Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Работа трехфазного асинхронного двигателя от сети однофазного тока

Работа трехфазного асинхронного двигателя от сети однофазного тока

Трехфазный асинхронный двигатель нормального исполнения может создавать вращающий момент без принятия специальных мер при питании от сети однофазного тока.
Предположим, что цепь одного из проводов работающего двигателя, присоединенного к трехфазной сети, разомкнулась (например, вследствие перегорания плавкой вставки предохранителя). Машина, оказавшаяся в однофазном режиме с последовательным или последовательно-параллельным соединением обмоток статора (рис. 1), будет продолжать вращаться, преодолевая момент сопротивления нагрузки.

Однофазное включение асинхронного двигателя

Рис. 1. Однофазное включение асинхронного двигателя при соединении:
а — звездой; б — треугольником
Рис. 2 Разложение пульсирующего магнитного поля на два вращающихся (1 и 2)

Разложение пульсирующего магнитного поля на два вращающихся
В первом случае одна фаза полностью теряет питание, во втором происходит уменьшение напряжения на каждой из двух фаз, соединенных последовательно. Частота вращения двигателя при этом в обоих случаях снижается, а скольжение увеличивается.
Увеличение скольжения при неизменной нагрузке на валу сопровождается значительным возрастанием тока. Для предупреждения чрезмерного перегрева обмоток необходимо снизить нагрузку двигателя до 50—60 % номинальной. Остановив трехфазный двигатель, работающий в однофазном режиме, легко убедиться в том, что пустить его в ход непосредственно включением в сеть однофазного тока невозможно. Вращающий момент при пуске оказывается равным нулю. Это обусловлено характером магнитного поля статора, которое в однофазном режиме является пульсирующим.
Пульсирующее поле может быть представлено в виде двух полей, вращающихся с одной и той же синхронной частотой в противоположные стороны. Наибольшее значение (амплитуда) каждого из них равно половине амплитуды пульсирующего поля. Разложение пульсирующего поля и его изменение во времени иллюстрируются простым графическим построением (рис. 2) с допущением, что обмотка, по которой проходит ток (показанная в виде одного витка), создает в воздушном зазоре машины синусоидально распределенное магнитное поле (сплошная линия). Каждое из вращающихся полей (пунктирные линии 1 и 2) наводит в обмотке ротора ЭДС, под влиянием которых возникают токи. Взаимодействие вращающихся полей с токами ротора приводит к образованию вращающихся моментов, направленных в противоположные стороны. Неподвижный ротор по отношению к этим полям находится в одинаковых условиях, поэтому вращающие моменты полностью уравновешивают друг друга, этим и объясняется то обстоятельство, что трехфазный двигатель в однофазном режиме не имеет начального (пускового) момента.
Прямое поле, т. е. поле, направление вращения которого совпадает с направлением вращения ротора, наводит в его обмотке токи небольшой частоты (2—3 Гц при частоте напряжения сети 50 Гц). Обозначим момент, обусловленный прямым полем, через М. Встречному (обратному) полю соответствует тормозной момент М2. Токи, индуктированные в обмотке ротора
встречным полем, при малых значениях скольжения имею г повышенную частоту (около 100 Гц) и, становясь поэтому почти чисто реактивными, оказывают размагничивающее действие. Ослабление встречного поля вызывает уменьшение тормозного момента М2.
Скольжение ротора по отношению к обратному полю равно
По этой причине токи ротора, наведенные обратным полем, имеют повышенную частоту

Каждое из вращающихся магнитных полей (прямое и обратное) является круговым. Пространственный вектор магнитодвижущей силы (МДС) кругового поля вращается с равномерной скоростью (rtj=const), причем конец вектора перемещается по окружности. Диаграммы прямого и обратного магнитных полей с МДС F и F2 показаны на рис. 3, а, б.
Результирующее магнитное поле, обусловленное результирующей МДС F, становится эллиптическим: конец вектора F при вращении описывает эллипс. Для эллиптического поля характерно непостоянство мгновенной скорости вращения пространственного вектора результирующей МДС и, соответственно, магнитного поля машины. Это обстоятельство может стать причиной возникновения вибраций, особенно при малых моментах инерции ротора.


