обязательно уточнить его номинал. Если напряжение превысит расчетное – наступит перегрев обмоток, если оно будет низким – его не хватит для запуска.

Данное значение присутствует в маркировке, чаще всего в двух показателях верхнего и нижнего пределов: 660/380, 380/220 и 220/127 вольт.

Номинал должен совпадать со схемой, по которой выполнено соединение обмоток. Подключение «звезда» объединяет их концы в одной точке, а фазы соединяются с выводами катушек. Здесь используется больший номинал напряжения, отмеченный в маркировке. По схеме «треугольник» выполняется последовательное соединение концов между собой. Образуется полностью замкнутый контур. В данном случае уже используется меньшее значение напряжения. Подключение агрегатов выполняется разными способами, в том числе и смешанным.

Решая, как подключить трехфазный двигатель на 220 вольт, следует помнить, что его нельзя просто взять и подключить к обычной сети. Вал не будет вращаться поскольку отсутствует переменное поле, поочередно воздействующее на ротор. Проблема разрешается путем смещения тока и напряжения в обмотках фаз. Для получения желаемого результата, выполняется подключение двигателя через конденсатор, из-за которого напряжение начинает отставать до минус 90 градусов.

В любом случае полноценно сместить напряжение и сделать 380 вольт из 220 не удастся, поэтому его КПД составит от 30 до 50% в зависимости от схемы подключения обмоток.

В таких режимах двигатель включается только под нагрузкой, а периоды холостого хода сокращаются до минимума. Несоблюдение правил приведет агрегат к выходу из строя.

Необходимые инструменты и комплектующие

Любой монтаж вышеперечисленных схем потребует минимальных знаний электротехники, а также навыков работы с радиоэлектроникой и пайкой мелких деталей.

Из инструментов потребуется:

1. Набор отверток для сбора/разбора блока управления двигателя. Для старых двигателей лучше подбирать мощные плоские отвертки из хорошей стали. За длительное время работы двигателя болты в корпусе могут «прикипеть». Для их откручивания потребуется немало сил и хороший инструмент.
2. Пассатижи для обжатия проводов и других манипуляций.
3. Острый нож для снятия изоляции.
4. Паяльник.
5. Канифоль и припой.
6. Индикаторная отвертка для поиска фазы, а также индикации разрыва на кабеле.
7. Мультиметр. Один из основных диагностирующих устройств.

Также потребуются радиодетали:

• Конденсаторы.
• Кнопка пуска.
• Магнитный пускатель.
• Тумблер реверса.
• Контактная плата.

Перечисленных инструментов и радиокомпонентов хватит для сборки представленных выше схем.

ВАЖНО: Не подключайте двигатель в сеть, не проверив работу собранной схемы. Ее можно протестировать при помощи мультиметра. Это убережет технику от короткого замыкания.

Способы подключения

Теперь стоит рассмотреть способы подключения асинхронного двигателя к бытовой сети. Всего 4 и их можно комбинировать!

С конденсатором

При использовании мотора мощностью до 1500 Вт можно устанавливать только один конденсатор – рабочий. Чтобы вычислить его мощность, воспользуйтесь формулой:

Сраб=(2780*I)/U=66*P.

I – рабочий ток, U – напряжение, Р – мощность двигателя.

Чтобы упростить расчет, можно поступить иначе – на каждые 100 Вт мощности необходимо 7 мкФ емкости. Следовательно, для двигателя 750 Вт нужно 52-55 мкФ (нужно поэкспериментировать немного, чтобы добиться нужного смещения фазы).

В том случае, если нет в наличии конденсатора нужной емкости, нужно соединить параллельно те, которые имеются, при этом используется такая формула:

Собщ=C1+C2+C3+…+Cn.

Пусковой конденсатор необходим при использовании двигателей, мощность которых свыше 1,5 кВт. Пусковой конденсатор работает только в первые секунды включения, чтобы дать «толчок» ротору. Он включается через кнопку параллельно рабочему. Другими словами, с его помощью сильнее сдвигается фаза. Только таким образом можно подключить двигатель 380 на 220 через конденсаторы.

Суть использования рабочего конденсатора – это получение третьей фазы. В качестве первых двух используются ноль и фаза, которая уже есть в сети. Проблем с подключением двигателя возникнуть не должно, самое главное – прячьте конденсаторы подальше, желательно в герметичный крепкий корпус. Если элемент выйдет из строя, он может взорваться и нанести вред окружающим. Напряжение конденсаторов должно быть не менее 400 В.

Как выбрать конденсатор

Есть несколько нюансов, которые касаются количества подсоединяемых конденсаторов.

1. Если мощность электромотора не превышает 1,5 кВт, то в схему можно устанавливать один рабочий конденсатор.
2. Если же двигатель сразу при пуске работает под нагрузкой или его мощность превышает 1,5 кВт, тогда в схему придется установить два конденсатора: рабочий и пусковой. Оба элемента в схему вставляются параллельно. При этом последний будет работать только при запуске мотора, после чего он автоматически отключается.

По сути, схема подключения электродвигателя запитана на кнопку «Пуск» и на тумблер отключения питания. Чтобы запустить мотор, необходимо нажать на кнопку «Пуск» и удерживать ее до полного включения двигателя. Это можно контролировать даже на слух.

Подключение трехфазного двигателя в сеть 220В через конденсатор

Иногда есть необходимость, чтобы электродвигатель работал то в ту, то в другую сторону. Это тоже несложная схема, в которую необходимо установить дополнительный тумблер переключения направления вращения ротора.

Один конец тумблера (основной) запитывается на конденсатор, второй на ноль, третий на фазу.

Если при такой схеме подключения мотор набирает слабо обороты, или его мощность снижается, то придется установить дополнительно пусковой конденсатор.

Емкость конденсатора

Есть несколько параметров устанавливаемых в электродвигатель конденсаторов, которые придется рассчитывать под необходимый номинал мощности мотора. И один из них – это емкость. Чтобы ее определить, можно воспользоваться несколькими формулами.

• Формула: C=2800x(I/U) – если схема подключения треугольник. И C=480x(I/U) – если звезда. При этом «I» — это сила тока, которую можно замерить электрическими клещами, «U» — это напряжение в сети переменного тока.
• Формула: C=66xP, где «P» – мощность движка.

Есть более простой вариант определения емкости, в нем присутствует соотношение – на каждые 1,0 кВт мощности необходимо присоединять 70 мкФ. Кстати, в данном случае приходится именно подбирать.

Поэтому рекомендуется использовать конденсаторы разной емкости. Подключая их в схему, производится запуск движка, который должен работать корректно. Если необходимо уменьшить или увеличить емкость, то добавляется или уменьшается один из конденсаторов.

Внимание! При сборке схемы, необходимо проверять силу тока в обмотках. Она должна быть меньше, чем номинал данного показателя.

Что касается емкости пускового конденсатора, то он должен быть в 2,5-3,0 раза больше, чем у рабочего.

