Подключение трехфазного двигателя

Электротехника: Электрические машины

Принцип работы трёхфазного двигателя

Электродвигателем называется такое электромеханическое устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую энергию. При использовании трёхфазной системы переменного тока, наиболее широко используется трёхфазный асинхронный двигатель, так как этот тип двигателя не требует в большинстве случаев пускового устройства. Большинство трёхфазных асинхронных двигателей запускается в работу с помощью прямого пуска с использованием коммутационных аппаратов.

Для лучшего понимания принципа работы трёхфазного асинхронного двигателя, необходимо знать его основные конструкционные особенности.

Этот двигатель состоит из двух основных частей, неподвижной части – статора, и вращающейся части – ротора.

Статор трёхфазного асинхронного двигателя имеет слоты (пазы), в которых размещаются обмотки на каждую фазу. Трёхфазная обмотка расположена таким образом, чтобы быть способной создать вращающееся магнитное поле при протекании по обмоткам переменного тока (AC) от трёх источников питания.

Ротор трёхфазного асинхронного двигателя состоит из цилиндрического ламинированного сердечника имеющего параллельные пазы на периферии. В этих пазах расположены проводники, которые замкнуты на конечных кольцах с торцов ротора. Эти проводники в виде стержней образуют короткозамкнутую обмотку ротора типа «беличья клетка».

Проводники на роторе выполнены обычно из алюминия, а также могут быть сделаны из меди или латуни. Пазы для проводников немного повёрнуты на поверхности ротора, поэтому они расположены под некоторым углом к валу ротора. Такое расположение позволяет уменьшить магнитное сцепление в момент пуска двигателя, а также сделать работу двигателя плавной, без рывков и пробуксовки.

Как работает трёхфазный асинхронный двигатель?

Прежде всего, для работы трёхфазного асинхронного двигателя, необходимо создать вращающееся магнитное поле.

Создание вращающегося магнитного поля

Обмотки, которые расположены на статоре, равномерно смещены на 120 градусов относительно друг друга. Обмотка каждой фазы смещена относительно двух других на угол 120 градусов, то есть по обе стороны через 120 градусов расположены соседние фазы. Статор представляет собой полый цилиндр, который в сечении представляет собой кольцо. Внутри такого цилиндра расположен ротор. Три источника тока, отличатся друг от друга фазовым сдвигом.

Этот сдвиг также составляет 120 градусов. В итоге, при прохождении трёхфазного переменного тока в обмотках статора, внутри статора образуется вращающееся магнитное поле.

В чем секрет создания вращения магнитного поля? Так как ток переменный, то создаваемое каждой фазой магнитное поле будет также переменным. Магнитный поток, который порождается прохождением тока в каждой обмотке, будет изменяться во времени точно также как породивший его ток. В то время когда один магнитный поток от первой фазы будет возрастать по величине, магнитный поток от второй фазы достигнет своего максимального значения и начнёт убывать по величине, магнитный поток от третьей фазы будет всё более уменьшаться, пока не достигнет своего минимального значения.

Магнитный поток переменного синусоидального тока любой из фаз изменяется по величине и направлению, тем самым чередуясь и пульсируя. Там где ранее был северный магнитный полюс, становится южный, а там где был южный полюс, там на его месте образуется северный полюс. Магнитное поле как бы пульсирует, но не вращается. Если пространственно равномерно по окружности расположить три катушки (соленоиды) так, чтобы их сердечники были направлены к центру окружности, а затем соединить в один общий магнитопровод наружные концы соленоидов (катушек), то мы получим прототип статора трёхфазного асинхронного двигателя. Подключив каждую катушку к источнику переменного тока, а именно к трём разным фазам, которые сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов, мы получим не пульсирующее, а вращающееся магнитное поле.

По той причине, что магнитопровод будет общим, пульсирующие магнитные потоки от каждой катушки будут складываться с учётом направления и величины, тем самым образуя вращающийся вектор магнитного потока. Это удивительно, потому как статор неподвижен, но представляет собой магнит, поле такого магнита вращается, но статор остаётся неподвижен!!!