Рис. 3. Диаграммы вращающихся магнитных полей: а — прямого кругового; б — обратного кругового; в — эллиптического
Построение диаграммы вращающейся МДС эллиптического поля приведено на рис. 3, в. Большая и малая оси эллипса находятся по соотношениям

Таким образом, эллиптическое поле можно рассматривать как результат наложения двух круговых полей — прямого и обратного.
Результирующий момент однофазного двигателя равен разности моментов от прямого и обратного полей:

Наличие тормозного момента приводит к ухудшению характеристик двигателя в однофазном режиме: по сравнению с трехфазным двигатель имеет меньшие КПД и коэффициент мощности.
Уменьшение КПД связано с возрастанием потерь, обусловленных появлением обратного поля. Снижение коэффициента мощности объясняется увеличением намагничивающего тока.
Как уже отмечалось, существенным недостатком трехфазного двигателя при однофазном включении является отсутствие пускового момента. Двигатели малой мощности можно пустить е ход «от руки», но этот способ неприменим для более мощных приводов. Поэтому задача непосредственного пуска трехфазного двигателя от однофазной сети имеет важное значение. Одно из возможных ее решений рассматривается в настоящей книге. Идея его состоит в образовании в воздушном зазоре машины вращающегося магнитного поля — эллиптического или кругового.
В эллиптическом поле кроме вращающего момента Мх возникает тормозной момент М2. В круговом поле тормозной момент отсутствует.
Для получения кругового вращающегося поля должны быть соблюдены определенные условия. При двух статорных обмотках магнитное поле становится круговым, если их МДС, равные по значению, сдвинуты в пространстве на 90° (электрических) и во времени. Заметим, что под МДС понимают произведение тока обмотки на число ее витков (эффективных). Ось МДС всегда совпадает с осью обмотки.
Рассмотрим схему включения трехфазного двигателя в однофазную сеть (рис. 4, а). Одна обмотка статора образована фазой С1—С4, другая состоит из двух последовательно соединенных фаз: С2—С5, СЗ—Сб. Назовем первую обмотку пусковой, а вторую рабочей, или главной. Стрелками /—3 (рис. 4, б) для некоторого момента времени условно показаны направления и значения пульсирующих МДС отдельных фаз двигателя. Ось МДС "главной обмотки (стрелка 4) находят по правилу параллелограмма )(рис. 4, в).
Образование пространственного угла сдвига
Рис. 4. Образование пространственного угла сдвига между осями главной и пусковой обмоток однофазного двигателя

Читайте так же:
Сборка ящика учета электроэнергии 380в

Как видно, ось МДС главной фазы оказывается сдвинутой относительно осей МДС статорных обмоток С2—С5, СЗ—С6 на 30°. При этом между осями МДС главной и пусковой обмоток создается пространственный сдвиг, равный 90°. При соединении обмоток двигателя треугольником получается тот же результат.
Для получения сдвига МДС, создаваемых токами обмоток во времени, в цепь пусковой обмотки включают активное сопротивление, индуктивное сопротивление или конденсатор. В первом и втором случаях создается эллиптическое вращающееся поле, так как сдвиг во времени между токами обмоток получается значительно меньше ‘А периода. К достоинству этих способов пуска относятся простота и относительно невысокая стоимость пусковых элементов.
Если в качестве фазосдвигающего элемента использовать конденсатор, то можно получить вращающееся
магнитное поле, близкое к круговому, а в некоторых случаях и круговое.
Пуск двигателя в ход производится следующим образом. При замкнутом рубильнике S2 (рис. 4, б) включается рубильник S1. По достижении частоты вращения, близкой к синхронной, цепь пусковой обмотки с пусковым элементом ПЭ размыкается вручную или автоматически, например, с помощью центробежного выключателя. Под напряжением сети на время работы остается только главная фаза.
Сравнение различных способов пуска показало, что пусковой ток для одного и того же значения момента получается наименьшим при пуске с помощью включения конденсатора. С уменьшением пускового тока уменьшаются колебания напряжения в линии, что приводит к улучшению условий пуска вследствие известной пропорциональности между вращающим моментом асинхронного двигателя и квадратом приложенного напряжения.
Для одинаковых пусковых токов начальный вращающий момент двигателя с конденсатором в цепи пусковой обмотки значительно превосходит момент, получаемый при включении активного сопротивления или индуктивности.

