Включення трифазного електродвигуна в побутову мережу

1. Простий спосіб включення трифазного електродвигуна.

1.1.  Вибір трифазного електродвигуна для підключення в однофазну мережу.

     Серед різних способів запуску трифазних електродвигунів в однофазну мережу, найбільш простий базується на підключенні третьої обмотки через фазоздвигаючий конденсатор. Корисна потужність, яка розвивається двигуном в цьому випадку, становить 50 ... 60% від його потужності в трифазному включенні. Не всі трифазні електродвигуни, однак, добре працюють при підключенні до однофазної мережі. Серед таких електродвигунів можна виділити, наприклад, з подвійною кліткою короткозамкнутого ротора серії МА. У зв'язку з цим при виборі трифазних електродвигунів для роботи в однофазної мережі слід віддати перевагу електродвигунам серій А, АТ, АО2, АПН, УАД та ін.

     Для нормальної роботи електродвигуна з конденсаторним пуском необхідно, щоб ємність використовуваного конденсатора змінювалася залежно від числа обертів. На практиці цю умову виконати досить складно, тому використовують двоступеневе управління двигуном. При пуску електродвигуна підключають два конденсатори, а після розгону один конденсатор відключають і залишають тільки робочий конденсатор.

1.2.  Розрахунок параметрів і елементів електродвигуна.

Якщо, наприклад, в паспорті електродвигуна вказано напругу його живлення 220/380, то електродвигун включають в однофазну мережу за схемою, представленною на мал. 1

Мал. 1 Принципова схема включення трифазного електродвигуна в мережу 220 В: Ср - робочий конденсатор; Сп - пусковий конденсатор; П1 - пакетний вимикач

Після включення пакетного вимикача П1 замикаються контакти П1.1 і П1.2, після цього необхідно відразу ж натиснути кнопку "Розгін". Після набору обертів кнопка відпускається. Реверсування електродвигуна здійснюється шляхом перемикання фази на його обмотці тумблером SA1.

  Ємність робочого конденсатора Ср в разі з'єднання обмоток електродвигуна в "трикутник" визначається за формулою:

, де	Ср - ємність робочого конденсатора в мкФ; I - споживаний електродвигуном струм в А; U -напруга в мережі, В

А в разі з'єднання обмоток електродвигуна в "зірку" визначається за формулою:

, де	Ср - ємність робочого конденсатора в мкФ; I - споживаний електродвигуном струм в А; U -напруга в мережі, В

Споживаний електродвигуном струм в вище наведених формулах, при відомій потужності електродвигуна, можна обчислити з наступного виразу:

, де	Р - потужність електродвигуна в Вт, зазначена в його паспорті; h - ккд; cos j - коефіцієнт потужності; U -напруга в мережі, В

Ємність пускового конденсатора Сп обирають в 2..2,5 рази більше ємності робочого конденсатора. Ці конденсатори повинні бути розраховані на напругу в 1,5 рази більше напруги мережі. Для мережі 220 В краще використовувати конденсатори типу МБГО, МБПГ, МБГЧ з робочою напругою 500 В і вище. За умови короткочасного включення в якості пускових конденсаторів можна використовувати і електролітичні конденсатори типу К50-3, ЕГЦ-М, КЕ-2 з робочою напругою не менше 450 В. Для більшої надійності електролітичні конденсатори з'єднують послідовно, поєднуючи між собою їх мінусові виходи, і шунтують діодами (мал. 2)

Мал. 2 Принципова схема з'єднання електролітичних конденсаторів для використання їх в якості пускових конденсаторів.

Загальна ємність з'єднаних конденсаторів складе (С1 + С2) / 2.

На практиці величину ємностей робочих та пускових конденсаторів обирають в залежності від потужності електродвигуна по табл. 1

Таблиця 1. Значення ємностей робочихтаі пускових конденсаторів трифазного електродвигуна в залежності від його потужності при включенні в мережу 220 В.

Слід зазначити, що у електродвигуна з конденсаторним пуском в режимі холостого ходу по обмотці, яка живиться через конденсатор, протікає струм, шо на 20 ... 30% перевищує номінальний. У зв'язку з цим, якщо електродвигун часто використовується в недовантажених режимі або вхолосту, то в цьому випадку ємність конденсатора Ср слід зменшити. Може трапитися, що під час перевантаження електродвигун зупинився, тоді для його запуску знову підключають пусковий конденсатор, знявши навантаження взагалі або знизивши його до мінімуму.

Ємність пускового конденсатора Сп можна зменшити при пуску електродвигунів на холостому ході або з невеликим навантаженням. Для включення, наприклад, електродвигуна АО2 потужністю 2,2 кВт на 1420 об / хв можна використовувати робочий конденсатор ємністю 230 мкФ, а пусковий - 150 мкФ. В цьому випадку електродвигун впевнено запускається при невеликому навантаженні на валу.

1.3.  Переносний універсальний блок для пуску трифазних електродвигунів потужністю близько 0,5 кВт від мережі 220 В.