Как же преобразуется в дальнейшем электрическая энергия в механическую энергию? Если в статор, по обмоткам которого протекает трёхфазный ток и, соответственно, внутри него сосредоточено вращающееся магнитное поле, внести металлический предмет, то на него будет действовать механическая сила, которая будет пытаться этот предмет выкинуть из поля статора.

Как такое происходит? Магнитный поток статора индуцирует в короткозамкнутом роторе асинхронного двигателя ЭДС, так как цепь ротора замкнута, то по ней будет протекать электрический ток, который создаст второй магнитный поток – поток ротора.

Взаимодействие двух встречных потоков ротора и статора создаст крутящий момент на роторе, и он начнёт вращаться. В соответствии с законом Ленца, ротор будет вращаться в том направлении, которое позволяет уменьшить магнитный поток статора.

Следует заметить, что принцип работы асинхронного двигателя не допускает синхронной скорости ротора с магнитным полем статора.

В этом случае исчезнет ЭДС индукции в роторе, и ротор начнёт останавливаться. Синхронизация не достижима для асинхронного электродвигателя, скорость ротора в двигательном режиме может быть меньше скорости вращения магнитного поля.

Если ротору придать дополнительный крутящий момент от внешнего механического источника, так, чтобы его скорость стала больше чем скорость вращающегося магнитного поля статора, тогда электрическая машина перейдёт в генераторный режим работы, при котором происходит преобразование механической энергии в электрическую энергию.

Разница скоростей между статором и ротором позволяет говорить о таком явлении как скольжение ротора в магнитном поле статора. Необходимо помнить, что асинхронная электрическая машина переменного тока – это обратимая машина, которая может работать как в генераторном, так и двигательном режимах.

Краткие практические выводы по трёхфазному асинхронному двигателю

  1. Отсутствует необходимость в контактных кольцах на роторе и в щёточном механизме.
  2. Асинхронный трёхфазный двигатель является самозапускающимся, так как создаётся вращающееся магнитное поле, а не пульсирующее.
  3. Отсутствие щёточного механизма и щёток исключает искрение контактов в работе двигателя.
  4. Долговечность конструкции при правильной эксплуатации и обслуживании.
  5. Экономичность, высокая эффективность (КПД).
  6. Простота в обслуживании.

Дата: 26.01.2016

© Valentin Grigoryev (Валентин Григорьев)

Тег статьи: Асинхронные двигатели

Все теги раздела Электротехника:
ЭлектричествоЗакон ОмаЭлектрический токЭлектробезопасностьУстройстваБиоэлектричествоХарактеристикиФизические величиныЭлектролизЭлектрические схемыАсинхронные двигатели

Подключение электродвигателя


Часто приходится искать схемы подключения электродвигателя к сети 220 или 380 вольт под собственные нужды, не согласующиеся с паспортными данными оборудования. Хотя такой подход и подразумевает уменьшение КПД, но иногда бывает оправданным. В этом блоке выложены самые доступные и технически обоснованные схемы подключения мотора к трёхфазной и однофазной сети.

Подключение однофазного электродвигателя

Если в однофазных электромоторах разместить только одну обмотку (по числу фаз), то поле внутри статора будет не вращающимся, а пульсирующим, и пуска или толчка не произойдет, если не раскрутить вал рукой. Чтобы вращение происходило без ручного вмешательства, была добавлена вспомогательная – пусковая обмотка. Она является второй фазой, сдвинутой на 90 градусов, толкающей ротор в момент включения, но, так как мотор включается в однофазную сеть, он всё же называется однофазным. Теперь однофазные асинхронные электромоторы имеют две обмотки – рабочую и пусковую. Пусковая обмотка включается на короткое время лишь для запуска вала (не больше чем на 3 секунды). Рабочая включена постоянно. Определить выводы обмоток можно с помощью тестера. На рисунке показано соотношение между обмотками и общим выводом. Чтобы запустить мотор нужно подать 220 вольт на обе обмотки и после набора оборотов сразу отключить пусковую. Для сдвига фазы используют омические сопротивления, конденсаторы и индуктивности. Причем сопротивление может быть не в виде отдельного резистора, а частью пусковой обмотки, намотанной по бифилярной технологии, когда индуктивность катушки остаётся такой же, а её сопротивление увеличивается за счёт большей длины медного провода. Схема подключения однофазного электродвигателя показана на рисунке 1.