Тип конденсаторов

Какие же конденсаторы используются при подключении электродвигателя 380 на 220 вольт? Чаще всего это марки КБП, МБГП, МПГО, МБГО, все они бумажного типа в герметичном металлическом корпусе. У всех этих типов есть один недостаток – большие габаритные размеры при небольшой емкости. Поэтому связка из нескольких изделий – достаточно большая, что неудобно во всех отношениях.

Есть на рынке так называемые электролитические конденсаторы.

• Во-первых, у них другая схема подключения двигателя 380В в сеть переменного тока. Сюда добавляются диоды и резисторы, что усложняет схему.
• Во-вторых, вышедший из строя диод становится причиной того, что через конденсатор начинает перемещать ток большой силы. Конечный результат – взрыв последнего.

Полипропиленовые конденсаторы CBB.

И третий тип конденсаторов – это полипропиленовые элементы металлизированного типа, марка СВВ. Их форма может быть круглой или пластинчатой. Приборы высокого качества, небольших размеров и большой емкости. Их-то и рекомендуют сегодня устанавливать специалисты, когда стоит вопрос, как подключить электродвигатель 380 вольт на 220.

Напряжение конденсатора

Рабочее напряжение – один из основных параметров, на которые надо обязательно обращать внимание. Здесь две позиции:

• Конденсатор с большим напряжением (от номинального) стоит дорого и имеет большие размеры. Установленный на электродвигатель он изменит размеры последнего, что не всегда удобно.
• С меньшим напряжением. Эта ситуация приведет к перегреву прибора, и даже к взрыву.

Поэтому совет: умножаете напряжение в сети на 1,15 – это и будет напряжение конденсатора.

С реверсом

Подключение двигателя с реверсом пригодится, если вы собираете, например, токарный станок по дереву. Сделать обратный ход не сложно, нужно лишь поменять местами пары «фаза-сеть» и «фаза-конденсатор».

Справится с этим переключатель-пакетник однополюсного типа.

Используя пускатель

Если изначально известно, что агрегат обладает значительными нагрузками – пусковой и рабочей – рекомендуется подключить электродвигатель с 380 на 220 вольт с использованием контактора или магнитного пускателя.

Использование пусковых устройств повышает надежность коммутации, а в ходе эксплуатации защищает устройство от возможных аварий.

Включение производится простым нажатием пусковой кнопки. В результате, наступает замыкание цепи, управляющей катушкой пускового устройства. Напряжение поступает к пусковому конденсатору Спуск.

Ток, протекающий по катушке К1, вызывает замыкание контактов К1.1 и К1.2. Контакты К1.1 замыкают линию, питающую двигатель, а контакты 1.2 осуществляют шунтирование пусковой кнопки, возвращая ее в отключенное положение. После этого, цепь, питающая пусковой конденсатор, оказывается разомкнутой. С помощью этого устройства очень просто сделать из 220 вольт 380, превратив трехфазное устройство в однофазный агрегат.

Без конденсатора

Если не планируется подключение конденсатора к двигателю или его нет, то можно обойтись и так. Для этого понадобится транзисторный ключ.

Схема без конденсатора для электродвигателя выглядит так как на фото выше, а работает следующим образом:

1. Напряжение из сети подается на 2 входные точки.
2. На третий вход напряжение идет из связки конденсатор-резистор (R-C), что задает время.
3. Между 2 резисторами R устанавливается переключатель, чтобы регулировать сдвиг фазы.
4. Транзистор VS1, при наполнении конденсатора, открывает ключ VS2. Получается, что ток двигается плавно и не происходит пульсаций.

При подключении электродвигателя 380 на 220 через ключи могут возникнуть проблемы с поиском этих самых транзисторов. Поэтому конденсатор все еще остается самым удобным вариантом.

Как правильно выбрать схему подключения

Трёхфазные электромоторы подключаются по двум основным схемам:

• схема типа «звезда»;
• схема типа «треугольник».

Обе имеют как недостатки, так и преимущества. Подключение по типу «звезда» позволяет добиться наиболее плавного пуска двигателя, но снижает его номинальную мощность на 30%.

В противоположность «звезде» тип «треугольник» позволяет мотору развить полную мощность, но нагружает его обмотку. Высокая токовая нагрузка обмотки вызывает её нагрев и может спровоцировать пробой изоляции, что приведёт мотор в негодность.

На выбор схемы подключения влияет также происхождение двигателя. Моторы иностранного производства предназначены для эксплуатации в электрических сетях с напряжением 400/690 вольт. Если такие двигатели запитать по схеме «звезда» это приведёт их в негодность.

В отечественных моторах схема «звезда» может быть предустановлена на заводе. Это легко определяется по количеству выводов обмоток в распаячной коробке: если их три – схема «звезда» реализована в двигателе заводским методом, а если шесть – двигатель может быть подключен по любой из типовых схем. В распаячных коробках последних может не быть указания на контакты, являющиеся началами и концами обмоток статора. Определить пары контактов каждой обмотки можно, прозвонив контакты с помощью мультиметра.

Применение автоматики позволяет реализовать комбинированную схему подключения, сочетающую в себе преимущества обеих типовых схем, обеспечивающую плавный и последующий автоматический переход на полную мощность через заданное время.

Для обеспечения работы по схеме «звезда-треугольник» используются три пускателя. При включении первого пускателя реле времени подключает третий пускатель. После выхода двигателя на полную мощность реле времени отключает подачу напряжения на третий пускатель, одновременно подключая второй.

Подключение по такой схеме не предусматривает возможности реверсивной работы двигателя.

Включаемся в однофазную сеть

Итак, осталось только глубинно рассмотреть, как подключить контактор по выше указанным схемам.

Начать стоит с треугольника. Вот самая простая схема подключения:

На ней видно, что один провод от сети идет на конденсатор. Его можно припаять прямо к выходу. От этого же контакта провод идет на средний вход коробки подключения мотора.

Второй провод от сети идет на крайний левый контакт. Обратите внимание, что разницы нет, какой провод вести на конденсатор, а какой на двигатель, ведь в розетках переменное напряжение. Оставшийся выход на конденсаторе необходимо соединить с оставшимся входом на двигателе.

Теперь в электрической коробке необходимо замкнуть выходные и входные контакты. Делается это просто: шиной или проводом. На схеме их соединение закрашены черным цветом.

Со звездой ситуация обстоит еще проще. Строится схема вот так:

Перед тем, как подключить конденсатор к электродвигателю 220в, лучше поставить хороший пакетник. «звезда» может отключать электричество, если двигатель сильно нагрузить.

Для начала нужно найти фазу и ноль – здесь это важно. Понадобится мультиметр, который необходимо включить в положение «переменное напряжение 220». Теперь вставьте красный щуп в отверстие на розетке, а второй прислоните к стене или заземлительному контакту. Если показывает «220» – значит тот провод, которого касаются щуп, фазный. Если на экране «-220» — вы нащупали ноль.

Фаза идет в пакетник, где разделяется. Один проводок нужно пустить на Н1, а второй на блок конденсаторов. Ноль сразу идет на Н3. Конденсаторы через переключатель соединяются последовательно.

