Трехфазный в однофазную сеть: Включение 3-х фазного двигателя в однофазную сеть, от теории к практике

Содержание

Как включить трехфазный электродвигатель в однофазную сеть

Довольно часто бывает нужно включить трехфазный электродвигатель в однофазную сеть — далеко не везде есть трехфазная проводка, а электродвигатели чаще всего выпускают с расчетом на три фазы.

В контактной коробке трехфазного электродвигателя обычно шесть клемм расположены в два ряда по три, обозначенные С1, С2, СЗ, С4, С5 и С6 (L1,L2,L3 и L4,L5,L6) как показано на рисунке 1.

Рис.1. Клеммная коробка трехфазного электродвигателя и обозначение выводов обмоток:
А) — расположение клемм; Б) — соединение концов обмоток в «звезду».

Для соединения обмоток электродвигателя в звезду  достаточно соединить между собой клеммы С6, С4 и С5 (иногда эти концы обмоток соединены внутри двигателя, и тогда клемм всего три), а к клеммам С1, С2 и СЗ — подвести фазные провода.

Для включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть используется конденсаторный сдвиг фазы с помощью конденсатора С2, а для запуска двигателя применяется дополнительный пусковой конденсатор С1 (рис.

2). При  этом для использования в однофазной сети с напряжением 220 В с обмотками, включенными в треугольник, пригодны только электродвигатели с маркировкой 220/380 В. Редко встречающиеся электродвигатели с маркировкой 127/220 В необходимо включать по схеме «звезда» (рис. 1, 6).

Рис.2. Принципиальная схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть: FU1 и FU2 — предохранители, SA1 -выключатель типа ПКн, Q1 — замыкатель (кнопка запуска) типа КП, R1 — резистор номиналом 240 Ом типа МЛТ-2, С1 — пусковой конденсатор емкостью (см. таблицу 1), С2 — рабочий конденсатор емкостью (см. таблицу 1), М1 — электродвигатель

Для расчета величины емкости фазосдвигающего конденсатора есть формулы — поточнее [1] и приближенная [2].

Cp=4800 x ( l/U) [1]

Сп=66хР [2]

Здесь: С — емкость конденсатора в микрофарадах, I — рабочий ток электродвигателя в амперах, U — рабочее напряжение в вольтах, Р — мощность электродвигателя в киловаттах.

Рабочий ток для подстановки в формулу [1] подсчитывается с учетом характеристик двигателя (к.п.д., cos ф), а формула [2] дает заниженное значение величины емкости и более или менее пригодна для двигателей большой мощности, которые в однофазную сеть включают реже. Поэтому лучше воспользоваться данными таблицы 1.

Таблица 1. Емкости конденсаторов в зависимости от мощности

Р, кВт

0,4

0,6

0,8

1,1

1,5

2,2

Ср, мкФ

40

60

80

100

150

230

Сп, мкФ

80

120

160

200

250

300

На самом деле для обеспечения наилучших условий для работы трехфазного электродвигателя в однофазной сети величина емкости фазосдвигающего конденсатора зависит от оборотов, но на практике применяется ступенчатое изменение — пуск при большей емкости (пусковой плюс рабочий конденсаторы) и работа при меньшей емкости (рабочий конденсатор). Величина емкости пускового конденсатора обычно принимается в два раза больше емкости фазосдвигающего конденсатора, но при пуске без нагрузки емкость пускового конденсатора может быть значительно уменьшена.

Схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть показана на рисунке 2, где С1 — пусковой конденсатор, а С2 — рабочий конденсатор. Выключатель SA1 служит для включения электродвигателя в сеть, замыкатель Q1 -кнопка для кратковременного включения пускового конденсатора. Резистор R1 предназначен для снижения броска тока на контактах замыкателя Q1.

После включения выключателя SA1 необходимо кратковременно нажать замыкатель Q1, но длительность нажатия должна обеспечить разгон двигателя.
В качестве конденсаторов в этой схеме необходимо использовать бумажные марок МБГП, МБГЧ, МБГО на рабочее напряжение не менее 400 В. Эти конденсаторы довольно громоздки, поэтому на практике лучше воспользоваться электролитическими конденсаторами, которые имеют значительно меньшие размеры при большой емкости. Но электролитические(полярные) конденсаторы в цепь переменного тока просто так включать не следует, и один громоздкий и малодоступный бумажный конденсатор заменяют двумя параллельно включенными цепочками из диода и конденсатора таким образом, что каждая цепочка проводит ток в одном направлении. При этом рабочее напряжение каждого конденсатора снижается, и в схеме, включенной в сеть с напряжением 220 В, можно использовать электролитические конденсаторы на напряжение 200 В.

Рис.3. Принципиальная схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть с использованием электролитических конденсаторов и с возможностью реверсирования: VD1 и VD2 — силовые диоды типа Д245, Д246, Д247 или более мощные, резисторы R1 и R2 номиналом 470 Ом типа МЛТ-2, С1 и С4- пусковые конденсаторы, С2 и СЗ — рабочие конденсаторы, SA1 и SA2 — тумблеры типа ТВ или ПТ. Q1 — пусковая кнопка типа КП.

Подобная схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть с использованием электролитических конденсаторов показана на рисунке 3. Здесь бумажный рабочий конденсатор заменен двумя электролитическими С2 и СЗ, а пусковой — конденсаторами С1 и С4. Можно использовать конденсаторы типов К5-35, К50-20 или ЭТО на напряжение 250 В. В каждой ветви стоит мощный силовой диод, пропускающий ток в одном направлении. Диоды следует использовать с рабочим током порядка 10 А и выше.

Кроме того, в схеме (рис. 3) предусмотрен переключатель SA1, обеспечивающий реверс электродвигателя.
Хотя в таблице 1 даны величины емкости конденсаторов для электродвигателей мощностью до 2,2 кВт, наилучшие результаты получаются при использовании в однофазной сети электродвигателей мощностью до 1,5 кВт.

Для включения в однофазную сеть пригодны трехфазные электродвигатели серий АО, АОЛ, АП Н, УАД — то есть далеко не все трехфазные электродвигатели переменного тока.

Как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть своими руками

Теоретический материал, изложенный в первой части темы, посвященной однофазному подключению трехфазного электродвигателя, предназначен для того, чтобы домашний мастер мог осознанно перевести промышленные устройства сети 380 вольт на бытовую электрическую проводку 220.

Рекомендуем внимательно ознакомиться с этой статьей здесь.

Благодаря ей вы не просто механически повторите наши рекомендации, а будете выполнять их осознанно.

Содержание статьи

Оптимальные схемы для подключений трехфазного двигателя к бытовой однофазной сети

Среди многочисленных способов подключения электродвигателя на практике широкое распространение получило всего два, именуемые коротко:

  1. звездой;
  2. треугольником.

Название дано по методу соединения обмоток в электрической схеме внутри статора. Оба способы отличаются тем, что у них на каждую фазу двигателя прикладывается напряжение разной величины.

В схеме звезды линейное напряжение подводится сразу на две обмотки, соединенные последовательно. Их электрическое сопротивление складывается, осуществляет бо́льшее противодействие проходящему току.

У треугольника линейное напряжение подается на каждую обмотку индивидуально и поэтому ему оказывается меньшее сопротивление. Токи создаются выше по амплитуде.

Обращаем внимание на два этих отличия и делаем практические выводы для их использования:

  1. схема звезды обладает пониженными токами в обмотках, позволяет эксплуатировать электродвигатель длительно с минимальными нагрузками, обеспечивать небольшие крутящие моменты на валу;
  2. более высокие токи, создаваемые схемой треугольника, обеспечивают лучшую выходную мощность, позволяют использовать двигатель в экстремальных нагрузках, поэтому ему требуется надежное охлаждение для длительной работы.

Два этих отличия подробно объяснены на картинке. Внимательно посмотрите на нее. Красными стрелками для наглядности специально помечены приходящие напряжения с линии (линейные) и приложенные к обмоткам (фазные). У схемы треугольника они совпадают, а для звезды — снижены за счет подключения двух обмоток через нейтраль.


Эти способы следует проанализировать применительно к условиям работы вашего будущего механизма на этапе проектирования, до начала его создания. Иначе двигатель схемы звезды может не справляться с подключенными нагрузками и будет останавливаться, а у треугольника — перегреваться и в итоге сгорит. Нагрузку по току двигателя можно предусмотреть выбором схемы подключения.