Подключение трехфазного двигателя к сети

Трехфазный асинхронный двигатель

За счет простой конструкции и легкости обслуживания асинхронные электрические двигатели находят широкое применение практически в любой сфере от промышленных предприятий до бытовой техники. Из-за особенности рабочего принципа они по-разному подключаются к трехфазным и однофазным электросетям.

Содержание:

Принцип работы

Асинхронный трехфазный электродвигатель представляет собой конструкцию из двух основных компонентов: статора – большого неподвижного элемента, служащего одновременно и корпусом двигателя, и ротора – подвижной детали, передающей механическую энергию на вал. Читайте более подробно о принципе работы асинхронного двигателя в отдельной статье. Очень рекомендуем сделать это, т.к. информация там может быть полезна в работе!

Коротко, статор представляет собой корпус, внутри которого находится сердечник или магнитопровод. Внешне он похож на беличье колесо и собирается из электротехнической стали, изолированный с помощью нанесения специального лака. Такая конструкция снижает количество вихревых токов, появляющихся при воздействии с круговым магнитным полем двигателя. В пазах сердечника располагаются три обмотки, на которые подается питание.

беличье колесо

Ротор представляет собой шихтованный сердечник и вал. Стальные листы, используемые в роторном сердечнике, не обрабатываются лаком-изолятором. Обмотка ротора – короткозамкнутая.

Рассмотрим принцип действия этой конструкции. После подачи энергии на асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором на фиксированных обмотках статора создается магнитное поле. При подключении к сети с синусоидальным переменным током, характер поля будет изменяться с изменением показателей сети. Поскольку обмотки статора смещены относительно друг друга не только в пространстве, но и во времени, возникают три магнитных потока со смещением, в результате взаимодействия которых возникает вращающееся результирующее поле, проводящее ротор в движение.

Несмотря на то, что фактически ротор неподвижен, вращение магнитных полей на обмотках статора создает относительно вращение, что и приводит его в движение. Результирующее поле, «собранное» потоками обмоток, в процессе вращения наводит электродвижущую силу в проводники ротора. Согласно правилу Ленца, основное поле буквально пытается догнать поток на обмотках с целью сокращения относительной скорости.

Асинхронные двигателя относятся к электрическим машинам и, следовательно, могут использоваться не только в качестве моторов, но и как генераторы. Для этого необходимо, чтобы вращение ротора осуществлялось через некий внешний источник энергии, например, через другой двигатель или воздушную турбину. При наблюдении остаточного магнетизма на роторе, то в обмотках статора также будет генерироваться переменный поток, что приведет к получению напряжения на них за счет принципа индукции. Такие генераторы называют индукционными, они находят в бытовой и хозяйственной сфере для обеспечения бесперебойной работы непостоянных сетей переменного тока.

Подключение к однофазной сети через конденсатор

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети невозможно в чистом виде, без изменения схемы питания. Дело в том, что для создания вращающегося магнитного потока необходимо наличие как минимум двух обмоток со сдвигом по фазе, за счет которого и создает относительное движение статора. Если мотор подключить к бытовой однофазной сети напрямую, подав питание на одну из обмоток статора, он не будет работать. Это связано с тем, что одна работающая фаза создает пульсирующее поле, которое может обеспечивать движение вращающегося ротора, но не способно запустить его.

Читайте так же:
Устройство для штукатурки стен своими руками

Для решения этой проблемы в двигателе размещается дополнительная обмотка под углом в 90˚ относительно основной, в цепь которой последовательно включен фазосмещающий элемент. В этом качестве могут выступать резисторы, индукционные катушки и другие устройства, однако лучшую эффективность показало применение конденсаторов.

Дополнительная обмотка, создаваемая с помощью конденсаторов, чаще всего выступает в роли пускателя двигателя, поэтому её называют пусковой. По достижении определенной температуры и скорости вращения вала срабатывает переключатель, размыкающий цепь. После этого работа двигателя обеспечивает взаимодействием между ротором и пульсирующим полем рабочей обмотки, как уже было описано выше.

Для обеспечения максимальной эффективности работы необходимо использование конденсаторов, чья ёмкость подходит под сетевые показатели. Кроме того, нередко в таких двигателях используется магнитный пускатель или реле тока для автоматического управления рабочим процессом. В видео ниже, будет и про магнитный пускатель.