Оставшийся контакт идет на Н2. На этом подключение двигателя 380 на 220 можно считать завершенным.

Как правильно провести подключение электродвигателя 380 на 220 вольт

В домашнем хозяйстве на участке нередко приходится пользоваться электродвигателями, которые работают от трехфазной сети на 380 вольт. И если три фазы к участку подведены, то проблем с подключением электрического мотора не возникает.

А что делать в том случае, если на участок заходят всего два провода (ноль и фаза), то есть на участок подается однофазное напряжение 220 вольт? Выход один – провести подключение электродвигателя 380 на 220 В, для чего можно воспользоваться разными схемами.

Схема подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Сразу же оговоримся, что оптимальный вариант подключение электрического двигателя, работающего на 380В, к трехфазной сети. Это обеспечит и номинальную мощность прибора, и номинал вращения, отсюда и эффективность работы агрегата. Поэтому любое вмешательство в параметры создает условия снижения качества эксплуатации.

Что учесть

Переделка с 380 на 220 имеет смысл, если речь идет об эл/двигателе сравнительно небольшой мощности – до 2,5, но не более (это максимум) 3 кВт. В принципе, ограничений по данной характеристике нет. Но при этом, скорее всего, понадобится провести ряд мероприятий и потратить некоторую сумму денег и время.

• Переложить вводной кабель эл/питания, к тому же придется заниматься согласованиями с поставщиком электроэнергии в плане повышения лимита. Не следует забывать, что для частных домовладений установлен предел эн/потребления; как правило, в 15 кВт. «Впишется» ли в него новая нагрузка в виде мощного электродвигателя? Выдержит ли ее изначально заложенный кабель?
• Для такого прибора нужно прокладывать отдельную линию от силового щита и ставить индивидуальный автомат, как минимум. Просто так подключить его через розетку вряд ли получится; лучше не экспериментировать.

• Практика переделок показывает, что даже если все сделано грамотно, возникнет еще одна проблема, с запуском. «Старт» мощного электродвигателя будет тяжелым, с длительной раскачкой, бросками напряжения. Такая перспектива мало кого устроит, тем более, если что-то собирается не на загородном участке, а на территории, прилегающей к жилому строению. Пока будет функционировать самодельная установка на основе этого двигателя, начнутся сбои в работе бытовых приборов. Проверено, и не раз.
• Порядок работы по переделке зависит от внутренней схемы электродвигателя. В некоторых моделях в клеммную коробку выводится всего 3 провода, в других – 6.

В чем разница? В первом случае обмотки уже соединены по одной их традиционных схем – «звездой» или «треугольником», поэтому для маневра (в плане модификации) возможностей несколько меньше.

Вариантов немного – оставить изначальное включение или произвести разборку двигателя и перекоммутировать вторые концы. Если же выведены все шесть, то можно их соединять по любой из схем, без ограничений.

Главное – грамотно выбрать ту, которая будет оптимальной для конкретной ситуации (мощность электродвигателя, специфика его применения).

Схема

Учитывая, что мощность электродвигателя небольшая (значит, не придется при пуске его «срывать»), а запитывать его планируется от сети 220, то оптимальной схемой является «треугольник». То есть, здесь не нужно ориентироваться на высокие пусковые токи (их не будет), а потеря мощности практически сводится к нулю (можно не учитывать). Все сказанное наглядно демонстрирует рисунок.

Если в электродвигателе схема изначально собрана по «треугольнику», то переделывать в нем вообще ничего не нужно.

Расчет рабочих емкостей

Так как вместо 3-х фаз теперь будет лишь одна, она и подается на каждую из обмоток, но с небольшим сдвигом синусоиды. По сути, включением конденсаторов производится имитация питания электродвигателя от источника 380/3ф. Формулы для расчетов рабочих конденсаторов показаны на рисунках ниже.

Примечание:

• Емкости к обмоткам электродвигателя подбираются не только по номиналу, но и по рабочему напряжению. Раз речь идет о переделке с 380 на 220, то Uр должно быть не меньше 400 В.
• Немаловажен и такой фактор, как разновидность конденсаторов. Во-первых, они должны быть однотипными. Во-вторых, только не электролитическими. Оптимально, бумажные; например, устаревшей серии КГБ, МБГ (и их модификации) или ее современные аналоги. Они удобны в креплении (имеются проушины) и легко выдерживают скачки температуры, тока, напряжения.

Наглядно весь процесс в действии можно посмотреть на видео:

На практике инженерными расчетами мало кто из людей сведущих занимается. Есть определенные пропорции, позволяющие довольно точно подобрать рабочий конденсатор к конкретному электродвигателю.

Соотношение легко запомнить: на каждые 100 Вт мощности «движка» – 7 мкф рабочей емкости. То есть, для изделия на 2 кВт понадобится в обмотки включить конденсаторы по 7 х 20 = 140 мкф.

В чем сложность? Найти емкость с таким номиналом вряд ли получится. Есть простое решение – взять несколько конденсаторов и соединить параллельно. В результате небольших вычислений несложно подобрать нужное их количество с суммарной емкостью требуемой величины. Тем, кто забыл школу, можно подсказать – при таком способе соединения конденсаторов их емкости складываются.

Пусковой

Эта емкость нужна не всегда. Она ставится в схему лишь в том случае, если при пуске на вал двигателя создается значительная нагрузка. Примеры – мощное вытяжное устройство, циркулярная пила. А вот для той же газонокосилки вполне хватит и рабочих конденсаторов.

Расчет простой – номинал Сп должен превышать Ср в 2,5 (плюс/минус). Здесь предельной точности не требуется; величина пусковой емкости определяется примерно. Дальнейший анализ работы электродвигателя на разных режимах подскажет, увеличить ее или уменьшить.

Кстати, это относится и к рабочим конденсаторам. Дело в том, что все расчеты априори предполагают, что электродвигатель новый, ни разу не бывший в эксплуатации. А так как переделываются в основном изделия б/у, то в процессе работы выяснится, что не устраивает пользователя. Вариантов много – плохой запуск, быстрый нагрев корпуса и так далее.

Как организовать реверс

Иногда необходимо изменять направление вращения вала без дополнительных переделок. Это вполне возможно и для электродвигателя на 380, переведенного на питание 220. Как видно из рисунка, ничего сложного в этом нет, понадобится лишь переключатель на 2 позиции.

Есть трехфазные электродвигатели, которые могут работать от 220 В. Их включение в домовую сеть имеет свою специфику – только «звездой». Дело в том, что каждая из обмоток рассчитана для 127, и при соединении «треугольником» они попросту сгорят.

Меры безопасности при подключении трехфазного двигателя напоминание

Существую общие правила, требующие соблюдения при решении задачи, как из 220 сделать 380 вольт для асинхронного двигателя на 380 В:

• Все подключения выполняются только с использованием отдельного автоматического выключателя.
• Решать задачу по двигателю 380 вольт, как подключить и опробовать его, должны люди, прошедшие специальное обучение. Всегда помнить о мерах электробезопасности.
• При наладочных работах под напряжением нужно пользоваться разделительным трансформатором.