Есть двигатели, у которых рабочая и вспомогательная обмотки постоянно подключены к электросети. По сути, они являются двухфазными. Поле внутри статора вращается. Конденсатор в этом случае служит для сдвига фаз. В такой системе обе обмотки выполнены проводом одинакового сечения.

Подключение трёхфазного электродвигателя

Как известно, трёхфазные моторы имеют более высокую эффективность, чем однофазные и двухфазные. Вращающееся магнитное поле в статоре появляется сразу после включения в сеть 380 вольт без помощи пусковых устройств. Распространены две схемы подключения электродвигателя – звездой и треугольником, как показано на рисунке 2.

Следует отметить, что при подключении звездой пуск будет плавным, но так невозможно достичь максимальной мощности работы электромотора. При подключении треугольником двигатель выдаст полную паспортную мощность, а это в 1,5 раза больше чем при подключении звездой, но при запуске ток настолько высок, что может повредить изоляцию проводов. Поэтому для мощных двигателей применяют комбинированную схему подключения звезда-треугольник. Пуск происходит по схеме звезда (пусковые токи небольшие), а после вхождения электромотора в рабочее состояние происходит автоматическое или ручное переключение на схему треугольник (мощность возрастает в 1,5 раза и приближается к номинальной).

Переключение делают с помощью магнитных пускателей, пускового реле времени или пакетного переключателя. Схема подключения к сети 380 вольт показана на рисунке 3. При замкнутых ключах К1 и К3 двигатель подключен по схеме звезда, а при замкнутых ключах К1 и К2 двигатель включен по схеме треугольник.

Включение трёхфазного двигателя в однофазную сеть через конденсатор (380 на 220)

На практике часто приходится подключать трёхфазный двигатель к сети 220 вольт. Хотя КПД при этом падает до 50 % (в лучшем случае до 70%), такая переделка бывает оправданной. Фактически мотор начинает работать как двухфазный. Делается это по схеме звезда или треугольник с применением рабочего и пускового конденсатора, служащих для сдвига фазы и разгона (рисунок 4). Кнопку разгона нужно удерживать до максимальной раскрутки вала, после чего отпустить.Рассчитываются конденсаторы по формулам.

Для звезды Ср = 2800 x I / U (мкФ);

Для треугольника Ср = 4800 х I / U (мкФ);

Сп = Ср х (2…3).

Где I – ток, потребляемый двигателем (промеряется вручную), U – напряжение питающей сети, равное 220В.

Сложность в том, что под нагрузкой и при холостом ходе ток через обмотки течёт разный, а значит, ёмкость нужно будет подбирать экспериментально, под конкретную нагрузку. Если ёмкость будет больше, чем нужно мотор будет перегреваться. Для приблизительного определения номиналов, исходя из мощности электромотора, служит эта таблица.

По напряжению конденсаторы должны быть больше минимум в 1,5 раза, иначе от скачков напряжения в момент включения и выключения они могут выйти из строя. Если проблематично достать металлобумажные конденсаторы нужной ёмкости некоторые применяют электролитические, спаянные по особой схеме с диодами. Но нужно соблюдать осторожность и закрыть их в корпус, чтобы в случае взрыва, электролит не попал в глаза. Также нужно учитывать, что соединяя схему, как показано на рисунке 5, емкость уменьшается вдвое. Нужно всё же понимать, что для работы мощных станков следует избегать замены металлобумажных конденсаторов электролитическими.

Как подключить трёхфазный электродвигатель в сеть 220В

Асинхронные двигателя рассчитаны на подключение к трехфазной сети 380В и 220В. Ниже в качестве примера есть две бирки, на которых изображено:

— тип двигателя
— род тока — переменный (трёх фазный)
— частота — (50Гц)
— мощность — (0,25kW)
— обороты в минуту — (1370 об/мин)
— возможность соединения обмоток – треугольник / звезда
— номинальное напряжение двигателя – 220В/380В
— номинальный ток двигателя — 2,0/1,16А

Заостряю внимание!
Указанная мощность на бирке электродвигателя, это не электрическая, а механическая мощность на валу. Сейчас попробую объяснить по формуле мощность трехфазного тока.