Как узнать схему подключения обмоток статора у асинхронного двигателя

На каждом заводе принято на корпусе электротехнического оборудования помещать информационные таблички. Пример ее исполнения для трехфазного электродвигателя показан на фотографии.


Домашнему мастеру можно обращать внимание не на всю информацию, а только на:

  1. мощность потребления: по ее величине судят о работоспособности подключаемого привода;
  2. схему соединения обмоток — вопрос только что разобран;
  3. число оборотов, которое может потребовать подключения редуктора;
  4. токи в фазах — под них созданы обмотки;
  5. класс защиты от воздействий внешней среды — определяет условия эксплуатации, включая защиту от атмосферной влаги.

Сведениям завода обычно можно доверять, но они создавались для нового двигателя, поставляемого в продажу. Эта схема за все время эксплуатации может подвергаться реконструкции несколько раз, потеряв свой первозданный вид. Старый двигатель при неправильном хранении может потерять работоспособность.

Следует выполнить электрические измерения его схемы и проверить состояние изоляции.

Как определить схемы подключения обмоток статора

Для проведения электрических замеров необходимо иметь доступ к каждому окончанию всех трех обмоток. Обычно шесть их выводов подключены на свои болты внутри клеммной коробки.

Но, среди способов заводского монтажа встречается такой, когда специальные асинхронные модели изготовлены по схеме звезды так, что нейтральная точка собрана концами обмоток внутри корпуса, а на вводную коробку заведена одной жилой ее сборка. Этот неудачный для нас вариант потребует раскручивания на корпусе шпилек крепления крышек для снятия последних. Затем надо подобраться к месту соединения обмоток и разъединить их концы.

Электрическая проверка концов обмоток статора

Для работы нам потребуется омметр. Можно воспользоваться тестером в этом режиме или даже простой батарейкой с лампочкой. Любым из этих приборов необходимо проверить цепь каждой обмотки. Этот вопрос более подробно изложен отдельной статьей.


После нахождения обоих концов для одной обмотки их необходимо пометить собственной маркировкой для проведения последующих проверок и подключения.

Замеры полярности у обмоток статора

Поскольку обмотки навиты строго определённым образом, то нам необходимо точно найти у них начала и окончания. Для этого существует два простых электрических метода:

  1. кратковременная подача постоянного тока в одну обмотку для создания импульса;
  2. использование источника переменной ЭДС.

В обоих случаях работает принцип электромагнитной индукции. Ведь обмотки собраны внутри магнитопровода, хорошо обеспечивающего трансформацию электроэнергии.

Проверка импульсом от батарейки

Работа выполняется сразу на двух обмотках. Картинка показывает этот процесс для трех — так меньше рисовать.


Процесс состоит из двух этапов. Вначале определяются однополярные обмотки, а затем проводится контрольная проверка, позволяющая исключить возможную ошибку у выполненных измерений.

Для поиска однополярных зажимов на любую свободную обмотку подключается вольтметр постоянного тока, переключенный на предел чувствительной шкалы. По нему будем осуществлять проверку напряжения, появляющегося за счет трансформации импульса.

Минусовой вывод батарейки жестко соединяют с произвольным концом второй обмотки, а плюсом кратковременно дотрагиваются до ее второго окончания. Этот момент на картинке показан контактом кнопки Кн.

Наблюдают поведение стрелки вольтметра, реагирующей на подачу импульса в своей цепи. Она может двигаться к плюсу или минусу. Совпадение полярностей обеих обмоток будет показано положительным отклонением, а отличие — отрицательным.

При снятии импульса стрелка пойдет в обратную сторону. На это тоже обращают внимание. Затем маркируют концы.

После этого замер выполняют на третьей обмотке, а контрольную проверку осуществляют переключением батарейки на другую цепочку.

Проверка понижающим трансформатором

Источник ЭДС переменного тока на 24 вольта рекомендуется использовать в целях обеспечения электрической безопасности. Пренебрегать этим требованием не рекомендуется.

Вначале берут две произвольные обмотки, например, №2 и №3. Попарно соединяют вместе их вывода и к этим местам подключают вольтметр, но уже переменного тока. В оставшуюся обмотку №1 подают напряжение от понижающего трансформатора и наблюдают появление показаний от него на вольтметре.


Если вектора направлены одинаково, то они не будут влиять друг на друга и вольтметр покажет их общую величину — 24 вольта. Когда же полярность перепутана, то на вольтметре встречные вектора сложатся, дадут в сумме число 0, которое отобразится на шкале показанием стрелки. Сразу после замера тоже следует маркировать концы.

Затем необходимо проверить полярность для оставшейся пары и выполнить контрольный замер.

Такими простыми электрическими опытами можно надёжно определить принадлежность концов к обмоткам и их полярность. Это поможет их правильно собрать для схемы конденсаторного запуска.

Проверка сопротивления изоляции обмоток статора

Если двигатель при хранении находился в неотапливаемом помещении, то он контактировал с влажным воздухом, отсырел. Его изоляция нарушилась, способна создавать токи утечек. Поэтому ее качество надо оценивать электрическими измерениями.

Тестер в режиме омметра не всегда способен выявить такое нарушение. Он покажет только явный брак: слишком маленькая мощность его источника тока не обеспечивает точный результат замера. Для проверки состояния изоляции необходимо пользоваться мегаомметром — специальным прибором с мощным источником питания, обеспечивающим приложение к измерительной цепи повышенного напряжения 500 или 1000 вольт.

Оценка состояния изоляции должна проводиться до подачи рабочего напряжения на обмотки. Если выявлены токи утечек, то можно попытаться просушить двигатель в теплой, хорошо проветриваемой среде. Часто этот прием позволяет восстановить работоспособность электрической схемы, собранной внутри сердечника статора.

Запуск асинхронного двигателя по схеме звезды

Для этого способа концы всех обмоток К1, К2, К3 соединяются в точке нейтрали и изолируются, а на их начала подается линейное напряжение.


К одному началу жестко подключается рабочий ноль сети, а к двум другим — потенциал фазы следующим способом:

  • первая любая обмотка соединяется жестко;
  • вторая врезается через конденсаторную сборку.

Для стационарного подключения асинхронного двигателя необходимо предварительно определить фазу и рабочий ноль питающей сети.

Как подобрать конденсаторы

В схеме запуска электродвигателя используется две цепочки для подключения обмотки через конденсаторные сборки:

  • рабочая — подключенная во всех режимах;
  • пусковая — используемая только для интенсивной раскрутки ротора.

В момент запуска параллельно работают обе эти схемы, а при выводе на рабочий режим цепочка пуска отключается.

Емкость рабочих конденсаторов должна соответствовать потребляемой мощности электрического двигателя. Для ее вычисления используют эмпирическую формулу:

C раб=2800∙I/U.

Входящие в нее величины номинального тока I и напряжения U как раз и вводят корректировку по электрической мощности двигателя.

Емкость пусковых конденсаторов обычно в 2÷3 крата превышает рабочую.

Правильность подбора конденсаторов влияет на образование токов в обмотках. Их необходимо проверять после запуска двигателя под нагрузкой. Для этого замеряют токи в каждой обмотке и сравнивают их по величине и углу. Хорошая эксплуатация осуществляется при минимально возможном перекосе. В противном случае двигатель работает нестабильно, а какая-то обмотка или две станут перегреваться.

Рекомендуемые выключатели

В пусковой схеме показан выключатель SA, который вводит в работу на короткое время запуска пусковой конденсатор. Существует много конструкций кнопок, позволяющих выполнять эту операцию.

Однако, хочется обратить внимание на специальное устройство, выпускаемое в советские времена промышленностью для стиральных машин с активатором — центрифугой.


В его закрытом корпусе спрятан механизм в составе:

  • двух контактов, работающих на замыкание от нажатия на верхнюю кнопку «Пуск»;
  • одного контакта, размыкающего всю цепь от кнопки «Стоп».

При нажатии на кнопку Пуск подается фаза схемы на двигатель через рабочие конденсаторы одной цепочкой и пусковые — другой. Когда же кнопку отпускают, то один контакт разрывается. Его подключают к пусковым конденсаторам.