Использование специального защищенного инструмента позволит не только быстро запустить двигатель, но и полностью обезопасить специалиста.

Полезные советы

1. Конденсаторы всегда сохраняют на своих выводах высокое напряжение, поэтому эти приборы всегда надо огораживать.
2. Работая с этими элементами, необходимо проводить их предварительную разрядку.
3. Нельзя проводить подключение электродвигателя мощностью более 3,0 кВт к сети переменного тока. Сгорят автоматы и другие приборы, включенные в схему обвязки.
4. Рабочее напряжение бумажных конденсаторов в два раза меньше от номинального, которое указано на их корпусе.

Видео

Источники

• https://remboo.ru/inzhenernye-seti/elektrika/podklyuchenie-trehfaznogo-dvigatelya. html
• https://electric-220.ru/kak-podkljuchit-trehfaznyj-dvigatel-na-220
• https://tokzamer.ru/elektromontazh/kak-podkljuchit-dvigatel-380-na-220-shemy-i-sposoby-podkljucheniya
• https://FB.ru/article/373816/dvigatel-na-podklyuchit-na-v-cherez-kondensatoryi-i-bez-kondensatorov
• https://orenburgelectro.ru/oborudovanie/dvigatel-380v-podklyuchenie-k-seti-220v-sovety-elektrika.html
• https://onlineelektrik.ru/eoborudovanie/edvigateli/kak-pravilno-provesti-podklyuchenie-elektrodvigatelya-380-na-220-volt.html
• https://kelmochka.ru/kak-podklyuchit-trehfaznyj-dvigatel
• https://orenburgelectro.ru/podklyuchenie/podklyuchenie-3h-faznogo-dvigatelya-na-220-sovety-elektrika.html
• https://SamElectric.ru/promyshlennoe-2/podklyuchenie-dvigatelya-zvezdoj-i-treugolnikom-shemy-i-primery.html

 

 

Как вам статья?

Павел

Бакалавр «210400 Радиотехника» – ТУСУР. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Написать

Пишите свои рекомендации и задавайте вопросы

Компоненты трехфазных конденсаторов | Valin

Основные компоненты 3-фазного конденсатора

Основные компоненты 3-фазного конденсатора ABB включают в себя:

Система защиты последовательности:

. Своиль -на каждую фазу устанавливаются восстанавливающие емкостные элементы. Эти элементы соединены по Y или Δ.

В случае пробоя диэлектрика неисправность устраняется испарением металлизированного слоя вокруг пробоя с незначительной потерей емкости и продолжением работы конденсатора!

Элементы с внутренней защитой

Уникальная система последовательной защиты, включающая конструкцию IPE (IPE — элементы с внутренней защитой), гарантирует, что каждый отдельный элемент может быть отключен от цепи в конце срока службы элемента.

Негорючий сухой вермикулитовый наполнитель

Вермикулит представляет собой сухой гранулированный изоляционный материал, твердый, инертный и огнеупорный. Этот материал заполняет все открытые пространства в корпусе, чтобы изолировать элементы конденсатора и исключить свободный кислород.

Разрядные резисторы

Разрядные резисторы (по одному на каждую фазу) рассчитаны на безопасный разряд конденсатора до напряжения менее 50 вольт за одну минуту или меньше, как того требует NEC.

Клеммные шпильки

Большие клеммные шпильки расположены внутри корпуса в верхней части конденсатора для быстрого и простого подключения кабелей.

Корпус

Все корпуса АББ изготовлены из сварной толстолистовой стали. Доступные типы корпусов: NEMA 1 для помещений, непроницаемые для наружного применения и пыленепроницаемые для помещений. (RAL 7032, Бежевый)

Что такое элемент из металлизированной пленки?

Металлизированная пленка представляет собой микроскопически тонкий слой проводящего материала (называемого электродом), обычно алюминия или цинка, на нижележащем слое изолирующей пленки. Толщина электрода в среднем составляет всего 0,01 мкм, в то время как толщина изолирующей (полипропиленовой) пленки составляет от 5 до 10 мкм в зависимости от расчетного напряжения конденсатора (чем выше номинальное напряжение, тем толще изолирующая пленка).

Преимущества металлопленочных элементов

Два электродных слоя разделены одним слоем изолирующей пленки. Тысячи этих слоев плотно намотаны вокруг сердечника таким образом, что край одного электрода открыт с одной стороны элемента, а край другого электрода открыт с другой стороны элемента. См. рис. 1 и 2.

Затем провода подсоединяются к каждой стороне элемента. Элемент помещается в контейнер, а затем заполняется затвердевающим защитным герметиком.

Самовосстанавливающаяся конструкция

Самовосстановление относится к процессу, при котором короткое замыкание между электродами испаряет электрод вокруг места повреждения до тех пор, пока неисправность не будет устранена. Элемент продолжает функционировать с незначительной потерей производительности.

Низкие внутренние потери

Благодаря высокой диэлектрической эффективности металлизированной пленки внутренние потери чрезвычайно малы. Потери в конструкции с металлизированной пленкой АББ ограничены 0,5 Вт на кВАр, включая потери на разрядных резисторах.

Малый размер элемента

Из-за тонкого электрода и диэлектрика металлизированные пленочные элементы имеют небольшие размеры и компактные размеры, что приводит к меньшим и более мощным конденсаторам.

Емкость элемента любой конструкции обратно пропорциональна расстоянию между электродами. Другими словами, если расстояние между проводящими поверхностями сократить вдвое, эффективная емкость удвоится в дополнение к уменьшению физического размера элемента вдвое.

Подробнее о самовосстанавливающихся элементах

«Самовосстановление» — это уникальная характеристика конденсаторов с металлизированными электродами. У всех конденсаторов обычно возникает пробой изоляции в результате совокупного воздействия температуры, скачков напряжения, примесей в изолирующей среде и т. д. Когда это происходит в неметаллизированной конструкции, происходит короткое замыкание электродов, и конденсатор перестает работать. производство реактивной мощности. Однако в блоке с металлизированной пленкой АББ эти отдельные пробои изоляции не означают отключения конденсатора. Неисправности самовосстанавливаются, и конденсатор продолжает работать.

Рис. 3. Короткое замыкание двух электродов через дефект в диэлектрическом слое.

Проводящий электрод очень тонкий; когда короткое замыкание возникает в результате повреждения изолирующего диэлектрика, тонкий электрод испаряется вокруг места повреждения. Это испарение продолжается до тех пор, пока между неисправными электродами не возникнет достаточное расстояние, чтобы преодолеть уровень напряжения.

На рис. 4 показано «самовосстановление». Слои электродов в области, где произошло короткое замыкание, испарены, что исключает короткое замыкание.

Весь процесс самовосстановления занимает «микросекунды», а количество потерянного электрода ничтожно мало по сравнению с общей площадью поверхности элемента. В результате блок с металлизированной пленкой может самовосстанавливаться сотни раз в течение своего долгого срока службы и при этом сохранять практически всю свою номинальную емкость.