Р = 1,73 * 220 * 2,0 * 0,67 = 510 (Вт) для напряжения 220В
Р = 1,73 * 380 * 1,16 * 0,67 =510,9 (Вт) для напряжения 380В
Делаем вывод:
По результату решения видно, что электрическая мощность больше механической мощности. Это естественно, так как у двигателя должен быть запас мощности, для компенсации потерь на создание вращающегося магнитного поля, потери напряжения в проводах.

На этой бирке видно, что обмотки электродвигателя можно соединить, как треугольником (220В), так звездой (380в). На клемме двигателя есть шесть выводов
(С1, С2, С3, С4, С5, С6).

А на этой бирке обмотки уже соединены внутри двигателя — звездой.
На клемме только три вывода (С1, С2, С3).

На рисунке изображена схема соединение обмоток асинхронного двигателя звездой. (380В/220В)

На схеме обозначено красными стрелками распределение напряжения в обмотках двигателя, что на одну обмотку распределяется напряжение одной фазы 220В, а напряжение двух обмоток складывается из междуфазного (линейного) напряжения 380В.

Из этого следует рекомендация, как приспособить трехфазный двигатель в однофазную сеть 220В. Необходимо посмотреть на бирке двигателя, на какое напряжение рассчитаны его обмотки, есть возможность соединения обмоток звездой и треугольником.

Если есть возможность изменить схему соединения обмоток на клемме, изменяем её, соединение обмоток треугольником – 220В в этом случи двигатель, потеряет меньше мощности, так как распределение напряжение для каждой обмотки будет одинаково 220В.

Соединение обмоток на клемме звездой. Начало обмоток — (С1; С2; С3;) подключатся к сети, а концы – (С6; С4; С5;) обмоток соединяются в месте перемычкой.

Соединение обмоток на клемме треугольником. Устанавливаются перемычки между выводами (С1 – С6); (С2 – С4); (С3 – С5), а к сети подключаются вывода — (С1; С2; С3;).

Схема подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть через конденсаторы. Соединение обмоток треугольником с подключением рабочих и пусковых конденсаторов.

Есть двигатель, у которого обмотки рассчитаны для подключения к сети 220В/127В. При схеме соединение обмоток звездой его подключают к трехфазной сети 220В, а при схеме соединение обмоток треугольником подключают к трехфазной сети 127В.

Таблица 1.

Технические характеристики некоторых конденсаторов.

Тип конденсатора Емкость, мкФ Номинальное напряжение, В
МБГО 1
2
4
10
20
30
400, 500
160, 300, 400, 500
160, 300, 400
160, 300, 400, 500
160, 300, 400, 500
160, 300
МБГ 4 1; 2; 4; 10; 0,5 250, 500
К73-2 1; 2; 3 ;4; 6; 8; 10 400, 630
К75-12 1; 2; 3 ;4; 5; 6; 8; 10 400
К75-12 1; 2; 3 ;4; 5; 6; 8; 630
К75-40 4; 5; 6; 8; 10; 40; 60; 80; 100 750

Самый распространенный способ, как запустить двигатель:
это фазосдвигающий конденсатор.
В этом случае потеряется мощность двигателя.
Полезная мощность электродвигателя составит — 50…60% от его мощности.

Приступим:
Какие конденсаторы применяем?
Выбираем масляные конденсаторы,
по напряжению, не менее 300 — 400В.

Что бы набрать ёмкость рабочих конденсаторов необходимо:
выполнить параллельное соединение конденсаторов.

Как подсчитать нужную ёмкость рабочих конденсаторов, не прибегая к сложным математическим вычислениям? На каждые 100 Вт берём 7мкФ (1кВт = 70мкФ).

На сайте появилась возможность подсчитать необходимую ёмкость конденсаторов в рублике “Онлайн расчеты” вот ссылка для расчета: Определить емкость рабочих конденсаторов, для электродвигателя

Параллельное соединение конденсатора

Теперь нужно выбрать ёмкость пусковых конденсаторов:
— пусковая ёмкость конденсаторов должна быть больше в три раза рабочих конденсаторов.

Пусковые конденсаторы необходимы только при запуске двигателя.
Что будет если пусковые конденсаторы не отключать из схемы при работе двигателя?
Это не допустимо. Когда двигатель наберёт номинальные обороты, пусковые конденсаторы будут наводить большой перекос по току в обмотках двигателя,
тем самым вызовет перегрев обмоток двигателя.