Запуск асинхронного двигателя по схеме треугольник

Больших отличий этого способа от предыдущего практически нет. Пусковая и рабочая цепочки работают по тем же алгоритмам.


В этой схеме приходится учитывать повышенные токи, протекающие в обмотках и иные методы подбора для них конденсаторов.

Их расчет выполняется по похожей на предыдущую, но другой формуле:

C раб=4800∙I/U.

Соотношения между пусковыми и рабочими конденсаторами не изменяются. Не забывайте оценивать их подбор контрольными замерами токов под номинальной нагрузкой.

Заключительные выводы

  1. Существующие технические способы позволяют подключать трехфазные асинхронные двигатели к однофазной сети 220 вольт. Многочисленные исследователи предлагают для этого свои экспериментальные схемы большим ассортиментом.
  2. Однако, этот метод не обеспечивает эффективное использование ресурса электрической мощности из-за больших потерь энергии, связанных с некачественным преобразованием напряжения для подключения к фазам статора. Поэтому двигатель работает с низким КПД, повышенными затратами.
  3. Длительная эксплуатация станков с подобными двигателями экономически не обоснована.
  4. Способ можно рекомендовать только для подключения неответственных механизмов на короткий участок времени.
  5. С целью эффективного использования асинхронного электродвигателя необходимо применять полноценное трехфазное подключение либо современный дорогой инверторный преобразователь соответствующей мощности.
  6. Однофазный электродвигатель с такой же мощностью в бытовой сети лучше справиться со всеми задачами, а его эксплуатация обойдется дешевле.

Таким образом, конструкции асинхронных двигателей, ранее массово подключаемые к домашней проводке, сейчас не пользуются популярностью, а способ их подключения морально устарел, используется редко.


Вариант подобного механизма показан фотографией наждака со снятым для наглядности защитным щитком и ограничительным упором. Даже при таком исполнении работать на нем затруднительно из-за потерь мощности.

Практические советы Александра Шенрок, изложенные в его видеоролике, наглядно дополняют материал статьи, позволяют лучше осмыслить эту тему. Рекомендую его к просмотру, но, критически отнеситесь к замеру сопротивления изоляции тестером.

Задавайте вопросы в комментариях, делитесь статьей с друзьями через кнопки социальных сетей.

Полезные товары Полезные сервисы и программы

Подключение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть

Достаточно часто у домашнего мастера возникает необходимость подключения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть, например для привода циркулярной пилы, электронаждака и т.д.

Несмотря на то, что трёхфазные двигатели рассчитаны для работы в сетях 380В их можно подключить при помощи фазоздвигающего конденсатора в однофазную сеть. Однако следует знать, что наибольшую мощность( около 75% ) можно получить от двигателя обмотки которого соединены по схеме треугольник.

На практике для нормальной работы электродвигателя необходимо использовать два кондесатора, один из которых отключается после пуска и разгона.

На схеме это выглядит следующим образом.

На схеме представлены трехфазный асинхронный электродвигатель с обмотками соединенными по схеме треугольник, С1-конденцатор для запуска электродвигателя, С2-рабочий конденсатор электродвигателя, SA1- выключатель пускового конденсатора электродвигателя, AD-асинхронный электродвигатель.

Ёмкость рабочего конденсатора рассчитывается по формуле:

Сраб = 4800*(I /U)мкФ — для двигателя с обмотками соединенными по схеме «звезда»

Сраб = 4800*(I /U)мкФ — для двигателя с обмотками соединенными по схеме «треугольник»

Если вы знаете номинальную мощность двигателя, можно воспользоваться формулой:

Сраб = 66*Рном, мкФ, в которой Рном номинальная мощность двигателя.

Если упростить формулу, то можно сказать, что для работы трехфазного асинхронного двигателя в однофазной сети емкость конденсатора должна составлять 7 мкФ на каждые 0,1 кВт мощности. То есть, при мощности двигателя 1,1кВт емкость конденсатора составляет 77мкФ. Необходимую емкость можно набрать несколькими конденсаторами, соединенными параллельно. Ёмкость пускового конденсатора должна быть в 2-3 раза выше емкости рабочего конденсатора. Конденсаторы следует подбирать с рабочим напряжением превышающим сетевое в 1,5 раза марок: МБГО,МБГЧ,МБМ.

Материалы, близкие по теме:

Подключение асинхронных трехфазных двигателей в однофазную сеть

Взято с сайта: Блог домашнего электрика

Статья переработана. Оригинал находится по адресу: https://electrikblog.ru/podklyuchenie-trehfaznogo-dvigatelya-k-odnofaznoj-seti-3-shemy-kondensatornogo-zapuska/

Преамбула

Довольно частая ситуация: гараж, сельская местность, арендованное помещение и пр.  Нужно запустить оборудование, основным приводом которого является асинхронный двигатель, а в наличии имеется только напряжение 220 вольт. За счастье, если нужен двигатель до 2,2 кВт. Такие можно найти в однофазном исполнении. Здесь все просто — подключил в сеть и (если сеть держит нагрузку) работай. А если не найти? А если нужен двигатель большей мощности?

В этот момент начинаются «муки творчества». Особенно у людей, имеющих отдаленные представления об электричестве. Начинаются поиски статей по этому вопросу. Таковых много. Но большая часть авторов «говорит на языках, продолжения которых не знает». В результате: в голове каша, в глазах тоска, рука «тянется к стакану».)))

Эта статья была выбрана за простоту и ясность изложения. Автор знал о чем пишет.

Амбула

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети можно выполнить несколькими способами. Здесь я буду рассматривать три доступные и распространенные схемы конденсаторного запуска.

Все они не раз опробованы на личном опыте.

Содержание статьи:

  1. Электрические характеристики статорных обмоток: как проверять схему сборки
  2. Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезды
  3. Схема треугольник: преимущества и недостатки
  4. Как подобрать конденсаторы: 3 важных критерия
  5. Схема сдвига фаз токов конденсаторами и дросселем: что мне не понравилось
  6. Меры безопасности при подключении трехфазного двигателя: напоминание

Сразу предупреждаю опытных электриков, открывших эту статью: материал подготовлен для начинающих мастеров. Поэтому он объемный. Если нет желания все читать, то вот вам краткие советы:

используйте схему треугольник, предварительно проверив исправность двигателя;

выбирайте рабочие конденсаторы из расчета 70 микрофарад на 1 киловатт мощности, а пусковые увеличьте в 2-3 раза;

в процессе наладки откорректируйте емкости по величине нагрузки и нагреву обмоток;

не забывайте соблюдать меры безопасности с электрическим током и инструментом.

Все остальное рекомендую новичкам внимательно прочитать и осмыслить в той последовательности, как я излагаю.

Электрические характеристики статорных обмоток: как проверять схему сборки

Все основные параметры электродвигателя производитель указывает на специальной табличке, прикрепленной к корпусу статора.


Для понимания электротехнических процессов, протекающих внутри статора двигателя, удобно представить его в виде обыкновенного тороидального трансформатора, когда на кольцевом сердечнике магнитопроводе симметрично расположены три равнозначные обмотки.

Схема статора собрана внутри закрытого корпуса, из которого выведены только шесть концов обмоток.


Они маркируются и подключаются на закрытом крышкой клеммнике для сборки по схеме звезды или треугольника типовой перестановкой перемычек.


На правой части картинки показана сборка треугольника. Схему расположения перемычек для звезды публикую ниже.


Схемы сборки обмоток.

Но не все так однозначно, как может показаться на первый взгляд. Существует целый ряд двигателей с отклонением от этих правил.

Смотрим на шильдик. В разделе «характеристики двигателя».

Если рабочее напряжение указано в виде 220/380В — то наружу выведены все 6 концов обмоток и можно приступать  к подключению емкостей.

Если рабочее напряжение указано в виде 220В или 380В — то наружу выведены только 3 конца обмоток. Остальные 3 соединены внутри двигателя скорее всего по схеме «звезда».

Монтаж этих концов обычно выполняется в районе задней крышки. Для переключения обмоток на треугольник потребуется вскрывать корпус и делать дополнительные выводы.

Это не сложная работа. Но она требует бережного обращения с лаковым покрытием медного провода. При изгибах проволоки возможно его повреждение, что повлечет нарушение изоляции и создаст межвитковое замыкание.