Функциональные особенности подключения асинхронного двигателя с одним конденсатором отличаются хорошими пусковыми характеристиками, но сравнительно небольшой мощностью. Поскольку частота бытовой сети с напряжением 220 В составляет 50 Гц, такие моторы не могут вращаться со скоростью более 3000 об/мин. Это сокращает сферу их использования до бытовых приборов: пылесосов, холодильников, триммеров, блендеров и т.д.

Очень настоятельно рекомендуем посмотреть два видео ролика в этом разделе (одно сверху, другое снизу), т.к. наглядное пособие, может быть крайне полезным.

Подключение без конденсатора

Для подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть без использования конденсаторов существуют две популярные схемы. Для обеспечения работы двигателя берутся синисторы с разнополярными импульсами управления и симметричный динистор.

Первая схема предназначена для электродвигателей с величиной номинального вращения от 1500 об/мин. В качестве фазосмещающего элемента выступает специальная цепочка. Схема соединения обмоток статора – треугольник.

Необходимо создать сдвинутое напряжение на конденсаторе путем изменения сопротивления. После того, как напряжение конденсатора достигнет нужного уровня, динистор переключится и включит заряженный конденсатор в схему запуска.

Вторая схема подходит для электродвигателей с большим пусковым сопротивлением или номинальной скоростью вращения от 3000 об/мин.

Очевидно, в данной ситуации необходимо создать сильный пусковой момент. Именно по этой причине в машинах этого типа для подключения статорных обмоток используется треугольник. Вместо фазосдвигающих конденсаторов в этой схеме применяются электронные ключи. Первый из них последовательно включается в цепь рабочей фазы, а второй – параллельно. В результате этой хитрости создается опережающий сдвиг тока. Однако данный способ эффективен только для двигателей 120˚ электрическим смещением.

Трехфазный электромотор можно подключить с помощью тиристорного ключа. Это, пожалуй, самый простой и эффективный способ подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть без конденсаторов. Принцип его действия таков: ключ остается закрытым во время максимального сопротивления. Благодаря этому создается наибольший фазовый сдвиг и, соответственно, пусковой момент. По мере ускорения вала сопротивление снижается до оптимального уровня, сохраняющего сдвиг по фазе в пределах значения, обеспечивающего работу двигателя.

При наличии тиристорного ключа можно и вовсе отказаться от конденсаторов – он демонстрирует лучшие рабочие и пусковые характеристики даже для двигателей мощностью более 2 кВт.

Реверс электродвигателя в однофазной сети

При подключении асинхронного двигателя в сеть с однофазным током управлять реверсом (обратным вращением) ротора можно с помощью третьей обмотки. Для этого необходим тумблер или аналогичный двухпозиционный переключатель. Сначала с ним через конденсатор соединяется третья обмотка. Два контакта тумблера подключаются к двум другим обмоткам. Такая простая схема позволит управлять направлением вращения, переводя переключатель в нужное положение.

Подключение к трехфазной сети двигателя с короткозамкнутым ротором

Самыми эффективными и часто используемыми способами подключения асинхронного двигателя к трехфазной сети являются так называемые звезда и треугольник.

В конструкции двигателя с короткозамкнутым ротором есть всего шесть контактов обмоток – по три на каждой. Для того чтобы подключить асинхронный двигатель звездой необходимо соединить концы обмоток в одном месте, подобно лучам звезды. Примечательно, что в такой схеме напряжение у начал обмоток составляет 380 В, а на участке цепи, пролегающем между их соединением и местом подключения фаз – 220 В. Возможность включения двигателя данным методом указывается на его бирке символом Y.

Главное достоинство этой схемы в том, что она предотвращает возникновение перегрузок по току на электродвигателе при условии использования четырехполюсного автомата. Машина запускает плавно, без рывков. Недостаток схемы в том, что пониженное напряжение на каждой из обмоток не дает двигателю развивать максимальную мощность.

Читайте так же:
Номинал конденсаторов на схеме

схема подключения звезда

Если электродвигатель с короткозамкнутым ротором был подключен по схеме звезда, это можно заметить по общей перемычке на концах обмоток.