Система последовательной защиты IPE

Самовосстанавливающиеся металлизированные пленочные конденсаторы АББ будут иметь более длительный срок службы, чем их обычные аналоги из фольги, по вышеуказанной причине. Однако накопленные эффекты времени, температуры, скачков напряжения и т. д. в конечном итоге влияют на срок службы конденсатора.

Система последовательной защиты АББ с запатентованной конструкцией элементов с внутренней защитой (IPE) обеспечивает повышенную защиту объектов и персонала, недостижимую при использовании конденсаторов других конструкций. Эта проверенная конструкция обеспечивает самовосстановление в течение всего срока службы конденсатора, чтобы обеспечить максимальную продолжительность надежной работы и по-прежнему обеспечивать защиту от короткого замыкания в каждом элементе, когда самовосстановление больше не может продолжаться. Это достигается сочетанием уникальной конструкции обмотки и внутренней плавкой вставки (см. рис. 5) внутри каждого элемента, которая безопасно и выборочно отключает каждый отдельный элемент. Конденсаторы АББ не используют механические прерыватели давления, а дополнительные сетевые предохранители имеют недостатки, связанные с такой конструкцией.

Рис. 5

Что такое разрядные резисторы?

Поскольку все элементы конденсатора накапливают электроэнергию, как батарея, конденсатор будет поддерживать почти полный заряд, даже если он не находится под напряжением. Поскольку это потенциально опасно для ничего не подозревающего персонала предприятия, который может осматривать клеммы конденсатора и проводку, между всеми клеммами подключены разрядные резисторы. Когда конденсатор отключен, эти разрядные резисторы разряжают элементы конденсатора от накопленного электрического заряда. Однако рекомендуется, чтобы клеммы конденсатора ВСЕГДА замыкались накоротко, прежде чем прикасаться к клеммам.

Какое значение имеет конструкция сухого типа?

Конденсаторы низкого напряжения АББ не содержат свободных жидкостей и заполнены уникальным негорючим гранулированным материалом, называемым вермикулитом. Устранены опасения по поводу окружающей среды и персонала, связанные с утечкой или воспламеняемостью обычных маслонаполненных агрегатов; и квар для квара, блоки, заполненные вермикулитом, весят на 30–60% меньше, чем их аналоги, заполненные маслом.

Вермикулит обычно используется в Соединенных Штатах в качестве изоляционного материала для стен и потолков новых зданий. Его свойства были тщательно задокументированы и признаны идеальным материалом с точки зрения безопасности и защиты окружающей среды.

На пути к экономичному однофазному двигателю

Энергетика и энергетика
Том 5 № 9 (2013 г.), Артикул: 39781, 13 стр. DOI: 10.4236/epe.2013.59058

Mahdi Alshamasin

Факультет инженерных технологий, Прикладной университет Аль-Балка, Амман, Иордания

Электронная почта: [email protected]

Copyright © 2013 Mahdi Alshamasin. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Поступила в редакцию 06.09.2013 г.; пересмотрено 6 октября 2013 г. ; принято 13 октября 2013 г.

Ключевые слова: Производительность конденсаторного двигателя; Основная фаза; сбалансированная работа; симметрия; схемы подключения; контроль параметров балансировки; реактивные элементы; фактор силы; КПД

АННОТАЦИЯ

Изучение баланса работы однофазных асинхронных двигателей представляет интерес в связи с необходимостью снижения потребляемой мощности и увеличения ресурса двигателей. В статье основное внимание уделяется улучшению характеристик двигателя за счет балансировки работы фаз статора для наиболее распространенных схем подключения однофазных асинхронных двигателей с конденсатором (SPCRIM) и трехфазных асинхронных двигателей (TPIM), работающих от однофазного питания ( СПС). Поэтому используется математическая модель для балансировки работы двигателя путем изменения частоты питающего напряжения. Исследованы характеристики параметров балансировки, представлены различные методы балансировки двигателей и проведено сравнение этих методов балансировки.

1. Введение

В настоящее время требуются экономичные однофазные двигатели, так как из-за широкого использования этих двигателей в таких сферах жизни, как: бытовая, сельскохозяйственная, промышленная и т. д., потребляется огромное количество энергии [1-3]. ].

Благодаря повышению производительности однофазных двигателей фермы, нефтяные скважины, дома и отдаленные мастерские, имеющие только однофазную линию, не должны устанавливать дорогие трехфазные линии или прибегать к дорогостоящим инверторам или дизельным насосам. Кроме того, во многих случаях может потребоваться использование трехфазного асинхронного двигателя в однофазной системе питания. Например, были обнаружены технические и экономические преимущества первоначальной установки системы с однопроводным заземлением (SWER) для электрификации сельских районов в отдаленных и холмистых районах [4].

Для однофазного асинхронного двигателя с конденсатором (SPCRIM) и трехфазного асинхронного двигателя (TPIM), работающего от однофазного источника питания (SPS), ток полной нагрузки может иметь коэффициент мощности, близкий к единице, что снижает трансформаторы энергетической компании и потери при распределении. При сбалансированной работе двигателей КПД однофазных двигателей может превышать 90%. Таким образом, производительность однофазного двигателя может быть улучшена и стать конкурентоспособной по сравнению с трехфазным двигателем на трехфазной линии. Использование SPCRIM — лучший выбор для конкуренции с трехфазными двигателями; в то время как рабочий конденсатор может улучшить КПД двигателя, пусковой момент и коэффициент мощности. Кроме того, использование дополнительных реактивных элементов приводит к надежной балансировке двигателя, что обеспечивает отличные рабочие характеристики двигателя [5].

В действительности, СПКРИМ и ТПИМ, питаемые от СИП, страдают от нагрева за счет эллиптического поля, вызванного асимметрией фазных нагрузок [6]. Неравномерная работа фаз статора этих двигателей негативно отражается на температуре обмотки, коэффициенте мощности и КПД двигателя [7,8]. Поэтому устранение асимметричного действия имеет большое теоретическое и практическое значение.

Условные схемы подключения СПКИМ и ТИМ, работающих от СИП [9,10] при постоянном значении емкости в цепи статора, питаемой напряжением постоянной частоты, не способны обеспечить сбалансированную работу фаз статора во всем диапазоне скольжения двигателя [11]. Это связано с эллиптичностью вращающегося поля, которое принимает круглую форму только при определенных условиях. В этом случае балансировка возможна только при определенном значении скольжения, а колебания нагрузки вызовут разбалансировку двигателя и вызовут нагрев его обмоток [12]. Устранение несимметрии фазных нагрузок возможно следующими способами:

1) Использование фазосдвигающего конденсатора одного номинала и регулирование частоты источника питания.

2) Ввод внешнего реактивного сопротивления в цепь СПКРИМ или ТИПИМ, питаемых от СИП. Это наиболее подходящий метод для обеспечения требуемых значений фазных токов и соответствующих углов между ними (строгая симметрия).