После перемонтажа схемы рекомендую дополнительно покрывать внешние слои обмоток лаком, а затем хорошо просушить их до окончательной сборки теплым воздухом.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезды

Начну с предупреждения: даже опытные электрики во время работы допускают ошибки, которые называются «человеческий фактор». Что уж говорить про домашних мастеров…

Поэтому рекомендую в обязательном порядке подачу напряжения на собранную схему выполнять только через отдельный автоматический выключатель SF, правильно подобранный по нагрузке. Он спасет жизнь и здоровье.

Схема подключения звезды показана на картинке.


Концы обмоток собраны в одну точку горизонтальными перемычками внутри клеммной коробки. На нее никакие внешние провода не подключены.

Фаза (через автоматический выключатель) и ноль бытовой проводки подаются на две разные клеммы начал обмоток. К свободной клемме (на рисунке Н2) подключена параллельная цепочка из двух конденсаторов: Cp — рабочий, Сп — пусковой.

Рабочий конденсатор соединен второй обкладкой жестко с фазным проводом, а пусковой — через дополнительный выключатель SA.

При запуске электродвигателя ротор необходимо раскрутить из состояния покоя. Он преодолевает усилия трения подшипников, противодействия среды. На этот период требуется повысить величину магнитного потока статора.

Делается это за счет увеличения тока через дополнительную цепочку пускового конденсатора. После выхода ротора на рабочий режим его нужно отключить. Иначе пусковой ток перегреет обмотку двигателя.

Выполнять отключение цепочки пуска простым переключателем не всегда удобно. Для автоматизации этого процесса используют схемы с реле или пускателями, работающими по времени.

Среди мастеров самодельщиков пользуется популярностью кнопка пуска от советских стиральных машин активаторного типа. У нее встроено два контакта, один из которых после включения отключается автоматически с задержкой: то, что надо в нашем случае.

Если приглядитесь внимательно на принцип подачи однофазного напряжения, то увидите, что 220 вольт приложены к двум последовательно подключенным обмоткам. Их общее электрическое сопротивление складывается, ослабляя величину протекающего тока.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезды используется для маломощных устройств, отличается повышенными потерями энергии до 50% от трехфазной системы питания.

Схема треугольник: преимущества и недостатки

Подключение электродвигателя по этому способу предполагает использование той же внешней цепочки, что и у звезды. Фаза, ноль и средняя точка нижних обкладок конденсаторов монтируются последовательно на три перемычки клеммной коробки.


За счет переключения выводов обмоток по схеме треугольника подводимое напряжение 220 создает больший ток в каждой обмотке, чем у звезды. Здесь меньшие потери энергии, выше КПД.

Подключение двигателя по схеме треугольника в однофазной сети позволяет полезно использовать до 70-80% потребляемой мощности.

Для формирования фазосдвигающей цепочки здесь требуется использовать меньшую емкость рабочих и пусковых конденсаторов.

При включении двигатель он может начать вращение не в ту сторону, которая требуется. Нужно сделать ему реверс.

Для этого достаточно в обеих схемах (звезды или треугольника) поменять местами приходящие от сети провода на клеммной колодке. Ток потечет по обмотке в противоположную сторону. Ротор изменит направление вращения.

Как подобрать конденсаторы: 3 важных критерия

Трехфазный двигатель создает вращающееся магнитное поле статора за счет равномерного прохождения синусоид токов по каждой обмотке, разнесенных в пространстве на 120 градусов.


В однофазной сети такой возможности нет. Если подключить одно напряжение на все 3 обмотки сразу, то вращения не будет — магнитные поля уравновесятся. Поэтому на одну часть схемы подают напряжение, как есть, а на другую сдвигают ток по углу вращения конденсаторами.

Сложение двух магнитных полей создает импульс моментов, раскручивающих ротор.

От характеристик конденсаторов (величины емкости и допустимого напряжения) зависит работоспособность создаваемой схемы.

Для маломощных двигателей с легким запуском на холостом ходу в отдельных случаях допустимо обойтись только рабочими конденсаторами. Всем остальным движкам потребуется пусковой блок.

Обращаю внимание на три важных параметра:

  1. емкость;
  2. допустимое рабочее напряжение;
  3. тип конструкции.
  4. Как подобрать конденсаторы по емкости и напряжению

Существуют эмпирические формулы, позволяющие выполнять простой расчет по величине номинального тока и напряжения.


Однако люди в формулах часто путаются. Поэтому при контроле расчета рекомендую учесть, что для мощности в 1 киловатт требуется подбирать емкость на 70 микрофарад для рабочей цепочки. Зависимость линейная. Смело ей пользуйтесь.

От меня.

Я все же приведу формулы расчета. Ими можно пользоваться. Однако как и у автора — любая теория проверяется практикой.

Расчет рабочего конденсатора:


Где I1=Iном. Iном рассчитывается по формуле: Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η). Где P2 — мощность, указанная на шильде двигателя (переводим киловатты в  ватты), U — прикладываемое напряжение, cosφ — есть на шильде,  η — КПД, есть на шильде.

Или проще:


Pном — берем мощность с шильды двигателя(переводим в ватты).

Расчет пускового конденсатора:

Емкость пускового конденсатора в 2,5 — 3 раза больше емкости рабочего.

Доверять всем этим методикам можно и нужно, но теоретические расчеты необходимо проверить на практике. Конкретная конструкция двигателя и прилагаемые нагрузки на него всегда требуют корректировок.

Конденсаторы рассчитываются под максимальное значение тока, допустимого по условиям нагрева провода. При этом расходуется много электроэнергии.

Если же электродвигатель преодолевает нагрузки меньшей величины, то емкость конденсаторов желательно снизить. Делают это опытным путем при наладке, замеряя и сравнивая токи в каждой фазе амперметром.

Чаще всего для пуска асинхронного электродвигателя используют металлобумажные конденсаторы.


Они хорошо работают, но обладают низкими номиналами. При сборке в конденсаторную батарею получается довольно габаритная конструкция, что не всегда удобно даже для стационарного станка.

Сейчас

промышленностью выпускаются малогабаритны электролитические конденсаторы, приспособленные для работы с электродвигателями на переменном токе.


Их внутреннее устройство изоляционных материалов приспособлено для работы под разным напряжением. Для рабочей цепочки оно составляет не менее 450 вольт.

У пусковой схемы с условиями кратковременного включения под нагрузку оно уменьшено до 330 за счет снижения толщины диэлектрического слоя. Эти конденсаторы меньше по габаритам.

Это важное условие следует хорошо понимать и применять на практике. Иначе конденсаторы на 330 вольт взорвутся при длительной работе.

Скорее всего для конкретного двигателя одним конденсатором не отделаться. Потребуется собирать батарею, используя последовательное и параллельное соединение их.


При параллельном подключении общая емкость суммируется, а напряжение не меняется.

Последовательное соединение конденсаторов уменьшает общую емкость и делит приложенное напряжение на части между ними.

Какие типы конденсаторов можно использовать?

Номинальное напряжение сети 220 вольт — это действующая величина. Ее амплитудное значение составляет 310 вольт. Поэтому минимальный предел для кратковременной работы при запуске выбран 330 V.


Запас напряжения до 450 V для рабочих конденсаторов учитывает броски и импульсы, которые создаются в сети. Занижать его нельзя, а использование емкостей с большим резервом значительно увеличивает габариты батареи, что нерационально.

Для фазосдвигающей цепочки допустимо использовать полярные электролитические конденсаторы, которые созданы для протекания тока только в одну сторону. Схема их включения должна содержать токоограничивающий резистор в несколько Ом.


Без его использования они быстро выходят из строя.

Перед установкой любого конденсатора необходимо проверить его реальную емкость мультиметром, а не полагаться на заводскую маркировку. Особенно это актуально для электролитов: они зачастую преждевременно высыхают.

Схема сдвига фаз токов конденсаторами и дросселем: что мне не понравилось?

Это третья обещанная в заголовке конструкция, которую я реализовал два десятка лет назад, проверил в работе, а потом забросил. Она позволяет использовать до 90% трехфазной мощности двигателя, но обладает недостатками. О них позже.

Собирал я преобразователь трехфазного напряжения на мощность 1 киловатт.


В его состав входят:

  • дроссель с индуктивным сопротивлением на 140 Ом;
  • конденсаторная батарея на 80 и 40 микрофарад;
  • регулируемый реостат на 140 Ом с мощностью 1000 ватт.