Асинхронный двигатель, звезда в сборе

Для обеспечения предельной рабочей мощности трехфазного электродвигателя его подключают к сети треугольником. В этой схеме обмотки статора соединяются друг с другом по принципу конец-начало. При питании от трехфазной сети нет необходимости в соединении с рабочим нулем. Напряжение на участках цепи между выводами будет равняться 380 В. На табличке двигателя, подходящего для подключения треугольников, изображается символ ∆. Иногда производитель даже указывает номинальную мощность при использовании той или иной схемы.

схема подключения "треугольник"

Главный недостаток треугольника – пусковые токи слишком большой величины, которые иногда перегружают проводку и выводят её из строя. В качестве оптимального решения изредка создают комбинированную схему, в которой запуск и набор скорости происходит при «звезде», а затем обмотки переключают на «треугольник».

Подключение с фазным ротором

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором имеют высокие пусковые и регулировочные характеристики, благодаря чему применяются в высокомощных машинах и приборах малой мощности. Конструктивно этот асинхронный двигатель отличается от обычного трехфазного тем, что на роторе есть своя трехфазная обмотка со сдвинутыми катушками.

треугольник и звезда

Для подключения электродвигателей с фазным ротором применяются описанные выше схемы звезда и треугольник (для 380 В и 220 В сетей соответственно). Стоит заметить, что для того или иного двигателя может быть использована только одна схема, указанная в паспорте. Пренебрежение этим требованием может привести к сгоранию мотора.

Соединение обмоток в клеммной коробке производится так же, как на схемах из предыдущего способа. Изменение рабочих характеристик так же закономерно: треугольник выдает практически в полтора раза большую мощность, а звезда, в свою очередь, мягче функционирует и управляется.

В отличие от моделей с короткозамкнутым ротором, асинхронный двигатель с трехфазным ротором имеет более сложную конструкцию, но это позволяет получать улучшенные пусковые характеристики и обеспечивать плавную регулировку вращения. Используются такие машины в оборудовании, требуемом регулировки частоты вращения и запускаемом под нагрузкой, к примеру, в крановых механизмах.

Асинхронный трёхфазный двигатель

1. Применение трёхфазных двигателей в стиральных машинах

Асинхронный трёхфазный электродвигатель был изобретён в 1889 году русским электротехником Доливо-Добровольским. Трёхфазные двигатели получили широкое применение в различной промышленной технике, в том числе и в промышленных стиральных машинах. С развитием современных технологий и электронных систем управления, подобные двигатели стали распространены и в бытовой технике. В бытовых стиральных машинах трёхфазные двигатели стали применяться примерно с 2005 года. Сегодня можно встретить такие двигатели только в некоторых моделях стиральных машин торговых марок: AEG, Electrolux, Ariston, Indesit, Whirpoll, Candy, Bosch, Siemens, Miele, Haier. Трёхфазные двигатели из-за низкого уровня шума, очень часто применяются в так называемых бесшумных стиральных машинах.

2. Общие сведения о трёхфазном токе и трёхфазном двигателе

Если не вдаваться в подробности основ теории электротехники, отметим главное — электродвигатели с обмотками, соединёнными звездой работают намного мягче, чем электродвигатели с соединением обмоток в треугольник, но нельзя не отметить, что при соединении обмоток звездой двигатель не способен выдать максимальную мощность. Если соединить обмотки треугольником, двигатель выдаст полную паспортную мощность (приблизительно в 1,5 раза выше, чем при соединении звездой), но значения пусковых токов будут высокими.

3. Система управления трёхфазным двигателем (инвертор)

Выше, мы провели очень краткий обобщающий обзор по трёхфазному току и трёхфазному асинхронному двигателю. На самом деле, в электротехнике этот материал занимает очень большой раздел, с описанием всех физических процессов трёхфазной системы.

Как же работает асинхронный трёхфазный двигатель в бытовой стиральной машине, которая подключена к однофазной сети с переменным напряжением 220 вольт?

Для того, чтобы трёхфазный двигатель максимально эффективно работал в однофазной сети, применяют относительно сложный электронный преобразователь, который называют — инвертор. Структурная схема инвертора представлена ниже на (Рис.4).