Для запуску електродвигунів різних серій, потужністю близько 0,5 кВт, від однофазної мережі без реверсування, можна зібрати переносний універсальний пусковий блок (мал. 3)
 

Мал. 3 Принципова схема переносного універсального блоку для пуску трифазних електродвигунів потужністю близько 0,5 кВт від мережі 220 В без реверсу.

При натисканні на кнопку SB1 спрацьовує магнітний пускач КМ1 (тумблер SA1 замкнутий) і своєю контактною системою КМ 1.1, КМ 1.2 підключає електродвигун М1 до мережі 220 В. Одночасно з цим третя контактна група КМ 1.3 замикає кнопку SB1. Після повного розгону електродвигуна тумблером SA1 відключають пусковий конденсатор С1. Зупинка електродвигуна здійснюється натисканням на кнопку SB2.

1.3.1.  Деталі.

   У пристрої використовується електродвигун А471А4 (АО2-21-4) потужністю 0,55 кВт на 1420 об / хв і магнітний пускач типу ПМЛ, розрахований на змінний струм напругою 220 В. Кнопки SB1 і SB2 - спарені типу ПКЕ612. В якості перемикача SA1 використовується тумблер Т2-1. У пристрої постійний резистор R1 - дротяний, типу ПЕ-20, а резистор R2 типу МЛТ-2. Конденсатори С1 і С2 типу МБГЧ на напругу 400 В. Конденсатор С2 складений з паралельно з'єднаних конденсаторів по 20 мкФ 400 В. Лампа HL1 типу КМ-24 і 100 мА.

Пусковий пристрій змонтовано в металевому корпусі розміром 170х140х50 мм (мал. 4)

Мал. 4 Зовнішній вигляд пускового пристрою і креслення панелі поз.7.

 

  

На верхній панелі корпусу розташувалися кнопки "Пуск" і "Стоп" - сигнальна лампа і тумблер для відключення пускового конденсатора. На передній панелі корпусу пристрою поміщений роз'єм для підключення електродвигуна.

Щоб відключити пусковий конденсатор можна використовувати додаткове реле К1, тоді необхідність у тумблері SA1 відпадає, і конденсатор буде відключатися автоматично (мал.5)

 

Мал. 5 Принципова схема пускового пристрою з автоматичним відключенням пускового конденсатора.

  

При натисканні на кнопку SB1 спрацьовує реле К1 і контактної парою К1.1 включає магнітний пускач КМ1, а К1.2 - пусковий конденсатор Сп. Магнітний пускач КМ1 самоблокується за допомогою своєї контактної пари КМ 1.1, а контакти КМ 1.2 і КМ 1.3 під'єднують електродвигун до мережі. Кнопку "Пуск" тримають натиснутою до повного розгону електродвигуна, а після відпускають. Реле К1 знеструмлюється і відключає пусковий конденсатор, який розряджається через резистор R2. В цей же час магнітний пускач КМ 1 залишається включеним і забезпечує живлення електродвигуна в робочому режимі. Для зупинки електродвигуна слід натиснути кнопку "Стоп". У вдосконаленому пусковому пристрої за схемою мал.5, можна використовувати реле типу МКУ-48 або йому подібне.

2. Використання електролітичних конденсаторів в схемах запуску електродвигунів.

При включенні трифазних асинхронних електродвигунів в однофазну мережу, як правило, використовують звичайні паперові конденсатори. Практика показала, що замість громіздких паперових конденсаторів можна використовувати оксидні (електролітичні) конденсатори, які мають менші габарити і більш доступні в плані покупки. Схема еквівалентної заміни звичайного паперового конденсатора подана на мал. 6

Мал. 6 Принципова схема заміни паперового конденсатора (а) електролітичним (б, в).

Позитивна полуволна змінного струму проходить через ланцюг VD1, С2, а негативна VD2, С2. Виходячи з цього можна використовувати оксидні конденсатори з допустимою напругою в два рази меншою, ніж для звичайних конденсаторів тієї ж ємності. Наприклад, якщо в схемі для однофазної мережі напругою 220 В використовується паперовий конденсатор на напругу 400 В, то при його заміні, за вищенаведеною схемою, можна використовувати електролітичний конденсатор на напругу 200 В. У наведеній схемі ємності обох конденсаторів однакові і обираються аналогічно методиці вибору паперових конденсаторів для пускового пристрою.

2.1. Включення трифазного електродвигуна в однофазну мережу з використанням електролітичних конденсаторів.

 Схема включення трифазного електродвигуна в однофазну мережу з використанням електролітичних конденсаторів приведена на мал.7.

Мал. 7 Принципова схема включення трифазного електродвигуна в однофазну мережу за допомогою електролітичних конденсаторів.

 

У наведеній схемі, SA1 - перемикач напрямку обертання електродвигуна, SB1 - кнопка розгону електродвигуна, електролітичні конденсатори С1 і С3 використовуються для пуску електродвигуна, С2 і С4 - під час роботи.