Одна фаза работает обычным способом. Вторая с конденсатором сдвигает ток вперед на 90 градусов по ходу вращения электромагнитного поля, а третья с дросселем формирует его отставание на такой же угол.

В создании фазосдвигающего магнитного момента участвуют токи всех трех фаз статора.

Корпус дросселя пришлось собирать механической конструкцией из дерева на пружинах с резьбовой настройкой воздушного зазора для наладки его характеристик.


Конструкция реостата — это вообще «жесть». Сейчас его можно собрать из мощных сопротивлений, купленных в Китае.


Мне даже приходила мысль использовать водяной реостат.


Но я от нее отказался: уж слишком опасная конструкция. Просто намотал на асбестовой трубе толстую стальную проволоку для проведения эксперимента, положил ее на кирпичи.

Когда запустил двигатель циркулярной пилы, то он работал нормально, выдерживал приложенные нагрузки, нормально распиливал довольно толстые колодки.

Все бы хорошо, но счетчик намотал двойную норму: этот преобразователь берет такую же мощность на себя, как и двигатель. Дроссель и проволока неплохо нагрелись.

Из-за высокого потребления электроэнергии, низкой безопасности, сложной конструкции я не рекомендую такой преобразователь.

Меры безопасности при подключении трехфазного двигателя: напоминание

Сначала я повторюсь с рекомендацией использовать все подключения только через отдельный автоматический выключатель. Это очень важно.

Работы по наладке схемы под напряжением должны выполнять обученные люди. Знание ТБ — обязательное условие.

Использование разделительного трансформатора значительно сокращает риск попасть под действие тока. Поэтому используйте его при любых наладочных работах под напряжением.

Специальный инструмент электрика с диэлектрическими рукоятками не только облегчает работу, но и сохраняет здоровье. Не пренебрегайте им!

Как подключить трехфазный электродвигатель к однофазной сети

В ремонтной и любительской практике очень часто возникает необходимость в использовании трехфазных электродвигателей для силового привода (станки, наждаки и другие устройства). Однако для их питания совсем не обязательно наличие трехфазной сети. Наиболее эф-

фективный способ пуска электродвигателя — это подключение третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор.

Чтобы двигатель с конденсаторным пуском работал нормально, емкость конденсатора должна меняться в зависимости от числа оборотов. Поскольку это условие трудно выполнимо, на практике управляют двигателем двухступенчато. Включают двигатель с расчетной (пусковой)емкостью конденсатора, а после его разгона пусковой конденсатор отключают, оставляя рабочий (рис.

1). Пусковой конденсатор отключают вручную переключателем В2.

Рабочая емкость конденсатора (в микрофарадах) для трехфазного двигателя определяется по формуле

если обмотки соединены по схеме «звезда» (рис. 1, а), или

если обмотки соединены по схеме «треугольник» (рис. 1,6). При известной мощности электродвигателя ток (в амперах) можно определить из выражения:

где Р — мощность двигателя, указанная в паспорте (на щитке), Вт; U — напряжение сети, В; cos ф — коэффициент мощности; n — КПД.

Конденсатор пусковой Сп должен быть в 1,5—2 раза больше рабочего Ср.

Рабочее напряжение конденсаторов должно быть в 1,5 раза больше напряжения сети, а конденсатор обязательно бумажным, например типа МБГО, МБГП и др.

Рис. 1. Соединение обмоток трехфазного двигателя при подключение к однофазной сети.

Для электродвигателя с конденсаторным пуском существует очень простая схема реверсирования. При переключении переключателя В1 (см. рис. 1) двигатель меняет направление вращения.

Эксплуатация двигателей с конденсаторным пуском имеет некоторые особенности. При работе электродвигателя вхолостую по обмотке, питаемой через конденсатор, протекает ток на 20—40% больше номинального. Поэтому при работе двигателя с недогрузкой нужно соответственно уменьшить рабочую емкость.

При перегрузке двигатель может остановиться, тогда для его запуска необходимо снова включить пусковой конденсатор. Необходимо знать, что при таком включении мощность, развиваемая электродвигателем, составляет 50% от номинального значения. Все ли трехфазные электродвигатели могут быть включены в однофазную сеть?

В однофазную сеть могут быть включены любые трехфазные электродвигатели. Но одни из них в однофазной сети работают плохо, например двигатели с двойной клеткой короткозамкнутого ротора серии МА, а другие при правильном выборе схемы включения и параметров конденсаторов — хорошо (асинхронные электродвигатели серий А, АО, А02, Д, АОЛ, АПН, УАД).

Мощность используемых электродвигателей ограничивается величиной допустимых токов питающей сети.

Литература: В. Г. Бастанов. 300 практических советов, 1986г.

трехфазных портов — MATLAB & Simulink

О трехфазных портах

В Simscape™ Electrical™, вы можете соединить фазы трехфазной системы между блоки с использованием двух типов портов.

Составные трехфазные порты представляют собой три отдельных порта энергосбережения с одним блочным портом. Составные трехфазные порты можно использовать для построения моделей, соответствующих однолинейным схемам трехфазных электрических систем. Вместо того, чтобы явно подключать каждую фазу трехфазной системы между блоками, вы подключаете все три фазы, используя один порт.Композитные трехфазные порты можно подключать только к другим составным трехфазным портам.

Расширенные трехфазные порты представляют собой отдельные фазы трехфазной системы с использованием трех отдельных портов для экономии электроэнергии. Вы по отдельности подключаете каждую фазу трехфазной системы между блоками. Электрические порты сохранения могут подключаться непосредственно к электрическим компонентам из Simscape и Simscape. Электротехнические библиотеки.

Составные трехфазные порты дают результаты с той же точностью, что и расширенные трехфазные порты.Оба метода подключения учитывают мгновенные фазные напряжения и токи и подходят для моделирования симметричных и несимметричных трехфазных электроэнергетических систем. Каждый порт сохранения электричества в расширенном трехфазном порту имеет сквозную переменную скалярного тока и сквозную переменную скалярного напряжения. Для составного трехфазного порта переменная Through представляет собой трехэлементный ток, а переменная Across представляет собой трехэлементное напряжение.

Вы можете использовать блок Phase Splitter, чтобы расширить составной трехфазный порт в отдельные электрические порты сохранения.Затем отдельные электрические порты могут подключаться к Simscape. Электрические электрические компоненты.

На рисунке показаны две простые схемы, которые отличаются составным и расширенным методами подключения. Две схемы дают одинаковые результаты.

Верхняя схема использует блок Voltage Source с составным трехфазным портом ~. Нижняя схема использует блок Voltage Source с расширенными электрическими портами сохранения a , b и c .В каждой цепи мгновенные фазные напряжения и токи одинаковы.

Разверните и сверните трехфазные порты на блоке

Simscape Электрические блоки с составными трехфазными портами имеют возможность переключения между составными и расширенными портами.

Чтобы переключиться между составным и расширенным портами, дважды щелкните блок, затем установите Вариант моделирования или Электрический подключение параметра к любому Расширенный трехфазный порты или Составные трехфазные порты .

Для блоков с одним составным портом ~ расширенный электрические порты помечены a , b и с . Для блоков с более чем одним составным портом ~1 и ~2 , расширенные электрические порты имеют маркировку a1 , b1 , c1 и а2 , б2 , с2 .