Есть электронная книга «Шпаргалка мастеру», в которой объясняется простым доступным языком, подключение двигателей, магнитных пускателей и т.п.

Просмотр и ввод комментариев к статье

Как запускать трехфазный асинхронный двигатель от однофазной сети?

Самый простой способ запуска трехфазного двигателя в качестве однофазного, основывается на подключении его третьей обмотки через фазосдвигающее устройство. В качестве такого устройство может выступать активное сопротивление, индуктивность или конденсатор.

 

Прежде, чем подключать трехфазный двигатель в однофазную сеть, необходимо убедиться, что номинальное напряжение его обмоток соответствуют номинальному напряжению сети. Асинхронный трехфазный двигатель имеет три статорных обмотки. Соответственно в клемной коробке должно быть выведено 6 клемм для подключения питания. Если открыть клеммную коробку, то мы увидим борно двигателя. На борно, выведены 3 обмотки двигателя. Их концы подключены к клеммам. На эти клеммы и подключается питание двигателя.

Каждая обмотка имеет начало и конец. Начала обмоток маркируют как С1, С2, С3. Концы обмоток промаркированы соответственно С4, С5, С6. На крышке клемной коробки мы увидим схему включения двигателя в сеть при разных напряжениях питания. Согласно этой схемы мы и должны подключить обмотки. Т..е. если двигатель допускает использование напряжений 380/220, то для его подключения к однофазной сети 220В, необходимо переключить обмотки в схему «треугольник».

Если же его схема подключения допускает 220/127 В, то к однофазной сети 220 В, его необходимо подключать по схеме «звезда», как показано на рисунке.

Схема с пусковым активным сопротивлением

На рисунке показана схемы однофазного включения трехфазного двигателя с пусковым активным сопротивлением. Такая схема используется только в двигателях малой мощности, так как в резисторе теряетя большое количество энергии в виде тепла.

Схемы конденсаторного пуска асинхронного двигателя

Наибольшее распространение получили схемы с конденсаторами. Для изменения направления вращения двигателя необходимо применять переключатель. В идеале для нормальной работы такого двигателя необходимо, чтобы емкость конденсатора изменялась в зависимости от числа оборотов. Но такое условие выполнить довольно трудно, поэтому обычно применяют схему двухступенчатого управления асинхронным электродвигателем.

Для работы механизма, приводимого в движение таким двигателем, используют два конденсатора.

Один подключается только при запуске, а после окончания пуска его отключают и оставляют только один конденсатор. При этом происходит заметное снижение его полезной мощности на валу до 50…60% от номинальной мощности при включении в трехфазную сеть. Такой пуск двигателя получил название конденсаторного пуска.

При применении пусковых конденсаторов имеется возможность увеличить пусковой момент до величины Мп/Мн=1,6-2. Однако, при этом значительно увеличивается емкость пускового конденсатора, из за чего вырастают его размеры и стоимость всего фазосдвигающего устройства. Для достижения максимального пускового момента, величину емкости необходимо выбирать из соотношения, Xc=Zk, т. е. емкостное сопротивление равно сопротивлению короткого замыкания одной фазы статора. По причине высокой стоимости и габаритов всего фазосдвигающего устройства конденсаторный пуск применяется лишь при необходимости большого пускового момента. В конце пускового периода пусковой обмотки необходимо отключить, в противном случае пусковая обмотка перегреется и сгорит. В качестве пускового устройства можно применять индуктивность— дроссель.

Пуск трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети, через частотный преобразователь

Для пуска и управления трехфазным асинхронным двигателем от однофазной сети, можно применять преобразователь частоты с питанием от однофазной сети. Структурная схема такого преобразователя представлена на рисунке. Пуск трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети с помощью преобразователя частоты является одним из самых перспективных. Поэтому именно он наиболее часто используется в новых разработках систем управления регулируемыми электроприводами. Принцип его лежит в том, что, меняя частоту и напряжение питания двигателя, можно в соответствии с формулой, изменять его частоту вращения.