3) Переключение числа витков обмотки статора и регулирование величины фазосдвигающей емкости [13,14], что считается наиболее экономичным методом с точки зрения использования электрической энергии и нагрева двигателя. В данной статье разработана математическая модель для балансировки работы двигателя путем изменения частоты питающего напряжения и исследования характеристик параметров балансировки. Кроме того, в статье представлен расширенный обзор используемых методов балансировки, сравнение между ними путем исследования поведения и ограничений каждого метода для наиболее часто используемых схем подключения асинхронных двигателей, питаемых от однофазной сети, в практических приложениях.

2. Балансировка работы двигателя путем регулирования частоты питания

Формируемое поле в СПКРИМ и ТИПМ, работающих от СИП, может иметь прямолинейную, эллиптическую или круглую форму в зависимости от реактивного сопротивления фазосдвигающего конденсатора. Конечно, машина будет иметь наилучший КПД и коэффициент мощности, когда поле имеет круглую форму. Таким образом, фазные токи равны по величине, а фазовый угол между ними составляет 90 эл. градусов у ИПКРИМ или 120 эл. градусов у ТИП, работающих от СИП. Реактивным сопротивлением можно управлять, изменяя частоту питающего напряжения, и при определенных условиях, при которых ток обратной последовательности становится равным нулю, работа двигателя сбалансирована [15]. Значение реактивного сопротивления конденсатора, удовлетворяющее первому условию балансировки, можно рассчитать из следующего соотношения:

(1)

второе условие балансировки:

(2)

где А и В — коэффициенты балансировки

2.1. Условия балансировки SPCRM с двумя обмотками, соединенными параллельно

Принципиальная схема SPCRIM с двумя параллельно соединенными обмотками показана на рисунке 1. Используя методы симметричных компонентов, несбалансированные переменные двигателя можно разложить на прямую (прямую) последовательность и отрицательную ( назад) компоненты последовательности [16,17]. На рис. 2 представлена ​​эквивалентная схема этих компонентов [18].

Согласно методу симметричных составляющих фазные токи можно записать в виде [16,19]

(3)

Рис. 1. Принципиальная схема СПКРМ с двумя параллельно включенными обмотками.

(a)(b)

Рис. 2. Пофазная эквивалентная схема; (а) Положительная последовательность, (б) Отрицательная последовательность.

(4)

По закону Кирхгофа напряжения, моделирующие SPCRM, равны

(5)

(6)

, где

Из уравнений (5) и (6) уравнение баланса (при котором становится равным нулю) равно

(7)

Подставляя действительную и мнимую части импедансов, получаем

(8)

Решая это уравнение, получаем

(9)

(10)

Из уравнений (9) и (10), мы получаем

и

Таким образом, коэффициенты баланса составляют

и

2.2. Условия балансировки трехфазного асинхронного двигателя с однофазным питанием

Принципиальная схема ТИП, включенных в треугольник и работающих от СИП, показана на рис. 3.

По законам Кирхгофа напряжения и токи равны симметричные составляющие для напряжений и токов в уравнения (11) и (12) дают [20]:

(14)

(15)

при уравновешенном состоянии

(16)

следовательно,

(17)

это подразумевает

(18)

(19)

Решая уравнения (18) и (19), получаем

, могут быть получены балансировочные коэффициенты для наименьших принципиальных схем SPCRIM и TPIM, питаемых от SPS. Коэффициенты уравновешивания получаются такими же, как в таблице 1.

Далее, когда частота поддерживается постоянной, уравнение (2) удовлетворяется при определенном значении скольжения. Изменение скольжения (S) приводит к изменению токов статора, а для определенных значений скольжения именно S = S _sym , токи статора будут равны друг другу [21]. Фазовый угол между фазными токами, требующий установления баланса, может быть получен с помощью сдвигающего конденсатора. Другими словами, для любого скольжения (S) существует определенная частота (f _sym ), при которой двигатель будет сбалансирован. Для того, чтобы найти

Рис. 3. Принципиальная схема трехфазного Δ-двигателя, питающегося от однофазной сети.

Таблица 1. Балансировочные коэффициенты для общеупотребительных схем подключения.

частота, при которой достигается сбалансированная работа двигателя для различных значений скольжения, значения R ₁ и X ₁ должны быть найдены из эквивалентной схемы однофазного двигателя на рис. 2(а) как

(20)

(21)

Подставляя R ₁ и X ₁ из уравнений (20) и (21) в уравнение (2) и переставляя полученное уравнение с пренебрежением активным сопротивлением статора, получаем частота балансировки на единицу может быть найдена как:

(22)

Для двигателей малой и средней мощности можно рассмотреть, и тогда можно рассчитать поблочную балансировочную частоту как: работа двигателя сбалансирована, можно получить как:

(24)

Критическое скольжение (скольжение при максимальном крутящем моменте) является функцией частоты и может быть рассчитано по выражению [22]

(25)

3. Балансировка SPCRIM путем введения индуктивного сопротивления в цепь статора

Значения балансировочного сопротивления (индуктивного и емкостного) для наиболее распространенных схем включения СИП и ТИМ, питаемых от СИП, можно определить по следующей группе уравнений [5]:

(26)

(27)

где коэффициенты уравнений (26) и (27) можно получить из таблицы 2.

4. Балансировка работы двигателя путем управления значением емкости

В этом методе частота постоянна и часто равна до номинальной частоты, в то время как емкость изменяется, чтобы обеспечить балансировку при изменении нагрузки. Величина балансировочного конденсатора может регулироваться электронным способом [4,23].

Балансировка SPCRM с двумя параллельно соединенными обмотками

Для SPCRIM с двумя параллельно соединенными обмотками, где емкость конденсатора изменяется в зависимости от нагрузки, как показано на рис. 4, значение балансировочной емкости можно рассчитать по уравнениям (5 ) и (6) приравнивая абсолютные значения и как [10,24].

(28)

где

5. Моделирование и результаты

Кривые параметров балансировки X _K , S _sym и S _cr в зависимости от частоты, в зависимости от уравнений (1), (24) и (25), были исследованы с использованием программного обеспечения labVIEW для SPCRIM и TIM, работающих от SPS со следующими данными:

На рисунках 5-8 показаны полученные кривые для наиболее часто используемых схем подключения.

Из этих рисунков видно, что S _sym обратно пропорциональна частоте, где ее значение на низких частотах приближается к 1. Это означает, что двигатель может быть запущен со сбалансированным состоянием, и это считается очень важным аспектом. в повторно-кратковременно работающих двигателях. Однако при работе в установившемся режиме низкая частота может привести к большим потерям энергии из-за высокого значения уравновешивающего скольжения, и этого следует избегать. Пунктирные кривые показывают изменение критического скольжения в зависимости от частоты. Следует отметить, что до тех пор, пока S _cr > S _sym , двигатель будет работать стабильно, а стабильность будет зависеть от разницы между S _cr и S _sym , где чем больше разница, тем стабильнее двигатель. Следовательно, стационарная область определяется, когда f > 0,2 f _n .