%PDF-1.4 % 53 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 53 266 0000000016 00000 н 0000006362 00000 н 0000006473 00000 н 0000008326 00000 н 0000008455 00000 н 0000008820 00000 н 0000009074 00000 н 0000009540 00000 н 0000009915 00000 н 0000010339 00000 н 0000010748 00000 н 0000011147 00000 н 0000011548 00000 н 0000011704 00000 н 0000011952 00000 н 0000012356 00000 н 0000012534 00000 н 0000012695 00000 н 0000012826 00000 н 0000012935 00000 н 0000013196 00000 н 0000013730 00000 н 0000013756 00000 н 0000013831 00000 н 0000013944 00000 н 0000014055 00000 н 0000015982 00000 н 0000016095 00000 н 0000016270 00000 н 0000017868 00000 н 0000018015 00000 н 0000018159 00000 н 0000018306 00000 н 0000018421 00000 н 0000018568 00000 н 0000018715 00000 н 0000018830 00000 н 0000018946 00000 н 0000019069 00000 н 0000019194 00000 н 0000019339 00000 н 0000019486 00000 н 0000019601 00000 н 0000019756 00000 н 0000019875 00000 н 0000019937 00000 н 0000020103 00000 н 0000020251 00000 н 0000020508 00000 н 0000020628 00000 н 0000020776 00000 н 0000020921 00000 н 0000021077 00000 н 0000021372 00000 н 0000021521 00000 н 0000021637 00000 н 0000021794 00000 н 0000023695 00000 н 0000023816 00000 н 0000023973 00000 н 0000024130 00000 н 0000024251 00000 н 0000024371 00000 н 0000024520 00000 н 0000024669 00000 н 0000024902 00000 н 0000025022 00000 н 0000025171 00000 н 0000026862 00000 н 0000027059 00000 н 0000027208 00000 н 0000027328 00000 н 0000027534 00000 н 0000027727 00000 н 0000027934 00000 н 0000028201 00000 н 0000028410 00000 н 0000028823 00000 н 0000029075 00000 н 0000030894 00000 н 0000031086 00000 н 0000032830 00000 н 0000033027 00000 н 0000033214 00000 н 0000035015 00000 н 0000036645 00000 н 0000037079 00000 н 0000037322 00000 н 0000037757 00000 н 0000038189 00000 н 0000038549 00000 н 0000038796 00000 н 0000039275 00000 н 0000039754 00000 н 0000040103 00000 н 0000040570 00000 н 0000040992 00000 н 0000041411 00000 н 0000041878 00000 н 0000042307 00000 н 0000042774 00000 н 0000043021 00000 н 0000043488 00000 н 0000043735 00000 н 0000043981 00000 н 0000044366 00000 н 0000044674 00000 н 0000045141 00000 н 0000045608 00000 н 0000045986 00000 н 0000046327 00000 н 0000065214 00000 н 0000089780 00000 н 00000 00000 н 0000115591 00000 н 0000124189 00000 н 0000124538 00000 н 0000124889 00000 н 0000125289 00000 н 0000125552 00000 н 0000125994 00000 н 0000126425 00000 н 0000152649 00000 н 0000152747 00000 н 0000153152 00000 н 0000153493 00000 н 0000153563 00000 н 0000153618 00000 н 0000154085 00000 н 0000154552 00000 н 0000154635 00000 н 0000154865 00000 н 0000155235 00000 н 0000155607 00000 н 0000155776 00000 н 0000155925 00000 н 0000156304 00000 н 0000156497 00000 н 0000156692 00000 н 0000156886 00000 н 0000157015 00000 н 0000157072 00000 н 0000157413 00000 н 0000157601 00000 н 0000157802 00000 н 0000157878 00000 н 0000157961 00000 н 0000158034 00000 н 0000158290 00000 н 0000158373 00000 н 0000158428 00000 н 0000158811 00000 н 0000159013 00000 н 0000159216 00000 н 0000159347 00000 н 0000159430 00000 н 0000159503 00000 н 0000159620 00000 н 0000159778 00000 н 0000161811 00000 н 0000162142 00000 н 0000162312 00000 н 0000164626 00000 н 0000164971 00000 н 0000165084 00000 н 0000166627 00000 н 0000166914 00000 н 0000189232 00000 н 0000189495 00000 н 0000189908 00000 н 0000210591 00000 н 0000210846 00000 н 0000211248 00000 н 0000225356 00000 н 0000225605 00000 н 0000225901 00000 н 0000235725 00000 н 0000236012 00000 н 0000236403 00000 н 0000261184 00000 н 0000261223 00000 н 0000307021 00000 н 0000307060 00000 н 0000307165 00000 н 0000307270 00000 н 0000307386 00000 н 0000307531 00000 н 0000307638 00000 н 0000307742 00000 н 0000307850 00000 н 0000307958 00000 н 0000308060 00000 н 0000308256 00000 н 0000308405 00000 н 0000308524 00000 н 0000308647 00000 н 0000308757 00000 н 0000308868 00000 н 0000308975 00000 н 0000309074 00000 н 0000309285 00000 н 0000309434 00000 н 0000309541 00000 н 0000309652 00000 н 0000309763 00000 н 0000309870 00000 н 0000309973 00000 н 0000310075 00000 н 0000310291 00000 н 0000310440 00000 н 0000310548 00000 н 0000310663 00000 н 0000310783 00000 н 0000310929 00000 н 0000311086 00000 н 0000311199 00000 н 0000311310 00000 н 0000311417 00000 н 0000311563 00000 н 0000311716 00000 н 0000312164 00000 н 0000312612 00000 н 0000313040 00000 н 0000313287 00000 н 0000313458 00000 н 0000313611 00000 н 0000313716 00000 н 0000313819 00000 н 0000313918 00000 н 0000314017 00000 н 0000314188 00000 н 0000314341 00000 н 0000314418 00000 н 0000314783 00000 н 0000314860 00000 н 0000315222 00000 н 0000315300 00000 н 0000315721 00000 н 0000315799 00000 н 0000316216 00000 н 0000316294 00000 н 0000316707 00000 н 0000316785 00000 н 0000316838 00000 н 0000316887 00000 н 0000316922 00000 н 0000317000 00000 н 0000317113 00000 н 0000318430 00000 н 0000318755 00000 н 0000318821 00000 н 0000318937 00000 н 0000320254 00000 н 0000320490 00000 н 0000320852 00000 н 0000320930 00000 н 0000320965 00000 н 0000321043 00000 н 0000322362 00000 н 0000322689 00000 н 0000322755 00000 н 0000322871 00000 н 0000324190 00000 н 0000324426 00000 н 0000324790 00000 н 0000005616 00000 н трейлер ]/предыдущая 522444>> startxref 0 %%EOF 318 0 объект >поток hSYHa=wt1DɐJEZә(SH\B!͵)t $Rsr»zp)L+$6+iѤ zcr

Однофазный повышающе-понижающий преобразователь с регулятором напряжения, подходящий для ветроэнергетики