Сам преобразователь состоит состоят из двух модулей, которые обычно заключены в один корпус:
— модуль управления, который управляет функционированием устройства;
— силовой модуль, который питает двигатель электроэнергией.

Применение преобразователя частоты для пуска трехфазного асинхронного двигателя.

позволяет значительно снизить пусковой ток, так как электродвигатель имеет жесткую зависимость между током и вращающим моментом. Причем значения пускового тока и момента можно регулировать в достаточно больших пределах. Кроме того с помощью частотного преобразователя можно регулировать обороты двигателя и самого механизма, уменьшая при этом значительную часть потерь в механизме.

Недостатки применения частотного преобразователя для пуска трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети: достаточно высокая стоимость самого преобразователя и периферийных устройств к нему. Появление несинусоидальных помех в сети и снижение показателей качества сети.

Способы включения трехфазных двигателей в однофазную сеть.

Общие сведения.

Всякий асинхронный трехфазный двигатель рассчитан на два номинальных напряжения трехфазной сети 380 /220  —  220/127 и т. д. Наиболее часто встречаются двигатели 380/220В.  Переключение двигателя с одного напряжения на другое производится подключением обмоток «на звезду» — для 380 В  или  на «треугольник» — на 220 В. Если у двигателя имеется колодка подключения, имеющая 6 выводов с установленными перемычками, следует обратить внимание в каком порядке установлены перемычки. Если у двигателя отсутствует колодка и имеются 6 выводов — обычно они собраны в пучки по 3 вывода. В одном пучке собраны начала обмоток, в другом концы (начала обмоток на схеме обозначены точкой).

В данном случае «начало» и «конец» — понятия условные, важно лишь чтобы направления намоток совпадали, т. е. на примере «звезды»  нулевой точкой могут быть как начала, так и концы обмоток, а в «треугольнике» — обмотки должны быть соединены последовательно, т. е. конец одной с началом следующей. Для правильного подключения на «треугольник» нужно определить выводы каждой обмотки, разложить их попарно и подключить по след. схеме: 

Если развернуть эту схему, то будет видно, что катушки подключены «треугольником».

Если у двигателя имеется только 3 вывода, следует разобрать двигатель: снять крышку со стороны колодки и в обмотках найти соединение трёх обмоточных проводов (все остальные провода соединены по 2).  Соединение трёх проводов является нулевой точкой звезды. Эти 3 провода следует разорвать, припаять к ним выводные провода и объединить их в один пучок. Таким образом мы имеем уже 6 проводов, которые нужно соединить по схеме треугольника. Если имеется 6 выводов, но не объединены в пучки и не имеется возможности определить начала и концы.  можно посмотреть здесь.

Трехфазный двигательвполне успешно может работать и в однофазной сети, но ждать от него чудес при работе с конденсаторами не приходится. Мощность в самом лучшем случае будет не более 70% от номинала, пусковой момент сильно зависит от пусковой емкости,   сложность подбора рабочей емкости при изменяющейся нагрузке. Трехфазный двигатель в однофазной сети это компромис, но во многих случаях это является единственным выходом.

Существуют формулы для рассчета емкости рабочего конденсатора, но я считаю их не корректными по следующим причинам:  1. Рассчет производится на номинальную мощность, а двигатель редко работает в таком режиме и при недогрузке двигатель будет греться из-за лишней емкости рабочего конденсатора и как следствие увеличенного тока в обмотке. 2. Номинальная емкость конденсатора указаная на его корпусе отличается от фактической + /- 20%, что тоже указано не конденсаторе. А если измерять емкость отдельного конденсатора, она может быть в два раза большей или на половину меньшей. Поэтому я предлагаю подбирать емкость к конкретному двигателю и под конкретную нагрузку, измеряя ток в каждой точке треугольника, стараясь максимально выравнять подбором емкости. Поскольку однофазная сеть имеет напряжение 220 В, то двигатель следует подключать по схеме «треугольник». Для запуска ненагруженного двигателя можно обойтись только рабочим конденсатором.


.