Характеристики импеданса балансировочных элементов также строятся с помощью программного обеспечения labVIEW.

На рис. 9 показана зависимость между балансировочным сопротивлением и скольжением на разных частотах для вышеописанных двигателей с прилагаемыми схемами подключения:

Значения реактивного сопротивления рассчитываются с использованием уравнений (26) и (27) для рисунков 9(a) и (b) соответственно. На рис. 9(a) показано, что индуктивное сопротивление X _L высокое в режиме холостого хода и уменьшается при увеличении нагрузки до тех пор, пока не достигнет минимального значения без пересечения оси X (только индуктивное поведение. Это ясно для высоких

Рисунок 4. Однофазный асинхронный двигатель с двумя параллельно соединенными обмотками и конденсатором с электронным управлением

Рис. 5. Баланс СПКРИМ с двумя параллельно включенными обмотками.

Таблица 2. Коэффициенты уравнений балансировки для распространенных типов принципиальных схем.

Рис. 6. Баланс СПКРИМ с двумя последовательно соединенными обмотками.

Рис. 7. Баланс Δ – подключенный трехфазный асинхронный двигатель, питающийся от однофазной сети.

Рис. 8. Баланс Ү – подключенный трехфазный асинхронный двигатель ТПИМ с питанием от однофазной сети.

частоты питающих напряжений. Балансировочное емкостное сопротивление Х _К велико на холостом ходу и уменьшается с ростом нагрузки одинаково для всех частот питающих напряжений.

На рис. 9(b) показано, что уравновешивающее реактивное сопротивление X _L и реактивное сопротивление X _K имеют одинаковое поведение. Сначала они увеличиваются за счет увеличения нагрузки до тех пор, пока не достигнут максимальных значений, затем снова начинают уменьшаться. Балансировка индуктивного сопротивления X _L будет пересекать ось X (емкостное поведение) при частоте f = 40 Гц (F = 0,8) и высоком значении скольжения. При увеличении частоты питающего напряжения точка пересечения X _L с осью X будет происходить при меньших значениях скольжения. Понятно, что на высоких частотах балансная работа будет достигаться

только за счет регулирования величины емкости, другими словами, оба балансирующих элемента должны быть конденсаторами.

Такие же индуктивные и емкостные характеристики имеют место для наименьшей из схем соединений, перечисленных в таблице 2, на основе группы уравнений (26) и (27).

Балансировочная емкостная характеристика была построена по уравнению (28) также для двигателя мощностью P _n = 2,8 кВт, как показано на рисунке 10. значение емкости пропорционально скольжению до заданного значения, после чего зависимость становится нелинейной, и уравновешивающая емкость почти не имеет значительных изменений по мере увеличения скольжения выше критического скольжения. Балансировочная емкость для пускового состояния намного больше, чем для рабочего состояния. Хотя увеличение емкости сверх номинального значения помогает в балансировке, но оно сопровождается увеличением токов, особенно во вспомогательной обмотке. Таким образом, этот метод перспективен для колебаний нагрузки вокруг номинального значения, если режим работы двигателя непрерывен.

В исследовании обсуждаются различные методы повышения производительности SPCRIM и TPIM, работающих от SPS. Однофазный асинхронный двигатель широко используется в инженерной практике и ежегодно расходует много электроэнергии. Повышение эффективности асинхронного двигателя имеет большое значение для энергопотребления, поэтому необходима оптимизация конструкции однофазного асинхронного двигателя. Математическая модель выглядит хорошо.

Математическая модель используется для балансировки работы двигателя путем изменения частоты питающего напряжения и исследования характеристик параметров балансировки. Правильный выбор реактивного элемента улучшит характеристики однофазного асинхронного двигателя, чтобы конкурировать с трехфазным двигателем.

3) Этот метод можно использовать для двигателей различной мощности с любым подключением цепи статора.

5) Выражения балансной частоты, скольжения и емкостного сопротивления неудобны и имеют высокие порядки.

Балансировка изменением емкости конденсатора при постоянной частоте является наиболее экономичной, особенно если она осуществляется электронным способом, но этот метод не является справедливым, так как скольжение далеко от номинального значения.

Для надежной балансировки, помимо фазосдвигающего конденсатора, в цепь статора необходимо ввести реактивный элемент. Этот метод уменьшит выделение тепла в двигателе в установившемся режиме работы для всего диапазона регулирования скорости. Таким образом, преимущества этого метода заключаются в улучшении коэффициента мощности, экономии энергии и устранении необходимости в дополнительных ответвлениях обмотки для изменения скорости.

Согласно обобщенным уравнениям расчета импеданса симметрирующего элемента схемы балансировки соединений можно разделить на две группы. Для первой группы схем подключения балансировочный элемент ведет себя как индуктивный на всем скольжении независимо от значения частоты напряжения. Тогда как для второй группы схем подключения поведение симметрирующего сопротивления X _L станет емкостным в зависимости от нагрузки и частоты напряжения.

Эта работа была выполнена во время творческого отпуска, предоставленного автору Махди Альшамасину из Прикладного университета Аль-Балка (BAU) в Иордании в 2012/2013 учебном году. Я хотел бы поблагодарить прикладной университет Аль-Балка за их поддержку и университет Наджран-KSA за их материально-техническую помощь.

Как управлять двухфазным асинхронным двигателем с трехфазным инвертором

Существует несколько причин для использования трехфазного инвертора для запуска однофазного асинхронного двигателя, включая изоляцию от сетей переменного тока, снижение пиковых токов. и устранение пускового конденсатора. Мы опишем реализацию алгоритма управления V/Hz без обратной связи для запуска произвольного асинхронного двигателя с расщепленной фазой. Алгоритм реализован с использованием микросхемы управления двигателем IRMCF341 компании International Rectifier.

Инверторизация электроприводов увеличивается из-за государственного регулирования и проблем с энергоэффективностью. В случае моторных приводов эти факторы также подталкивают конструкции к двигателям переменного тока с регулируемой скоростью и, в частности, к двигателям с постоянными магнитами. Однако в некоторых случаях конструктивные требования диктуют, что асинхронный двигатель с расщепленной фазой сохраняется, но приводится в действие инвертором. Помимо возможной экономии энергии, инвертор может потребоваться для устранения пускового конденсатора, снижения пиковых токов или обеспечения изоляции от сетей переменного тока.

Однофазные двигатели вездесущи, дешевы и надежны. Эти двигатели обычно имеют пусковую и рабочую обмотки, которые смещены друг от друга на 90° и содержат резистор или конденсатор для запуска. Часто пусковая обмотка отключается после запуска двигателя центробежным выключателем или термистором с положительным тепловым коэффициентом. Включение пусковой обмотки может увеличить крутящий момент, создаваемый двигателем.

В данном случае речь идет о холодильном компрессоре. В этой конструкции спецификации требовали, чтобы как пусковая, так и рабочая обмотки постоянно находились под напряжением во время работы двигателя. Начальные фазы требуют, чтобы двигатель работал только в разомкнутом контуре, без какой-либо обратной связи.