Підбір електролітичних конденсаторів в схемі мал. 7 краще проводити за допомогою струмовимірювальних кліщів. Вимірюють струми в точках А, В, С і намагаються встановити рівності струмів в цих точках шляхом ступеневого підбору ємностей конденсаторів. Заміри проводять при навантаженому двигуні в тому режимі, в якому передбачається його експлуатація. Діоди VD1 і VD2 для мережі 220 В обираються зі зворотньою, максимально допустимою напругою не менше 300 В. Максимальний прямий струм діода залежить від потужності електродвигуна. Для електродвигунів потужністю до 1 кВт підійдуть діоди Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247 з прямим струмом 10 А. При більшій потужності електродвигуна від 1 кВт до 2 кВт потрібно взяти більш потужні діоди з відповідним прямим струмом, або поставити кілька менш потужних діодів паралельно , встановивши їх на радіатори.

Слід звернути УВАГУ на те, що при перевантаженні діода може статися його пошкодження і через електролітичний конденсатор потече змінний струм, що може привести до його нагрівання і вибуху.

3. Включення потужних трифазних двигунів в однофазну мережу.

 Конденсаторна схема включення трифазних двигунів в однофазну мережу дозволяє отримати від електродвигуна не більше 60% від номінальної потужності, в той час як межа потужності електрифікованого пристрою обмежується 1,2 кВт. Цього явно недостатньо для роботи електрорубанка або електропилки, які повинні мати потужність 1,5 ... 2 кВт. Проблема в даному випадку може бути вирішена використанням електродвигуна більшої потужності, наприклад, з потужністю 3 ... 4 кВт. Такого типу двигуни розраховані на напругу 380 В, їх обмотки з'єднані �зіркою� і в клемній коробці міститься всього 3 виведення. Включення такого електродвигуна в мережу 220 В призводить до зниження номінальної потужності електродвигуна в 3 рази і на 40% при роботі в однофазної мережі. Таке зниження потужності робить електродвигун непридатним для роботи, але може бути використано для розкрутки ротора вхолосту або з мінімальним навантаженням. Практика показує, що більша частина електродвигунів впевнено розганяється до номінальних обертів, і в цьому випадку пускові струми не перевищують 20 А.

3.1.  Доопрацювання трифазного електродвигуна.

   Найбільш просто можна здійснити перевід потужного трифазного електродвигуна в робочий режим, якщо переробити його на однофазний режим роботи, отримуючи при цьому 50% номінальної потужності. Перемикання електродвигуна в однофазний режим вимагає невеликого його доопрацювання. Розкривають клемник і визначають, з якого боку кришки корпусу електродвигуна підходять виходи обмоток. Відвертають болти кріплення кришки і виймають її з корпусу електродвигуна. Знаходять місце з'єднання трьох обмоток в загальну точку і підпаюють до спільної точки додатковий провідник з перетином, відповідним перетину проводу обмотки. Скручування з підпаянним провідником ізолюють ізоляційною стрічкою або полівінілхлоридної трубкою, а додатковий вихід прокладають в клемник. Після цього кришку корпусу встановлюють на місце.

Схема комутації електродвигуна в цьому випадку буде мати вигляд, показаний на мал. 8.

Мал. 8 Принципова схема комутації обмоток трифазного електродвигуна для включення в однофазну мережу.

Під час розгону електродвигуна використовується з'єднання обмоток «зіркою» з підключенням фазоздвигаючого конденсатора Сп. У робочому режимі в мережу залишається включеною тільки одна обмотка, і обертання ротора підтримується пульсуючим магнітним полем. Після перемикання обмоток конденсатор Сп розряджається через резистор Rр. Робота представленої схеми була випробувана з двигуном типу АИР-100S2У3 (4 кВт, 2800 об / хв), встановленому на саморобному деревообробному верстаті і показала свою ефективність.

3.1.1.  Деталі.

 У схемі комутації обмоток електродвигуна, як комутаційного пристрою SA1 слід використовувати пакетний перемикач на робочий струм не менше 16 А, наприклад, перемикач типу ПП2-25 / Н3 (двополюсний з нейтраллю, на струм 25 А). Перемикач SA2 може бути будь-якого типу, але на струм не менше 16 А. Якщо реверс електродвигуна не потрібно, то цей перемикач SA2 можна виключити зі схеми.

Недоліком запропонованої схеми включення потужного трифазного електродвигуна в однофазну мережу можна вважати чутливість електродвигуна до перевантажень. Якщо навантаження на валу досягне половини потужності електродвигуна, то може відбутися зниження швидкості обертання валу аж до повної його зупинки. У цьому випадку знімається навантаження з вала електродвигуна. Перемикач перекладається спочатку в положення «Розгін», а потім в положення «Робота» і продовжують подальшу роботу.

Для того, щоб поліпшити пускові характеристики двигунів крім пускового і робочого конденсатора можна використовувати ще і індуктивність, що покращує рівномірність завантаження фаз.

Купити електродвигун в Києві

Повернення до списку