Направление вращения двигателя зависит от подключения конденсатора (точка а) к точке б или в.
Практически ориентировочную ёмкость конденсатора можно определить  по сл. формуле:  Cмкф = PВт /10, 
где C– ёмкость конденсатора в микрофарадах,  P– номинальная мощность двигателя в ваттах.
Для начала достаточно, а точная подгонка должна производиться после нагрузки двигателя конкретной работой.  Рабочее напряжение конденсатора должно быть выше напряжения сети, но практика показывает, что успешно работают старые советские бумажные конденсаторы рассчитаные на 160В. А их найти значительно легче, даже в мусоре. У меня мотор на сверлилке работает с такими конденсаторами, расположеными для защиты от хлопка в заземленной коробке от пускателя не помню сколько лет и пока все цело. Но к такому подходу я не призываю, просто информация для размышления. Кроме того, если включить 160и Вольтовые конденсаторы последовательно, вдвое потеряем в емкости зато рабочее напряжение увеличится вдвое 320В и из пар таких конденсаторов можно собрать батарею нужной емкости.
Включение двигателей с оборотами выше 1500 об/мин, либо нагруженных в момент пуска, затруднено. В таких случаях следует применить пусковой конденсатор, ёмкость которого зависит от нагрузки двигателя, подбирается экспериментально и ориентировочно может быть от равной рабочему конденсатору до в 1,5 – 2 раза большей.  В дальнейшем, для понятности,  все что относится к работе будет  зеленого цвета, все что относится к пуску будет красного,  что к торможению синего.

Включать пусковой конденсатор в простейшем случае можно при помощи нефиксированной кнопки.

Для автоматизации пуска двигателя можно применить реле тока. Для двигателей мощностью до 500 Вт подойдёт реле тока от стиральной машины или холодильника с небольшой переделкой. Т. к. конденсатор остаётся заряженным и в момент повторного запуска двигателя, между контактами возникает довольно сильная дуга и серебряные контакты свариваются, не отключая пусковой конденсатор после пуска двигателя.

Чтобы этого не происходило, следует контактную пластинку пускового реле изготовить из графитовой или угольной щётки (но не из медно-графитовой, т. к. она тоже залипает).  Также необходимо отключить тепловую защиту этого реле, если мощность двигателя превышает номинальную мощность реле.

Если мощность двигателя выше 500 Вт, до 1,1кВт можно перемотать обмотку пускового реле более толстым проводом и с меньшим количеством витков с таким расчётом, чтобы реле отключалось сразу  же  при выходе двигателя на номинальные обороты.

Для более мощного двигателя можно изготовить самодельное реле тока, увеличив размеры оригинального. Переделка  реле тока.
Большинство трехфазных двигателей мощностью до трех кВт хорошо работают и в однофазной сети за исключением двигателей с двойной беличьей клеткой, из наших это серия МА, с ними лучше не связываться, в однофазной сети они не работают.

Практические схемы включения.

 


Обобщающая схема включения

С1- пусковой, С2- рабочий,  К1- нефиксирующаяся кнопка, диод и резистор- система торможения.

Работает схема следующим образом: при переводе переключателя в положение 3 и нажатии на кнопку К1 происходит пуск двигателя, после отпускания кнопки остается только рабочий конденсатор и двигатель работает на полезную нагрузку. При переводе переключателя в положение 1, на обмотку двигателя подается постоянный ток и двигатель тормозится, после остановки необходимо перевести переключатель в положениие 2, иначе двигатель сгорит, поэтому переключатель должен быть специальным и фиксироваться только в положении 3 и 2, а положение 1 должно быть включено только при удержании. При мощности двигателя до 300Вт и необходимости быстрого торможения, гасяший резистор можно не применять, при большей мощности сопротивление резистора подбирается по желаемому времени торможения, но не должно быть меньше сопротивления обмотки двигателя.

.

Эта схема похожа на первую, но торможение здесь происходит за счет энергии запасенной в электролитическом конденсаторе С1 и время торможения будет зависить от его емкости. Как и в любой схеме пусковую кнопку можно заменить на реле тока. При включении переключателя в сеть двигатель запускается и происходит заряд конденсатора С1 через VD1 и R1. Сопротивление R1 подбирается в зависимости от мощности диода, емкости конденсатора и времени работы двигателя до начала торможения. Если время работы двигателя между пуском и торможением превышает 1 минуту, можно использовать диод КД226Г и резистор 7кОм не менее 4Вт. рабочее напряжение конденсатора не менее 350В Для быстрого торможения хорошо подходит конденсатор от фотовспышки, фотовспышек много, а нужды в них больше нет. При выключении переключатель переходит в положение замыкающее конденсатор на обмотку двигателя и происходит торможение постоянным током. Используется обычный переключатель на два положения.