Рис.4 Структурная схема инверторного преобразователя

Данный преобразователь имеет ярко выраженное звено постоянного тока. Переменное напряжение сети преобразуется при помощи диодного моста в постоянное, сглаживается индуктивностью (L) и ёмкостью (C), термистор (NTC) служит для защиты схемы от токовых перегрузок. Индуктивность и ёмкость в выпрямителе служат также фильтром, который защищает сеть от пульсаций при коммутации двигателя.

От переменной сети так же работает импульсный блок питания, который формирует пониженное постоянное напряжение различных значений для питания системы управления. С выхода выпрямителя постоянное напряжение поступает на силовую часть инвертора построенную на IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor — биполярный транзистор с изолированным затвором ). На структурной схеме IGBT позиционированы как Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6. В корпус данных транзисторов интегрирован диод включённый между цепью эмиттера и коллектора, который защищает транзистор от излишних токовых перегрузок возникающих при коммутации обмоток электродвигателя.

В инверторе осуществляется преобрaзовaние постоянного нaпряжения в трехфaзное (или однофaзное) импульсное нaпряжение изменяемой aмплитуды и чaстоты. По сигнaлaм системы упрaвления, кaждaя обмоткa электрического двигaтеля подсоединяется через соответствующие силовые трaнзисторы инверторa к положительному и отрицaтельному полюсaм звенa постоянного токa. Сигналы управления поступают на затворы транзисторов с драйверов (микросхем управления) IR1, IR2, IR3.

Читайте так же:
Метод упругого отскока прибор

Сигнал на драйверы приходит с цифрового сигнального процессора ( DSP-Digital signal processor ) системы управления. Такие процессоры специально разработаны для управления двигателями. Длительность подключения кaждой обмотки в пределaх периодa следовaния импульсов модулируется по синусоидaльному зaкону. Чем выше частота преключения транзисторов, тем выше скорость вращения ротора трёхфазного двигателя, поэтому этот метод управления двигателя называют частотным.

Реверсивное вращение двигателя осуществляется за счёт изменения порядка включения транзисторов инвертора.

Алгоритм системы управления двигателем заложен в цифровом сигнальном процессоре.

Тахогенератор (Т) (Рис.4) расположенный на валу двигателя является звеном обратной связи между двигателем и блоком управления, благодаря чему, поддерживается необходимая стабильная скорость вращения двигателя на различных этапах работы стиральной машины. По сигналу с тахогенератора определятся дисбаланс барабана на стадии отжима, а в некоторых моделях стиральных машин происходит даже примерное взвешивание белья, за счёт сравнения характера сигналов тахогенератора при пустом и заполненным бельём барабане.

Подобные критерии сигналов тахогенератора, записаны в программе процессора системы управления двигателем или в микросхеме памяти блока управления.

В качестве дополнения, ко всему описанному в этом пункте, представим внешний вид и расположение некоторых компонентов инверторных блоков управления для стиральных машин.

Существует три основных вида:

1.Единый блок управления (инвертор и управление остальными элементами стиральной машины совмещены в общий модуль) (Фото 1)

2.Отдельный блок для управления 3-х фазным двигателем (Фото 2)

3.Блок управления (инвертор) расположен на самом двигателе

Фото 1. Единый блок управления стиральной машины Ariston

4.Диагностика трёхфазных асинхронных двигателей.

Большая часть неисправностей связанная с некорректной работой двигателей, заключается в неисправности самой системы управления. При неисправности системы управления, двигатель может вращаться рывками или наблюдается нестабильная частота вращения ротора, а иногда он вовсе не вращается.

На (рис.4) приведена лишь структурная схема инверторного преобразователя, на самом деле принципиальная схема инвертора намного сложнее и содержит в себе микропроцессорную систему, операционные усилители, оптические развязки и т.п.

Невозможно полноценно проверить работоспособность или напрямую включить трёхфазной двигатель стиральной машины без подключения к электронной схеме.

При помощи мультиметра представляется возможным проверить лишь целостность цепи обмоток статора двигателя, пробой обмоток на корпус, электрическое сопротивление катушки тахогенератора и тепловое защитное устройство.

5. Преимущество и недостатки трёхфазных двигателей в стиральных машинах

К преимуществу трёхфазных двигателей перед коллекторными и однофазными асинхронными двигателями можно отнести низкий уровень шума и высокий КПД двигателя, а также простоту конструкции и большой эксплуатационный ресурс. Благодаря импульсно-частотной электронной схеме управления достигается широкий диапазон и точность регулирования частоты вращения ротора двигателя. При сравнительно небольших габаритах обладает большой мощностью.