ПЛАТФОРМА

Аппаратной платформой для этой схемы управления является комплект эталонного проектирования IRMCS3043 компании International Rectifier, который включает в себя ИС управления двигателем IRMCF343 и модуль трехфазного инвертора IRAMX16UP60A в конфигурации с одним шунтом. (В этот комплект также входит PFC, но он не использовался в этом эксперименте и здесь не показан.) Одиночный шунтирующий резистор обеспечивает измерение тока для защиты инвертора (а также для обратной связи по току для управления двигателем с обратной связью).

ИС управления двигателем серии IRMCF300 имеют механизм управления движением (MCE), который содержит аппаратно реализованный расчет управления двигателем, а также программируемый уровень для настраиваемых элементов алгоритма. Пользовательская программа определяется графическим пользовательским интерфейсом, в котором математические блоки и блоки управления могут быть соединены вместе для реализации проекта. Компилятор принимает блок-схему в качестве входных данных и выводит программу, которую можно запустить на MCE.

На рис. 1 показаны компоненты системы и подключение к двигателю. Пусковой конденсатор удален, и для управления однофазным асинхронным двигателем доступны три клеммы: Start, Run и Common, соответствующие пусковой обмотке, рабочей обмотке и общей точке соединения между ними. Каждая клемма подключена к фазе инвертора.

АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ

С двумя обмотками, сдвинутыми по фазе друг к другу на 90°, оптимальный крутящий момент создается за счет возбуждения катушек синусоидальными токами, имеющими одинаковое соотношение фаз. Однако инвертор подает напряжение на клеммы, а полное сопротивление двигателя определяет амплитуду и фазу тока. Эти импедансы будут варьироваться в зависимости от частоты привода и нагрузки, а также различаться между пусковой и рабочей обмотками. Следовательно, алгоритм управления должен обеспечивать произвольную амплитуду и фазу напряжения на каждой из двух обмоток.

Для этого начните с рассмотрения напряжений, подаваемых на каждую клемму в общей ситуации, когда V _start опережает V _run на π/2 + θ, а Ï не определено. Напряжения на клеммах:

Результирующие напряжения на пусковой и рабочей обмотках теперь равны:

Эти напряжения имеют правильное соотношение фаз друг к другу, так что при заданном отношении амплитуд напряжения:

Окончательный параметр, Ï , теперь можно определить:

В этой конструкции напряжения, обеспечиваемые каждой фазой инвертора, равны, хотя токи могут не совпадать.

Пока это просто тригонометрия. Напряжение на клеммах линейно изменяется в зависимости от частоты В/Гц. Дополнительный компонент алгоритма повышения напряжения, полезный для достижения более высокого пускового момента, показан на рис. 2 . Кроме того, можно указать начальную частоту для дальнейшего уточнения процесса запуска.

На этом этапе структура управления может быть разработана и внедрена в IRMCF343. Элемент управления был создан путем составления блок-схемы с использованием библиотеки графических вычислений и управления, которая является частью программного обеспечения для проектирования iMotion. Частота привода двигателя является входом для контроллера. Частота привода увеличивается с настраиваемой скоростью для генерации команды скорости. Команда скорости интегрирована, чтобы дать мгновенный опорный фазовый угол напряжения привода. Амплитуда напряжения определяется параметрами усиления и усиления. Наконец, мгновенные фазные напряжения (и, следовательно, уровни модуляции инвертора) для каждого узла подключения двигателя генерируются поворотом вектора на соответствующие углы. Настраиваемые параметры обеспечивают разность фаз для клемм Common и Start. Уровни модуляции подаются на внутренний аппаратный модулятор IRMCF343 для создания управляющих сигналов инвертора.

Алгоритм управления, описанный выше, был протестирован с использованием имеющегося в продаже компрессора, подключенного к системе охлаждения с замкнутым контуром, которая включала испарительный змеевик и змеевик конденсатора.

После некоторых испытаний и настройки был достигнут набор параметров, который мог обеспечить надежный запуск компрессора до 60 фунтов на квадратный дюйм на выходе:

В _{повышение} = 100 Впик

В _пуск Опережение Vrun на π/2

Изменение частоты привода от 30 до 60 Гц со скоростью 4 Гц/с

Шина постоянного тока 300 В

На рис. 3 показаны токи обмотки компрессора после нескольких минут работы. Токи имеют примерно правильные соотношения амплитуд. Змеевик испарителя должным образом охлаждается и собирает конденсат. Однако в эту систему можно внести множество улучшений, которые обсуждаются ниже.

На рис. 3 видно, что токи в обмотках не синусоидальные. Это может быть связано с собственными характеристиками двигателя или неоптимальным напряжением привода. Для понимания этого вопроса потребуется подробная характеристика двигателя.

Кроме того, токи обмотки не полностью смещены на 90°. Манипуляции с параметром TwoTheta могут привести их к правильному фазовому соотношению.

Максимальный пусковой момент в этой конструкции также является ограничением. При давлении на выходе выше 60 фунтов на квадратный дюйм двигатель запускается ненадежно. Дальнейшая настройка параметров привода может улучшить ситуацию. Например, напряжение может увеличиваться до максимального напряжения до достижения максимальной частоты. Этого можно добиться, добавив простое ограничение на модуляцию (и отрегулировав VHz_Gain). Другая возможность состоит в том, чтобы увеличить добавочное напряжение, хотя в этом аппаратном обеспечении это приводило к ошибкам перегрузки по току.

В этом алгоритме угол сдвига фаз и соотношение напряжений между пусковой и рабочей обмотками фиксированы. Однако импеданс обмоток зависит как от скорости, так и от нагрузки. Некоторое планирование параметров привода TwoTheta и TwoPhi может помочь обеспечить правильное соотношение фаз токов двигателя во всем диапазоне рабочих частот, что может увеличить пусковой момент и повысить эффективность.

Что касается аппаратной части, инвертор может быть переработан для оптимизации неравных токов, протекающих по каждой фазе.

Кроме того, изменение конструкции двигателя может улучшить систему. Если бы пусковая и рабочая обмотки были идентичными, то это облегчило бы переход к управлению по замкнутому контуру в будущем.

Связанные статьи

БТИЗ для трехуровневых инверторов могут удовлетворить потребности в энергоэффективных конструкциях
Когда мы говорим об эффективности, мы имеем в виду в основном электрическую эффективность. Это использование, однако, является ограничением значения слова эффективность…

Пакет DIP-IPM, изготовленный методом трансферного формования, улучшает тепловые характеристики
Трансфертное формование DIP-IPM было впервые представлено в 1998 году для удовлетворения быстро растущего спроса на экономичное управление двигателем в бытовой технике…

Монолитная ИС трехфазного привода двигателя 500 В, 1 А Подходит для SMT SOP
Изготовленная по технологии SOI (кремний на изоляторе), ИС инвертора состоит из боковых IGBT, HVIC, схем управления и защиты, реализованных на одном кристалле.