[1]   Дж.Г. Слотвег и В. Л. Клинг, «Ответ дует по ветру», журнал IEEE Power and Energy, том 1, № 6, стр. 26–33, 2003 г.
[2]   П. Ф. Толедо, Х. Се и К. Т. Хогсколан, Ветряная электростанция в слабых сетях, компенсация со Statcom, http://www.elkraft.ntnu. №/smola2005/Topics/8.pdf.
[3]   Б. Сингх, С. С. Мурти и С. Гупта, «Анализ и разработка стабилизатора напряжения на основе STATCOM для асинхронных генераторов с самовозбуждением», IEEE Trans.Преобразование энергии, т. 19, № 4, стр. 783-790, 2004.
[4]   Т.Ф. Чан, «Требования к емкости асинхронных генераторов с самовозбуждением» , IEEE Trans. Energy Convers, том 8, № 2, стр. 304-311, 1993.
[5]   Б. Сингх и Л.Б. Шилпакар, «Анализ нового твердотельного регулятора напряжения для асинхронного генератора с самовозбуждением», IEE Proc. Ген. трансм. Рассылка, т.145, №6, стр.647-655,1998.
[6]   А.А. Шалтоут, М.А. Абдель-Халим, «Твердотельное управление ветряным асинхронным генератором с автоматическим возбуждением», Electric Mach. Power Syst., т. 23, № 5, стр. 571-582, 1995.
[7]   Т. Ф. Чан, К. А. Нигим и Л. Л. Лай, «Управление напряжением и частотой самовозбуждающихся асинхронных генераторов с контактными кольцами», IEEE Trans. Energy Convers, том 19, № 1, стр. 81-87, 2004.
[8]   Т. Майти и С. Н. Бхадра, «Исследование асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором с регулируемой частотой вращения, возбуждаемого STATCOM», в Proceedings of Int.конф. Energy, Information Technology and Power Sector, PEITSICON2005 – IEE, Kolkata, 254 -257, 2005.
[9]   S. Muller, M. Deicke, & RW De Doncker, «Асинхронный генератор с двойным питанием система для ветряных турбин», Журнал IEEE Industry Application Magazine, том 8, № 3, стр. 26 – 33, 2002.
[10]   JB Ekanayake , L. Holdsworth, XG Wu, & N. Jenkins, «Моделирование и управление ветровой турбиной с двойным асинхронным генератором», IEEE Transactions on Power Systems, vol.18, № 2, 803 –809, 2003.
[11]   А. Тапиа, Г. Тапиа, Дж. К. Остолаза, Дж. Р. Саенс, «Моделирование и управление ветровой турбиной с двойным питанием асинхронного генератора» , IEEE Transactions on Energy Conversion, vol.18, no.2, pp. 194–204, 2003.
[12]   Дж. Матас, М. Кастилья, Дж. М. Герреро, Викунья Л. Гарсия де и Дж. Мирет, «Линеаризация обратной связи синхронных ветряных турбин с прямым приводом с помощью подхода скользящего режима», IEEE Trans .О силовой электронике, т. 23, № 3, стр. 1093-1103, 2008 г.
[13]   А. Пеннатини, П. Э. Баньоли и Э. Франки, «Стабилизатор напряжения переменного тока для генераторов с постоянными магнитами», IEEE proc. Междунар. симп. Power Electronics Electric Drives Automation and Motion, 2010, стр. 484-489.
[14]   Н. Васкес, А. Веласкес и К. Эрнандес, «Регулятор напряжения переменного тока на основе повышающе-понижающего преобразователя переменного тока в переменный», IEEE proc. Междунар. симп. Промышленная электроника, 2007, стр. 533-537.
[15]   F. Z. Peng, «Z-Source инвертор», IEEE Trans. Инд Приложение, том. 39, № 2, с. 504–510, 2003.
[16]   Ф. З. Пэн, А. Джозеф, Дж. Ван, М. С. Шен, Л. Чен и З. Г. Пан, «Z-Source Inverter for motor drive», IEEE Transaction on power electronics, vol.20 , № 4, с. 857-863, 2005.
[17]   FZ Peng, M. Shen, & Z. Qian, «Управление максимальным усилением инвертора с Z-источником», IEEE Transactions on power electronics, vol.20, № 4, с. 833-838, 2005.
[18]   С. Тангапракаш и А. Кришнан, «Приводы асинхронных двигателей с инверторным питанием от источника Z — подход, основанный на пространственно-векторной широтно-импульсной модуляции», Journal of Applied Sciences Research, vol.5, № 5, стр. 579-584, 2009.
[19]   Ф. З. Пэн, М. Шен и К. Холланд, «Применение инвертора Z-источника для тягового привода топливного элемента», IEEE Transactions Power Electronics, vol. 22, № 3, стр. 1054–1061, 2007.
[20]   Ю. Хуан, М. Шен, Ф. З. Пэн и Дж. Ван, «Инвертор Z-источника для бытовых фотоэлектрических систем», IEEE Transaction on Power Electronics, том 21, № 6 , pp.1776-1782, 2006.

Основы трехфазного электроснабжения

Дэвид Херрес

В отличие от жилой электропроводки, электропроводка в промышленных или крупных коммерческих помещениях обычно имеет трехфазное питание. Для многих домовладельцев и начинающих технологов трехфазные схемы являются большой загадкой только потому, что они незнакомы.На самом деле они просты концептуально и с точки зрения трудозатрат при работе с трехфазным оборудованием. Трехфазные проводники меньше, как и их дорожки и защита от перегрузки по току для трехфазных цепей. Таким образом, трехфазный редуктор легче установить, чем однофазную проводку.

Существует одна потенциальная трудность при планировании новой трехфазной установки: трехфазное питание может быть недоступно от коммунального предприятия в предполагаемом месте. Обычно трехфазные распределительные линии отходят от подстанции и следуют по основным дорогам, уменьшаясь до однофазных линий меньшего размера для зданий, потребляющих меньше электроэнергии.Когда коммунальное предприятие продлевает трехфазную распределительную линию, оно обычно считает, что расходы должен нести клиент.

Хороший способ получить представление о геометрии распределения — объехать пригородные районы и посмотреть на линии электропередач и трансформаторные решетки. (Лучше всего, чтобы за рулем сидел кто-то другой, чтобы вы не ударились о столб и не изменили объект, наблюдая за ним.) Трехфазная сервисная ветка состоит из трех незаземленных (горячих) проводников и заземленной нейтрали, которые заканчиваются на трех- наконечник (плюс заземление) розетки счетчика, а затем перейти к панели служебного входа.Эта коробка состоит из нейтрального стержня и трех горячих шинных стержней.

Трехполюсные выключатели могут вставляться в коробки для получения трехфазного питания. Двухполюсные выключатели могут питать однофазные линейные нагрузки, а однополюсные выключатели могут облегчать однофазные цепи между фазами и землей.

Фазовые соотношения трех форм сигналов напряжения очевидны из осциллографа трехфазной энергосистемы.

Таким образом, трехфазные линии электропередач могут быть разделены на входной панели или в центре нагрузки, чтобы сделать доступной однофазную электроэнергию.Однако невозможно изменить однофазную мощность на трехфазную без использования поворотного или электронного преобразователя фазы. Причина в том, что каждый из трех проводников несет напряжение переменного тока, которое смещено во времени на одну треть периода. В частности, пик напряжения на любом проводнике приходится на одну треть цикла после одного из других проводников и на одну треть цикла перед третьим проводником. Обычно нецелесообразно создавать такую ​​фазовую задержку при однофазном подключении к сети.

Подключение трехфазного оборудования иногда требует специальных процедур. Например, это случай защиты от перегрузки по току 3-фазного синхронного или асинхронного двигателя. Подробности приведены в статье 430 Национального электротехнического кодекса США 2014 года «Двигатели, цепи двигателей и контроллеры». В основном к клеммам двигателя подводятся три проводника без нейтрали, но с проводником заземления оборудования. Направление вращения можно изменить, поменяв местами любые два из трех проводов.Фазы можно сбалансировать, перевернув соединения (A к B, B к C, C к A), следя за тем, чтобы не изменить направление.

При проектировании электрической системы для большого здания или производственного предприятия трехфазная проводка предлагает много возможностей для экономии капитала и простоты обслуживания. Трехфазные двигатели большой мощности намного дешевле в приобретении и эксплуатации, чем однофазные эквиваленты.

Обзор подключения трансформатора

Scott-T | EEP

Преобразование 3-фазной системы в 2-фазную

Существуют две основные причины необходимости преобразования трехфазной системы в двухфазную: обеспечить питание существующей двухфазной системы от трехфазной сети и обеспечить питание двухфазных печных трансформаторов. от трехфазного источника.

Самый большой печной трансформатор мощностью 105 МВА, изготовленный на трансформаторном заводе Siemens в Дрездене

Двухфазные системы могут иметь 3-х, 4-х или 5-проводные схемы . Необходимо учитывать, что двухфазная система не составляет 2/3 трехфазной системы. Сбалансированные трехпроводные двухфазные цепи имеют два фазных провода, по которым проходит примерно одинаковое количество тока, с нейтральным проводом, по которому в 1,414 раза больше тока в фазных проводах.

Фазные напряжения не совпадают по фазе на 90°.

Двухфазные 4-проводные цепи представляют собой две незаземленные однофазные цепи, которые электрически не совпадают по фазе на 90° друг с другом .

Двухфазные 5-проводные цепи имеют четыре фазных провода плюс нейтраль; четыре фазных провода сдвинуты по фазе на 90° друг к другу.

Scott-T Connection – 2-х и 3-х фазное подключение

Самый простой способ преобразовать трехфазное напряжение в двухфазное – это использовать два обычных однофазных трансформатора. Первый трансформатор подключается фаза-нейтраль на первичной (трехфазной) стороне, а второй трансформатор подключается между двумя другими фазами на первичной стороне.

Затем вторичные обмотки двух трансформаторов подключаются к двухфазной цепи. Первичное напряжение между фазой и нейтралью не совпадает по фазе с междуфазным первичным напряжением на 90°, что создает двухфазное напряжение на вторичных обмотках. Это простое соединение, называемое Т-образным соединением, показано на рисунке выше.

Основным преимуществом Т-образного соединения является то, что в нем используются трансформаторы со стандартными первичными и вторичными напряжениями .

Недостатком Т-образного соединения является то, что симметричная двухфазная нагрузка по-прежнему создает несимметричные трехфазные токи; я.т. е. фазные токи в трехфазной системе неодинаковы по величине, их фазовые углы не отстоят друг от друга на 120°, и существует значительное количество тока нейтрали, которое должно быть возвращено в источник.