К недостаткам стоит отнести лишь сложную электронную систему управления двигателем.

Однофазное подключение трехфазного двигателя к электрической сети

Как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети 220 Вольт

Благодаря простой конструкции и надежности, асинхронные двигатели широко применяются в промышленности, там, где 380 Вольт. Попадая же в руки к домашнему мастеру, трехфазные двигатели требуют переделки и подключения к однофазной сети с напряжением в 220 Вольт.

Асинхронные двигатели широко применяются для изготовления станков, дровоколов, при обработке древесины, и даже для измельчения зерна. Любой трехфазный двигатель можно заставить работать только от одной фазы. Как это сделать правильно, читайте дальше, в этой статье сайта «Электрик САМ» elektriksam.ru .

Как устроен трехфазный асинхронный двигатель

В большинстве случаев асинхронные двигатели используют конденсаторный запуск, однако бывают и другие способы пуска. В трехфазных электродвигателях в отличие от однофазных имеется три обмотки статора, которые сдвинуты под определённым углом. Угол намотки обмоток статора трехфазного двигателя — 120 градусов, что позволяет создавать вокруг ротора мощное магнитное поле.

Как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети

Конструкция статора трехфазного электродвигателя состоит из таких элементов:

  • Корпуса;
  • Магнитопровода и сердечника с обмотками;
  • Клеммной коробки.

Стандартное соединение обмоток трехфазного электродвигателя выполнено по схеме «звезда». Также существует менее распространённым способ соединения обмоток трехфазного двигателя, а именно — «треугольник». В любом случае, каждая обмотка статора имеет определённое направление, а также, начало и конец.

Однофазное подключение трехфазного двигателя к электрической сети

Для нумерации обмоток статора электродвигателя используются арабские цифры: 1, 2, 3. Концы обмоток обозначаются буквой и цифрой: К1, К2, К3, а их начало — Н1, Н2, Н3. В некоторых типах электродвигателей маркировка обмоток статора может иметь другое обозначение, например: С1, С2, С3 и С4, С5, С6.

Подключение трехфазного двигателя к 220 вольт через конденсатор

Чтобы эффективно использовать трехфазный электродвигатель в однофазной сети, обмотки статора нужно правильно подсоединить. Если подать напряжение всего лишь на одну обмотку статора из трех, то электродвигатель будет работать не на полную мощность, а его эффективность снизиться на треть.

Существует достаточно большое количество схем подключения трехфазного двигателя к сети 220 Вольт. Наиболее эффективная схема подсоединения трехфазного двигателя (поскольку его мощность упадёт менее всего), является способ с использованием фазосдвигающего конденсатора. Данный конденсатор подсоединяется к третьему контакту статора.

Читайте так же:
Что такое передаточное число редуктора

Подключение трехфазного двигателя к 220 вольт через конденсатор

При подключении трехфазного двигателя через конденсатор практически не теряется частота вращения ротора. Этого нельзя сказать о мощности трехфазного двигателя, которая в любом случае падает при его подключении в однофазную сеть, и с этим приходится мириться.

Как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети

Чтобы подключить трехфазный электродвигатель к сети 220 Вольт, сначала понадобится определиться с выводами статора. Если обмотки двигателя уже подсоединены в распределительной коробке по схеме «треугольник», то всё что останется сделать, так это подключить пусковой и рабочий конденсатор с токопроводящими проводами к клеммам двигателя согласно схеме подключения.

Как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети

Если трехфазный двигатель подсоединён по схеме «звезда» и его можно переподключить на схему «треугольник», то при подсоединении к однофазной сети нужно сначала сделать именно так, используя для этих целей перемычки. Наиболее сложно с подключением трехфазного двигателя в том случае, когда провода статора не имеют никакой маркировки.

Как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети

В таком случае приходится делать следующее:

  • Искать модель двигателя в интернете и схему его подключения;
  • Найти самостоятельным путём начало и конец обмоток статора;
  • Определять пары проводов, которые относятся к одной обмотки из трех.