Схема реверсивного включения и торможения.

Эта схема развитие предыдущей, здесь автоматически происходит запуск при помощи токового реле и торможение электролитическим конденсатором, а также реверсивное включение. Отличие этой схемы: сдвоеный трехпозиционный переключатель и пусковое реле. Выкидывая из этой схемы лишние элементы, каждый из которых имеет свой цвет, можно собрать схему нужную для конкретных целей. При желании можно перейти на кнопочное включение, для этого понадобятся один или два автоматических пускателя с катушкой на 220В Используется сдвоеный переключатель на три положения

Еще одна не совсем обычная схема автоматического включения.


Как и в других схемах здесь есть система торможения, но ее при ненадобности легко выкинуть. В этой схеме включения две обмотки соединены паралельно, а третья через систему пуска и вспомогательный конденсатор, емкость которого примерно в два раза меньше необходимого при включении треугольником. Для изменения направления вращения нужно поменять местами начало и конец вспомогательной обмотки, обозначеной красной и зеленой точками. Запуск происходит за счет зарядки конденсатора С3 и продолжительность запуска зависит от емкости конденсатора, а емкость должна быть достаточно велика, чтобы двигатель успел выйти на номинальные обороты. Емкость можно брать с запасом, так как после заряда конденсатор не оказывает заметного действия на работу двигателя. Резистор R2 нужен для разрядки конденсатора и тем самым подготовки его для следующего пуска, подойдет 30 кОм 2Вт. Диоды Д245 — 248 подойдут любому двигателю. Для двигателей меньшей мощности соответственно уменьшится и мощность диодов, и емкость конденсатора. Хоть и затруднительно сделать реверсивное включение по данной схеме, но при желании и это можно. Потребуется сложный переключатель или пусковые автоматы.

Использование электролитических конденсаторов
в качестве пусковых и рабочих.

Стоимость неполярных конденсаторов достаточно высока, да и не везде их можно найти. Поэтому, если их нет, можно применить электролитические конденсаторы, включенные по схеме не намного сложнее. Емкость их достаточно велика при небольшом объеме, они не дефицитны и не дороги.  Но нужно учесть вновь возникшие факторы. Рабочее напряжение должно быть не менее 350 Вольт, включаться они могут только парами, как указано на схеме черным цветом, а в таком случае емкость уменьшается вдвое. И если двигателю для работы нужно 100 мкФ, то конденсаторы С1 и С2 должны быть по 200мкФ.
У электролитических конденсаторов большой допуск по емкости, поэтому лучше собрать батарею конденсаторов (обозначена зеленым цветом), легче будет подбирать фактическую емкость нужную двигателю и кроме того у электролитов очень тонкие выводы, а ток при большой емкости может достигать значительных величин и выводы могут греться, а при внутреннем обрыве вызвать взрыв конденсатора. Поэтому вся батарея конденсаторов должна находиться в закрытой коробке, особенно во время экспериментов. Диоды должны быть с запасом по напряжению и по току, необходимому для работы. До 2кВт вполне подойдут Д 245 — 248.

При пробое диода сгорает ( взрывается) конденсатор. Взрыв конечно сказано громко, пластмассовая коробка вполне защитит от разлета деталей конденсатора и от блестящего серпантина тоже. Ну вот, страшилки рассказаны, теперь немного конструкции. Как видно из схемы, минусы всех конденсаторов соединены вместе и, стало быть, конденсаторы старой конструкции с минусом на корпусе можно просто плотно перемотать изолентой и поместить в пластмассовую коробку соответствующих размеров. Диоды нужно расположить на изоляционной пластинке и при большой мощности поставить их на небольшие радиаторы, а если мощность не велика и диоды не греются, то их можно поместить в ту же коробку. Включенные по такой схеме электролитические конденсаторы, вполне успешно работают как пусковыми так и рабочими.



Сейчас в доводке электронная схема включения, но пока она сложна в повторении и настройке.

вверх


Оставьте комментарий