Соединение трансформатора Скотта

Трансформатор Скотта-Т (, также называемый соединением Скотта ) представляет собой тип схемы, используемой для получения двухфазной мощности от трехфазного источника или наоборот. Соединение Скотта равномерно распределяет сбалансированную нагрузку между фазами источника.

Трансформаторы Scott T требуют трехфазного питания и имеют два одинаковых однофазных выхода, которые называются Main и Teaser . Выходы Main и Teaser сдвинуты по фазе на 90 градусов. Выходы MAIN и Teaser не должны подключаться параллельно или последовательно, так как это создает дисбаланс векторного тока на первичной стороне.

Выходы MAIN и Teaser находятся на отдельных ядрах. Также требуется внешняя перемычка для подключения первичной стороны секций MAIN и Teaser.

Схема типичного трансформатора Scott T показана ниже:

Схематическая схема типичного трансформатора Scott

Трансформатор Scott T состоит из двух однофазных трансформаторов одинаковой мощности. Секции MAIN и Teaser могут быть заключены в напольный корпус с MAIN внизу и Teaser вверху с соединительным кабелем. Их также можно разместить рядом в отдельных корпусах.

Предполагая, что требуемое напряжение одинаково на двух- и трехфазной сторонах , соединение трансформатора Scott-T состоит из основного трансформатора с коэффициентом передачи 1:1 с отводом от середины, T1 и 86.Тизерный трансформатор с коэффициентом трансформации 6% (0,5√3), T2. Сторона T1 с отводом от центра подключена между двумя фазами на трехфазной стороне. Затем его центральный отвод соединяется с одним концом стороны T2 с меньшим числом оборотов, а другой конец соединяется с оставшейся фазой.

Другая сторона трансформаторов подключается непосредственно к двум парам двухфазной четырехпроводной системы.

Соединение Scott-T преобразует 3-фазное соединение в 2-фазное

Соединение трансформатора Scott-T может также использоваться в конфигурации «спина к спине Т-Т» для трехфазного соединения с 3-фазным.Это экономия затрат на трансформаторы меньшего размера кВА из-за того, что 2 катушки T подключены к вторичной 2 обмотке T вместо традиционного трансформатора с тремя обмотками от первичной к трехкатушечной вторичной обмотке. В этом расположении нейтральный отвод частично находится на вторичном тизерном трансформаторе.

Стабильность напряжения этой схемы T-T по сравнению с традиционным трансформатором с тремя витками первичной обмотки и тремя витками вторичной подвергается сомнению.


Ключевые моменты //

Если основной трансформатор имеет передаточное отношение 1:1, то для тизерного трансформатора требуется передаточное отношение 0.866:1 для сбалансированной работы.

Принцип действия соединения Скотта проще всего увидеть, подав сначала ток на вторичные обмотки тизера, а затем подав ток на основную вторичную обмотку, рассчитав первичные токи отдельно и наложив результаты.


Нагрузка, подключенная между фазой Y1 и фазой Y2 вторичной обмотки:
  • Вторичный ток от вспомогательной обмотки к фазе X1 = 1,0 < 90°
  • Вторичный ток от вспомогательной обмотки к фазе X2 = -1.0 < 90°
  • Первичный ток из фазы h4 ​​в обмотку тизера = 1,1547 < 90°
  • Первичный ток из фазы h3 в основную обмотку = 0,5774 < 90°
  • Первичный ток из фазы h основная обмотка = -0,5774 < 90°
  • Причина того, что первичный ток из фазы h4 ​​в обмотку тизера составляет 1,1547 из-за соотношения витков тизера 0,866:1, преобразуя 1/0,866= 1.1547 раз больше вторичного тока . Этот ток должен делиться пополам на центральном ответвлении основной первичной обмотки, поскольку обе половины основной первичной обмотки намотаны на один и тот же сердечник, а суммарный ампер-виток основной обмотки должен быть равен нулю.
Нагрузка, подключенная между фазой X2 и фазой X1 вторичной обмотки:
  • Вторичный ток от основной обмотки в фазу X2 =1,0 < 0°
  • Вторичный ток от основной обмотки в фазу X4 = -1.0 < 0°
  • Первичный ток из фазы h3 в основную обмотку = 1,0 < 0°
  • Первичный ток из фазы h2 в основную обмотку = – 1,0 < 0°
  • Первичный ток из фазы h4 ​​в дразнящая обмотка = 0
  • Наложите два набора первичных токов:
  • I h4 = 1,1547 < 90° + 0 = 1,1547 < 90°
  • I h3 = 0,5774 + 1 < 90 1,1547 < 30°
  • I h2 = 0.5774 < 90°+ 1,0 < 0° = 1,1547 < 210°

Обратите внимание, что первичные трехфазные токи сбалансированы; т. е. фазные токи имеют одинаковую величину и их фазовые углы составляют 120° друг от друга . Полная мощность, обеспечиваемая основным трансформатором, больше полной мощности, обеспечиваемой тизерным трансформатором.

Это легко проверить , заметив, что первичные токи в обоих трансформаторах имеют одинаковую величину ; однако первичное напряжение тизерного трансформатора составляет всего 86 В.6% от первичного напряжения главного трансформатора.

Таким образом, тизер преобразует только 86,6% полной мощности, преобразованной основным.

Мы также наблюдаем, что хотя полная активная мощность, подаваемая на двухфазную нагрузку, равна полной активной мощности, подаваемой от трехфазной системы, полная полная мощность, преобразованная обоими трансформаторами, больше, чем полная полная мощность, подаваемая на двухфазная нагрузка.

Полная мощность, преобразованная тизером, равна 0.866 X Ih2 = 1,0 , а полная мощность, преобразованная в сеть, равна 1,0X Ih3 = 1,1547, что в сумме составляет 2,1547 полной мощности, преобразованной в .

Дополнительные 0,1547 на единицу полной мощности обусловлены паразитной реактивной мощностью между двумя половинами первичной обмотки главного трансформатора.

Однофазные трансформаторы, используемые в соединении Скотта, являются специальными изделиями, которые практически невозможно купить «с полки» в настоящее время. В аварийной ситуации можно использовать стандартные распределительные трансформаторы.

Преимущества Т-образного соединения Скотта //

При желании одновременно может подаваться трехфазная, двухфазная или однофазная нагрузка . Нейтральные точки могут использоваться для заземления или нагрузки.


Недостатки при использовании для трехфазной нагрузки //

Этот тип асимметричного соединения (3 фазы, 2 катушки) реконструирует три фазы из 2 обмоток. Это может вызвать неравномерное падение напряжения в обмотках , в результате чего к нагрузке могут быть приложены потенциально несимметричные напряжения.

Коэффициент трансформации катушек и полученное напряжение могут быть слегка несбалансированными из-за производственных отклонений взаимосвязанных катушек .

Нейтраль этой конструкции должна быть надежно заземлена. Если он не заземлен надежно, вторичные напряжения могут стать нестабильными. Так как эта конструкция будет иметь низкий импеданс, особое внимание следует уделить току первичной защиты от короткого замыкания. Это может быть проблемой, если система предназначена для соединения Delta-Star.

Однофазная конструкция и характеристики этого соединения делают трансформатор сравнительно громоздким и тяжелым по сравнению с обычным трехфазным трансформатором того же номинала.


Применение

Основное применение для трансформатора промышленной печи .

Для тяги Назначение:

Электроэнергия поступает от 220 кВ или 132 кВ или 110 кВ или 66 кВ, трехфазной , эффективно заземленной сети электропередачи Государственного управления электроснабжения, через однофазные трансформаторы или Скотт подключил трансформатор, установленный на Тяговой подстанции.

Первичная обмотка однофазного трансформатора подключается к двум фазам сети передачи или, если используется трансформатор, соединенный по Скотту, первичные обмотки подключаются к трем фазам сети передачи.

Однофазные трансформаторы на тяговой подстанции подключаются к одним и тем же двум фазам передающей сети (называемым однофазным соединением) или, альтернативно, к разным парам фаз — три однофазных трансформатора образуют соединение треугольником на первичная сторона.[/info_b0x]

Из трех однофазных трансформаторов один трансформатор питает ВЛ на одной стороне ТП, другой питает ВЛ на другой стороне ТП, а третий остается в резерве.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.