В подключении трехфазного двигателя к однофазной сети 220 вольт нет ничего сложного. Тем не менее, если вы в чем-то неуверенны, то лучшим вариантом будет более подробно изучить инструкцию или же обратиться за помощью к хорошему электрику.

Как включить трехфазный асинхронный двигатель в однофазную сеть 220 без перемотки

Как включить трехфазный асинхронный двигатель в однофазную сеть 220 без перемотки?
Трехфазный асинхронный двигатель может работать от однофазной сети как однофазный с пусковым элементом или как однофазный конденсаторный с постоянно включенной рабочей емкостью. Применение двигателя в качестве конденсаторного предпочтительнее.

Если принять за 100 % мощность трехфазного двигателя, обозначенную на его щитке, то при однофазном включении двигатель может развить 50-70 % этой мощности, а при использовании в качестве конденсаторного — 70-85 % и
более. Еще одно преимущество конденсаторного двигателя заключается в
том, что отсутствует специальное пусковое устройство, которое необходимо
при однофазной схеме для отключения пусковой обмотки после разгона
двигателя.

трехфазный асинхронный двигатель в однофазную сеть 220

Рис. 1. Схемы включения в однофазную сеть трехфазных двигателей с
тремя выводами:
а — схема с пусковым сопротивлением, б, в — схемы с рабочей емкостью

трехфазный асинхронный двигатель в однофазную сеть 220

Рис. 2. Схемы включения в однофазную сеть трехфазных двигателей с
шестью выводами:
а — схема с пусковым сопротивлением, б, в — схемы с рабочей емкостью

Схему включения на рисунках надо выбирать с учетом напряжения
сети и номинального напряжения двигателя. Например, при трех выведенных
концах обмотки статора (рис. 1) двигатель может быть использован в сети,
напряжение которой равно номинальному напряжению двигателя.

При шести выводных концах обмотки двигатель имеет два
номинальных напряжения: 127/220 В, 220/380 В. Если напряжение сети
равно большему номинальному напряжению двигателя, т.е. Uc = 220 В при
номинальном напряжении 127/220 В или UC = 380 В при номинальном
напряжении 220/380 В и т.д., то надо пользоваться схемами, приведенными
на рис. 1, а, б. При напряжении сети, равном меньшему номинальному
напряжению двигателя, следует применять схему, показанную на рис. 1, в. В
этом случае при однофазном включении значительно уменьшается мощность
двигателя, поэтому целесообразно применять схемы с рабочей емкостью.

Рабочая емкость СР(мкФ) для каждой схемы должна иметь
определенное значение и может быть подсчитана, исходя из напряжения
однофазной сети Uc и номинального тока Iф в фазе трехфазного двигателя:
Ср=kIф/Uc где k — коэффициент, зависящий от схемы включения. При
частоте 50 Гц для схем по рис. 1, б и 2, б можно принять k=2800; для схемы
по рис. 1, в — k=4800; для схемы по рис. 2, в — k=1600.
Напряжение на конденсаторе Uk также зависит от схемы включения и
напряжения сети. Для схем по рис. 1, б, в оно может быть принято равным
напряжению сети; для схемы по рис. 2, б — Uk = 1,15Uc; для схемы по рис. 2, e-Uk=2Uc.

Номинальное напряжение конденсатора должно быть равно или
несколько больше расчетного значения.

Необходимо помнить, что конденсаторы после отключения длительное
время сохраняют напряжение на своих зажимах и создают при
прикосновении к ним опасность поражения человека электрическим током.
Опасность поражения тем выше, чем больше емкость и выше напряжение на
включенном в схему конденсаторе. При ремонте или отладке двигателя
необходимо после каждого отключения конденсатор разрядить. Для защиты
от случайного прикосновения в процессе эксплуатации двигателя
конденсаторы должны быть жестко закреплены и ограждены.

Пусковое сопротивление Rn определяют опытным путем, используя
регулируемое сопротивление (реостат).
Если необходимо получить увеличенный момент при пуске двигателя,
то параллельно рабочему конденсатору включают пусковой. Его емкость
обычно подсчитывают по формуле Сп=(от 2,5 до 3)Ср, где Ср — емкость
рабочего конденсатора. Пусковой момент при этом получается близким к
номинальному моменту трехфазного двигателя.

Трехфазный асинхронный двигатель схемы соединения обмоток

Трехфазный асинхронный двигатель

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector