А большая часть асинхронных моторов рассчитана на 380 В и три фазы. А при изготовлении самодельных сверлильных станков, бетономешалок, наждаков и прочих возникает необходимость использовать мощный привод. Мотор от болгарки, например, не получится использовать - у него много оборотов, а мощность маленькая, приходится применять механические редукторы, которые усложняют конструкцию.
Асинхронные машины переменного тока - это просто находка для любого хозяина. Вот только подключить к бытовой сети их оказывается проблематично. Но все равно можно найти подходящий вариант, при использовании которого потери мощности окажутся минимальными.
Перед тем, как нужно разобраться с его конструкцией. Он состоит из таких элементов:
Обязательно на двигателе должен быть металлический шильдик - на нем прописаны все параметры, даже год выпуска. В клеммную коробку выходят провода из статора. При помощи трех перемычек все провода коммутируются между собой. А теперь давайте рассмотрим, какие схемы подключения мотора существуют.
У каждой обмотки есть начало и конец. Перед тем, как подключить двигатель 380 на 220, нужно выяснить, где концы обмоток. Для соединения по схеме «звезда» достаточно установить перемычки таким образом, чтобы все концы были замкнуты. Три фазы нужно подключать к началам обмоток. При запуске двигателя от желательно использовать именно эту схему, так как при работе не индуцируются высокие токи.
Но добиться высокой мощности вряд ли удастся, поэтому применяют на практике гибридные схемы. Запускают мотор с включенными обмотками по схеме «звезда», а при выходе на устоявшийся режим происходит переключение на «треугольник».
Минус использования такой схемы в трехфазной сети - в обмотках и проводах индуцируются большие токи. Это приводит к повреждению электрооборудования. Зато при работе в бытовой сети 220 В таких проблем не наблюдается. И если вы думаете, как подключить асинхронный двигатель 380 на 220 В, то ответ очевиден - только при помощи использования схемы «треугольник». Для того чтобы произвести подключение по такой схеме, нужно начало каждой обмотки соединить с концом предыдущей. К вершинам полученного треугольника нужно подключить питание.
Этот способ одновременно является самым простым, прогрессивным и дорогим. Хотя, если вам нужна функциональность от электропривода, никаких денег не пожалеете. Стоимость самого простого преобразователя частоты составляет около 6000 рублей. Но с его помощью не составит труда двигатель на 380 подключить на 220 В. Но нужно правильно выбрать модель. Во-первых, нужно обращать внимание на то, к какой сети разрешается производить подключение прибора. Во-вторых, обратите внимание на то, сколько выходов у него.
Для нормальной работы в бытовых условиях вам необходимо, чтобы частотный преобразователь подключался к однофазной сети. А на выходе должно быть три фазы. Рекомендуется внимательно изучить инструкцию по эксплуатации, чтобы не ошибиться с подключением, в противном случае могут погореть мощные транзисторы, которые установлены в устройстве.
При использовании мотора мощностью до 1500 Вт можно устанавливать только один конденсатор - рабочий. Чтобы вычислить его мощность, воспользуйтесь формулой:
Сраб=(2780*I)/U=66*P.
I - рабочий ток, U - напряжение, Р - мощность двигателя.
Чтобы упростить расчет, можно поступить иначе - на каждые 100 Вт мощности необходимо 7 мкФ емкости. Следовательно, для двигателя 750 Вт нужно 52-55 мкФ (нужно поэкспериментировать немного, чтобы добиться нужного смещения фазы).
В том случае, если нет в наличии конденсатора нужной емкости, нужно соединить параллельно те, которые имеются, при этом используется такая формула:
Собщ=C1+C2+C3+...+Cn.
Пусковой конденсатор необходим при использовании двигателей, мощность которых свыше 1,5 кВт. Пусковой конденсатор работает только в первые секунды включения, чтобы дать «толчок» ротору. Он включается через кнопку параллельно рабочему. Другими словами, с его помощью сильнее сдвигается фаза. Только таким образом можно подключить двигатель 380 на 220 через конденсаторы.
Суть использования рабочего конденсатора - это получение третьей фазы. В качестве первых двух используются ноль и фаза, которая уже есть в сети. Проблем с подключением двигателя возникнуть не должно, самое главное - прячьте конденсаторы подальше, желательно в герметичный крепкий корпус. Если элемент выйдет из строя, он может взорваться и нанести вред окружающим. Напряжение конденсаторов должно быть не менее 400 В.
Но ведь можно и без конденсаторов подключить двигатель 380 на 220, для этого даже не придется покупать частотный преобразователь. Достаточно порыться в гараже и отыскать несколько главных компонентов:
Вам также потребуется наличие конденсаторов, резисторов (постоянных и одного переменного), стабилитрона. Вся конструкция заключается в корпус, который сможет защитить от поражения электрическим током. Элементы, используемые в конструкции, должны работать при напряжении до 300 В и токе до 10 А.
Можно осуществить как навесной монтаж, так и печатный. Во втором случае потребуется фольгированный материал и умение с ним работать. Обратите внимание на то, что отечественные тиристоры типа КУ202Н сильно нагреваются, особенно если мощность привода свыше 0,75 кВт. Поэтому элементы устанавливайте на радиаторы из алюминия, при необходимости используйте дополнительный обдув.
Теперь вы знаете, как самостоятельно двигатель на 380 подключить на 220 (в бытовую сеть). Ничего сложного в этом нет, вариантов много, поэтому можно выбрать самый подходящий для конкретной цели. Но лучше один раз потратиться и приобрести он увеличивает число функций привода во много раз.
Инструкция
Как правило, для подключения трёхфазного электродвигателя используют три провода и напряжение питания 380 . В сети 220 вольт только два провода, поэтому, чтобы двигатель заработал, на третий провод тоже нужно подать напряжение. Для этого используют конденсатор, который называют рабочим конденсатором.
Емкость конденсатора зависит от мощности двигателя и рассчитывается по формуле:
C=66*P, где С – ёмкость конденсатора, мкФ, P – мощность электродвигателя, кВт.
То есть, на каждые 100 Вт мощности двигателя необходимо подобрать около 7 мкФ ёмкости. Таким образом, для двигателя мощностью 500 ватт нужен конденсатор ёмкостью 35 мкФ.
Необходимую ёмкость можно собрать из нескольких конденсаторов меньшей ёмкости, соединив их параллельно. Тогда общую ёмкость считают по формуле:
Cобщ = C1+C2+C3+…..+Cn
Важно помнить о том, что рабочее напряжение конденсатора должно быть в 1,5 раза больше питания электродвигателя. Следовательно, при напряжении питания 220 вольт конденсатор должен быть на 400 вольт. Конденсаторы можно использовать следующего типа КБГ, МБГЧ, БГТ.
Для подключения двигателя используют две схемы подключения – это «треугольник» и «звезда».
Если в трёхфазной сети двигатель был подключен по схеме «треугольник», тогда и к однофазной сети подключаем по этой же схеме с добавлением конденсатора.
Подключение двигателя «звездой» выполняют по следующей схеме.
Для работы электродвигателей мощность до 1,5 кВт достаточно ёмкости рабочего конденсатора. Если подключить двигатель большей мощности, то такой двигатель будет очень медленно разгоняться. Поэтому необходимо использовать пусковой конденсатор. Он подключается параллельно рабочему конденсатору и используется только во время разгона двигателя. Потом конденсатор отключается. Ёмкость конденсатора для запуска двигателя должна быть в 2-3 раза больше ёмкости рабочего.
С асинхронным двигателем сталкивался практически каждый человек. Они устанавливаются в большое количество бытовой техники, а также рабочего электроинструмента. Однако часть моторов подключаются только через трехфазный провод.
Асинхронные двигатели – это надежные и практичные моторы, которые применяются повсеместно. Они малошумные и обладают неплохой производительностью. В данной статье будут показаны основные принципы работы трехфазных электродвигателей, схема подключения в сеть 220В, а также различные хитрости при работе с ними.
Большинство асинхронных двигателей работает от трехфазной сети, поэтому изначально рассмотрим понятие трехфазного тока. Трехфазный ток или трехфазная система электрических цепей – это система, состоящая из трех цепей, в которой действуют электродвижущие силы (ЭДС) одинаковой частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 1/3 периода(φ=2π/3) или 120°.
Большинство производственных генераторов построено на основе трехфазной генерации тока. По сути, в них используют три генератора переменного тока, которые располагаются относительно друг друга под углом 120°.
Схема с тремя генераторами предполагает, что из данного устройства будут выводиться 6 проводов (по два на каждый генератор переменного тока). Однако на практике видно, что бытовые, да и промышленные сети приходят к потребителю в виде трех проводов. Это делается в целях экономии электропроводки.
Катушки генераторов соединяют таким образом, что на выходе получается 3 провода, а не 6. Также данная коммутация обмоток генерирует ток мощностью 380В, вместо привычных 220В. Именно такую трехфазную сеть привыкли видеть все пользователи.
ИНФОРМАЦИЯ: Первая система трехфазного тока на шести проводах была изобретена Николой Тесла. Позже ее усовершенствовал и развил М. О. Доливо-Добровольский, который впервые предложил четырех и трех проводную систему, а также провел череду экспериментов, где выявил ряд преимуществ данной коммутации.
Большинство асинхронных двигателей работают от трехфазной сети. Рассмотрим подробнее, как устроена работа данных агрегатов.
Начнем с внутренней архитектуры мотора. Внешне устройство трехфазного асинхронного двигателя практически ничем не отличается от других электромоторов. Пожалуй, единственное отличие, бросающиеся в глаза – это более толстый провод питания. Основные отличия спрятаны от глаз потребителя под металлическим кожухом мотора.
Вскрыв коробку управления (место, куда заходят провода питания), можно увидеть 6 вводов проводов. Их подсоединяют двумя способами, в зависимости от того, какие характеристики нужно получить от данного мотора. Подробнее о способах коммутации трехфазных асинхронных двигателей будет рассказано ниже.
Сняв защитный металлический кожух, можно увидеть рабочую часть мотора. Он состоит из:
Основные компоненты мотора – это статор и ротор. Именно они приводят двигатель в движение.
Разберем строение данных компонентов в трехфазном асинхронном двигателе:
Теперь стоит разобраться, на каких принципах построена работа асинхронного трехфазного двигателя.
Трехфазный асинхронный двигатель работает за счет магнитных полей, которые создаются на обмотках статора. Токи, проходящие через каждую обмотки, имеют сдвиг в 120° относительно друг друга во временной и пространственной характеристике. Таким образом, совокупный магнитный поток на трех контурах является вращающим.
На обмотках статора образуется замкнутая электрическая цепь. Она взаимодействует с магнитным полем статора. Так появляется пусковой момент двигателя. Он стремится повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Со временем пусковой момент подходит к значению тормозного момент ротора, после чего он превышает его и ротор приводится в движение. В этот момент возникает эффект скольжения.
ИНФОРМАЦИЯ: Скольжение - это величина, которая показывает, насколько синхронная частота магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора, в процентном соотношении.
Рассмотрим данный параметр в разных ситуациях:
Параметр скольжения находится в диапазоне от 0 до 1. У асинхронных двигателей общего назначения данный параметр составляет 1-8%.
Когда наступает равновесие между электромагнитным моментом ротора и тормозным моментом на валу мотора, процессы колебания величин прекращаются.
При наступлении равновесия между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора и тормозным моментом, создаваемым нагрузкой на валу, процессы изменения величин прекратятся. Получается, что основной принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. При этом необходимо учитывать, что вращающийся момент возникает только в результате разности частоты вращения магнитных полей на обмотках мотора.
Зная принцип работы асинхронного трехфазного двигателя, можно произвести его запуск. В этом случае стоит учитывать несколько вариантов подключения обмоток мотора.
Раскрутив блок управления двух простых двигателей асинхронного типа, можно увидеть по 6 выводов проводов в каждом из них. Однако их коммутация может значительно отличаться.
В электротехнике принято подключать обмотки трехфазные асинхронных двигателей двумя способами:
Каждый тип подключения влияет на производительность двигателя, а также на его пиковые показатели мощности. Рассмотрим каждый из них по отдельности.
В данном типе коммутации все выводы рабочих обмоток соединяются одной перемычкой в один узел. Его называют нейтральной точкой и обозначают буквой «О». Получается, что концы всех фазных обмоток соединятся в одном месте.
На практике моторы с соединением по методу звезды обладают более мягким пуском. Такая комбинация подходит, например, для токарных станков или другой техники, где требуется медленный старт. Однако данный двигатель не может развивать максимально паспортной мощности.
Данная коммутация предполагает последовательное соединение концов фазных обмоток. На выводах проводах это выглядит, как попарное соединение каждой обмотки. Получается, что конец одной обмотки переходит в начало другой.
Двигатели с таким соединением обмоток стартуют намного быстрее, чем моторы с коммутацией методом звезды. При этом они могут развивать максимальные мощности, предусмотренные заводом изготовителем.
Трехфазные асинхронные двигатели проектируются, исходя из номинального питающего напряжения. В частности, все отечественные двигатели подразделяют на две категории:
Моторы первой группы менее распространены в силу своих слабых мощностных характеристик. Чаще всего используют моторы второй группы.
ВАЖНО: При коммутации обмоток мотора используют правило: для более низких значений напряжения выбирают подключение методом треугольника, для высоких – только методом звезды.
Некоторые заядлые радиолюбители могут определить схему подключения мотора по звуку его пуска. Обычный человек может узнать о методе коммутации обмоток двигателя несколькими способами.
Метод коммутации обмотки двигателя влияет на его характеристики, однако все соединения выводов находятся под защитным кожухом, в блоке управления. Их попросту не видно, но не стоит отчаиваться. Есть способ, который позволяет узнать метод коммутации, не прибегая к разбору блока управления.
Для этого достаточно заглянуть на номерную табличку, установленную на корпусе двигателя. На ней отмечают точные технические параметры, в том числе и метод коммутации. К примеру, на ней можно обнаружить следующие обозначения: 220/380В и геометрические обозначения треугольник/звезда. Эта последовательность говорит о том, что на моторе, работающим от сети 380В., установлена схема коммутации обмоток по типу «звезда».
Однако данный способ не всегда срабатывает наверняка. Таблички на старых двигателях часто затерты либо вовсе потеряны. В таком случае придется раскручивать блок управления.
Второй способ подразумевает визуальный осмотр выводных контактов. Контактная группа может быть соединена следующим способом:
На некоторых моторах в блоке управления можно обнаружить всего три вывода. Это говорит о том, что коммутация произведена внутри самого двигателя, под защитным кожухом.
Трехфазные моторы очень выносливы и ценятся в хозяйстве, ремонте и стройке. Но они бесполезны для домашнего использования, так как бытовая сеть может дать всего одну фазу, напряжением 220В. На самом деле, это не совсем верное суждение. Подключить трехфазный асинхронный двигатель к бытовой сети возможно. Это делается при помощи радиодетали – конденсатора. Разберем данный способ подробнее.
Моторы, в которых используют конденсаторы, называют конденсаторными двигателями. Сам конденсатор устанавливают в цепь статора так, чтобы он создавал сдвиг фазы в обмотках. Чаще всего данную схему используют при подключении трехфазных асинхронных двигателей к бытовой сети 220В.
Для сдвига фаз потребуется подключить одну из обмоток в разрыв с конденсатором. При этом емкость конденсатора подбирают таким образом, чтобы сдвиг фаз на обмотках получился максимально приближенным к 90°. В этом случае для ротора создается максимальный крутящий момент.
ВАЖНО: В данной схеме необходимо учесть модули магнитной индукции обмоток. Они должны быть одинаковыми. Это позволит создать суммарное магнитное поле, которое будет вращать ротор по кругу, а не по эллипсу. В этом случае ротор будет крутиться с большей эффективностью.
Оптимальный сдвиг фазы достигается правильным подбором емкости конденсатора, как в пусковом, так и в рабочем режиме. Также правильное круговое магнитное поле зависит:
Если оптимальное значение одного из параметров отходит от нормы, то магнитное поле становится эллиптическим. Качественные характеристики двигателя сразу же упадут.
Поэтому для решения разного типа задач подбирают двигатели с разными емкостями конденсаторов. Для обеспечения максимального пускового момента берут конденсатор большей емкости. Он обеспечивает оптимальный ток и фазу во время запуска мотора. В случае, когда пусковой момент не имеет значения, уделяют внимание только созданию необходимых условий для рабочего режима.
Рассмотрим самый простой способ подключения трехфазного асинхронного двигателя в бытовую сеть. Для этого потребуется набор ручных инструментов, конденсатор, а также минимальные знания электротехники и мультиметр.
Итак, пошаговое руководство по подключению:
ВАЖНО: Расчет мощности конденсатора производят по формуле: на 100Вт /10 мкФ.
Данный способ очень прост и безопасен. Перед подсоединением конденсатора и предварительным пуском двигателя, стоит проверить целостность контура проводки на пробитие по корпусу. Это можно сделать при помощи мультиметра.
Как видно, схема довольно проста. Подключение не займет много времени и потребует минимум усилий. Есть и другие схемы подсоединения трехфазного двигателя в обычную сеть. Рассмотрим и их.
ИНФОРМАЦИЯ: К сожалению не все трехфазные двигатели хорошо работают от бытовой сети. Некоторые могут попросту перегореть. К таким относятся моторы с двойной клеткой короткозамкнутого ротора (серия МА). Для использования трехфазных моторов в бытовой сети лучше использовать двигатели серии АО2, АПН, УАД, А, АО.
Для безопасной и корректной работы трехфазного асинхронного двигателя от бытовой сети необходимо использовать конденсатор. При этом его емкость должна зависеть от количества оборотов мотора.
В практическом исполнении данное устройство изготовить довольно проблематично. Для решения данной задачи используют управлением двухступенчатое управление мотором. Таким образом, в момент пуска работают два конденсатора:
После набора двигателем рабочих оборотов, пусковой конденсатор отключают.
Рассмотрим схему подключения двигателя при помощи двух конденсаторов.
В данном варианте предполагается использование двигателя в сети 220/380В. Схема:
Обозначения: Ср – рабочий конденсатор; Сп – пусковой конденсатор; П1 – пакетный выключатель.
Когда включают пакетный выключатель П1 происходит замыкание контактов П1.1 и П1.2. В этот момент необходимо нажать кнопку «Разгон». Когда двигатель выйдет на рабочие обороты, кнопку отпускают. Реверс двигателя осуществляется путем переключения тумблера SA1.
Рассмотрим несколько формул для подключения обмоток разными методами:
Для любого метода коммутации рассчитывают потребляемый электродвигателем ток. Формула: I = P/(1.73Uŋ*cosϕ); где Р – мощность двигателя в Вт, указанная в его паспорте; ŋ – кпд; cosϕ- коэффициент мощности; U -напряжение в сети.
В данной схеме емкость пускового конденсатора Сп подбирают в 2-2.5 раза выше емкости рабочего конденсатора. При этом все конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение превышающие напряжение сети в 1.5 раза.
ИНФОРМАЦИЯ: Для бытовых сетей 220В хорошо подходят конденсаторы типа МБГО, МБПГ, МБГЧ с рабочим напряжением 500В и выше. Для кратковременного подключения используют конденсаторы К50-3, ЭГЦ-М, КЭ-2 в качестве пусковых. При этом их рабочее напряжение должно быть не менее 450 В. Для большей надежности электролитические конденсаторы соединяют последовательно, соединяя между собой их минусовые выводы, и шунтируют диодами
Для подключения трехфазных асинхронных электродвигателей в бытовую сеть используют, как правило, простые бумажные конденсаторы. За долгое время применения они показали себя не самым лучшим образом, поэтому сейчас большие бумажные конденсаторы практически не используются. Им на смену пришли оксидные (электролитические) конденсаторы. Они имеют меньшие габариты и широко распространены на рынках радиодеталей. Рассмотрим схему замены бумажного конденсатора на оксидный:
Из схемы видно, что положительная волна переменного тока проходит через элементы VD1, С2, а отрицательная – через VD2, С2. Это говорит о том, что данные конденсаторы можно использовать с допустимым напряжением в 2 раза меньшим, чем у обычных конденсаторов аналогичной емкости. Емкость для оксидного конденсатора рассчитывается по тому же методу, что и для бумажных конденсаторов.
ИНФОРМАЦИЯ: Так в схеме однофазной сети 220В используют бумажной конденсатор с напряжением 400В. При его замене на оксидный конденсатор, достаточно мощности 200В.
Стоит отметить, что у подключенного двигателя в бытовую сеть 220В, без особой нагрузки будет страдать одна из обмоток. Это контур, который подключается через конденсатор. В этом случае на него поступает ток, на 20-30% выше номинального. Из этого следует, что на недогруженном моторе емкость конденсатора необходимо уменьшить. Но тогда, если двигатель запускался без пускового конденсатора, последний может потребоваться.
Решить данную задачу поможет замена одного большого конденсатора на несколько, соединенных в цепь параллельным способом. Так можно подключать или отключать ненужные компоненты, используя конденсаторы в качестве пусковых. При параллельном соединении суммарную емкость в мкФ считают по формуле: Cобщ = C1 + C1 + … + Сn.
Любой монтаж вышеперечисленных схем потребует минимальных знаний электротехники, а также навыков работы с радиоэлектроникой и пайкой мелких деталей.
Из инструментов потребуется:
Также потребуются радиодетали:
Перечисленных инструментов и радиокомпонентов хватит для сборки представленных выше схем.
ВАЖНО: Не подключайте двигатель в сеть, не проверив работу собранной схемы. Ее можно протестировать при помощи мультиметра. Это убережет технику от короткого замыкания.
Трехфазный асинхронный двигатель – это надежный и эффективный мотор, который можно подключить как к трехфазной, так и однофазной сети. При этом необходимо соблюдать ряд правил. В частности – правильно рассчитывать емкости конденсаторов. Если все расчеты верны, двигатель будет работать в оптимальном режиме с высоким уровнем КПД.
РАСЧЕТ КОНДЕНСАТОРА ДЛЯ ТРЕХФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ
В.БАШКАТОВ, Украина, Донецкая обл., г. Горловка
Иногда в домашних условиях возникает необходимость подключения трехфазного электродвигателя переменного тока в однофазную сеть.
Возникла такая необходимость и у меня при подключении промышленной швейной машины. На швейной фабрике такие машины работают в цехе, имеющем трехфазную сеть, и проблем не возникает.
Первое, что пришлось сделать - это изменить схему подключения обмоток электродвигателя со "звезды" на "треугольник", соблюдая полярность соединения обмоток (начало - конец) (рис.1). Это переключение позволяет включать электродвигатель в однофазную сеть 220 В.
Мощность электродвигателя швейной машины по табличке - 0,4 кВт. Приобрести рабочие, а тем более пусковые металлобумажные конденсаторы типа МБГО, МБГП, МБГЧ емкостью соответственно 50 и 100 мкф на рабочее напряжение 450...600 В оказалось задачей непосильной из-за их высокой стоимости на "блошином рынке". Использование вместо металлобу-мажных полярных (электролитических) конденсаторов и мощных выпрямительных диодов Д242, Д246. положительного результата не дало. Электродвигатель упорно не запускался, по-видимому, из-за конечного сопротивления диодов в прямом направлении.
Поэтому в голову пришла абсурдная с первого взгляда идея запуска электродвигателя с помощью кратковременного подключения обычного электролитического конденсатора в сеть переменного тока (рис.2). После запуска (разгона) электродвигателя электролитический конденсатор отключается, и электродвигатель работает в двухфазном режиме, теряя при этом до 50% своей мощности. Но если заранее предусмотреть запас по мощности, или заведомо известно, что такой запас существует (как в моем случае), то с этим недостатком можно смириться. Между прочим, и при работе электродвигателя с рабочим фазосдвигающим конденсатором электродвигатель также теряет до 50% своей мощности.
Теперь о самом важном. Электролитический конденсатор, будучи включенным непосредственно в сеть переменного тока, быстро разогревается, электролит вскипает, и происходит его взрыв - это знают многие. Как показал эксперимент, на это уходит около 10... 15 с. Известно, что сопротивление конденсатора в цепи переменного тока промышленной частоты определяется по формуле.
где С - емкость конденсатора в микрофарадах.
Величина тока в цепи с конденсатором
Но если электролитический конденсатор включить через небольшое сопротивление (в моем случае это комплексное сопротивление фазы обмотки электродвигателя Z = r + jx), и к тому же кратковременно, на время разгона электродвигателя (где-то 1...1,5 с), то электролитический конденсатор не повреждается, так как не успевает разогреться.
Кратковременность включения может обеспечить кнопка ПНВС-10УХЛ2,
применяемая в домашних стиральных машинах. Кнопка имеет три контакта: два - с фиксацией (SB 1.1, SB1.3) и один - без фиксации (SB 1.2). Он и включает конденсатор, и при прекращении нажатия на кнопку возвращается в исходное отключенное положение.
Формулы для расчета пускового конденсатора неоднократно печатались, но тем не менее хочу повторить их для схемы соединения обмотки статора электродвигателя в "треугольник".
где U - напряжение сети; Iн - номинальный, ток потребляемый электродвигателем.
где Р - мощность электродвигателя, кВт; U - напряжение сети. В; n - коэффициент полезного действия электродвигателя (обычно 0,8...0,9); cosф - коэффициент мощности (обычно 0,85).
Электролитические конденсаторы должны быть на напряжение не менее 450 В. Желательно набирать емкость из нескольких конденсаторов (улучшается тепловой режим). Конденсаторы помещают в защитную коробку.
Четырехлетний опыт эксплуатации электродвигателя показал жизнеспособность указанной схемы его запуска. Данную схему повторили и некоторые мои знакомые, правда, эксперименты проводились с электродвигателями мощностью до 1 кВт. Для электродвигателей более 1 кВт на время пуска, как мне кажется, необходимо включение последовательно с конденсатором небольшого токоограничивающего резистора с соответствующей рассеиваемой мощностью.
Литература
1. Смирнов К.0. Работа трехфазного электродвигателя в однофазной сети. - Радиолюбитель, 1993, N6, С.27.
2. Кухаренко А. Трехфазный электродвигатель в однофазной сети. - Радиолюбитель, 1996, N2, С.28.
ПОДКЛЮЧЕНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
К ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ 220В
С. РЫБАС, Моделист - Конструктор, 2/8
Многие любители мастерить нередко
пытаются приспособить трехфазные электродвигатели для различных
самодельных станков: заточных, сверлильных, деревообрабатывающих
и других. Но вот беда - не каждый знает, как питать такой
электродвигатель от однофазной сети.
Среди различных способов запуска трехфазных электродвигателей
наиболее простой и эффективный - с подключением третьей обмотки
через фазосдвигающий конденсатор. Полезная мощность, развиваемая
при этом электромотором, составляет 50-60 % его мощности в
трехфазном режиме. Однако не все трехфазные электродвигатели
хорошо работают от однофазной сети. К ним относятся, например,
электромоторы с двойной клеткой короткозамкнутого ротора серии
МА. Поэтому предпочтение следует отдать трехфазным электродвигателям
серий А, ДО, АО2, АОЛ, АПН, УАД идр.
Р и с. 1. Электрическая схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть.
При соединении обмоток электродвигателя
в “треугольник” емкость рабочего конденсатора определяют по
формуле:где Ср - емкость конденсатора, мкФ; I - потребляемый электродвигателем
ток, A; U - напряжение сети, В.
Если мощность электродвигателя известна, потребляемый им ток
определяют по формуле:
где Р - мощность электродвигателя (указана в паспорте), Вт; U
- напряжение сети,В; n -
КПД; cosф -
коэффициент
мощности.
Емкость пускового конденсатора выбирают в 2-2,5 раза больше
рабочего, а их допустимые напряжения должны не менее чем в
1,5 раза превышать напряжение сети. Для сети 220 В лучше применить
конденсаторы марки МБГО, МБГП, МБГЧ с рабочим напряжением
500 В и выше. В качестве пусковых можно использовать и электролитические
конденсаторы К50-3, ЭГЦ-М, КЭ-2 с рабочим напряжением не менее
450 В (при условии кратковременного включения). Для большей
надежности их включают по схеме, показанной на рисунке 2.
Общая емкость при этом равна C/2. Пусковые конденсаторы зашунтируйте
резистором сопротивлением 200-500 кОм, через который будет
“стекать” оставшийся электрический заряд.
Рис. 2. Схема соединения электролитических конденсаторов.
Эксплуатация электродвигателя с конденсаторным пуском имеет некоторые особенности. При работе в режиме холостого хода по питаемой через конденсатор обмотке протекает ток, на 20-40 % превышающий номинальный. Поэтому, если электромотор будет часто использоваться в недогруженном режиме или вхолостую, емкость конденсатора Ср следует уменьшить. При перегрузке электродвигатель может остановиться, тогда для его запуска снова подключите пусковой конденсатор (сняв или снизив до минимума нагрузку на валу). На практике значения емкостей рабочих и пусковых конденсаторов в зависимости от мощности электродвигателя определяют из таблицы.
| Мощность трехфазного электродвигателя, кВт | ||||||
| Минимальная емкость конденсатора Ср, мкф | ||||||
| Емкость пускового конденсатора (Сп), мкф |
Для запуска электродвигателя на холостом ходу или с небольшой нагрузкой емкость конденсатора Сп можно уменьшить. Например, для включения электродвигателя АО2 мощностью 2,2 кВт на 1420 об/мин можно использовать в качестве рабочего конденсатор емкостью 230 мкф, пускового - 150 мкФ. При этом электродвигатель уверенно запускается при небольшой нагрузке на валу. Реверсирование электромотора осуществляют путем переключения фазы на его обмотке тумблером SA1 (рис. 1).
Рис. 3. Электрическая схема пускового устройства для трехфазного электродвигателя мощностью 0,5 кВт.
На рисунке 3 приведена электрическая схема переносного универсального блока для пуска трехфазных электродвигателей мощностью около 0,5 кВт от однофазной сети без реверсирования. При нажатии на кнопку SB1 срабатывает магнитный пускатель КМ1 (тумблер SA1 замкнут) и своей контактной системой КМ1.1, КМ1.2 подсоединяет электродвигатель M1 к сети 220 В. Одновременно третья контактная группа КМ1.3 блокирует кнопку SB1. После полного разгона электродвигателя пусковой конденсатор С1 отключают тумблером SA1. Останавливают электромотор нажатием на кнопку SB2. В устройстве применены магнитный пускатель типа ПМЛ, рассчитанный на переменный ток напряжением 220 В; SB1, SB2 - спаренные кнопки ПКЕ612, SA1-тумблер Т2-1; резисторы: R1 - проволочный ПЭ-20, R2 - МЛТ-2, С1, С2 - конденсаторы МБГЧ на напряжение 400 В (С2 составлен из двух параллельно соединенных конденсаторов по 20 мкФ X 400 В); HL1 - лампа КМ-24 (24 В, 100 мА). M1 - электродвигатель 4А71А4 (АО2-21-4) на 0,55 кВт, 1420 об/мин.
Р и с. 4. Внешний вид пускового устройства: 1 - корпус, 2 - ручка для переноски, 3 - сигнальная
лампа, 4 - тумблер отключения пускового конденсатора, 5 - кнопки “Пуск” и “Стоп”, 6 - доработанная электровилка,
7 - панель с гнездами разъема.
Пользоваться тумблером SA1 (рис. 3) не совсем удобно. Поэтому лучше, если пусковой конденсатор будет отключаться автоматически с помощью дополнительного реле К1 (рис. 5) типа МКУ-48. При нажатии на кнопку SB1 оно срабатывает и своей контактной парой К1.1 включает магнитный пускатель КМ1, а К1.2 - пусковой конденсатор Сп. В свою очередь, магнитный пускатель КМ1 самоблокируется с помощью своей контактной системы КМ1.1, а КМ1.2 и КМ1.3 подсоединяют электродвигатель к сети. Кнопку SB1 держат нажатой до полного разгона электромотора, а затем отпускают - реле К1 обесточивается и отключает пусковой конденсатор, который разряжается через резистор R2. В то же время магнитный пускатель КМ1 остается включенным, обеспечивая питание электродвигателя в рабочем режиме. Останавливают электромотор нажатием на кнопку SB2 “Стоп”.
Рис. 5. Электрическая схема пускового устройства с автоматическим отключением конденсатора Сп.
В заключение несколько слов об усовершенствованиях, расширяющих возможности пускового устройства. Конденсаторы Ср и Сп можно сделать составными со ступенями по 10-20 мкФ и подсоединять их многопозиционными переключателями (или двумя-четырьмя тумблерами) в зависимости от параметров запускаемых электродвигателей. Лампу накаливания HL1 с гасящим проволочным резистором рекомендуем заменить на неоновую с дополнительным резистором небольшой мощности; вместо спаренных кнопок ПКЕ612 применить две одиночные любого типа; плавкие предохранители можно заменить автоматическими на соответствующий ток отсечки.
ЗАПУСК ТРЕХФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ
БЕЗ ПОТЕРИ МОЩНОСТИ
"Радио" №7, 2000г.
С.БИРЮКОВ, г. Москва
В различных любительских электромеханических
станках и приспособлениях чаще всего используются трехфазные
асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. К сожалению,
трехфазная сеть в быту - явление крайне редкое, поэтому для
их питания от обычной электрической сети любители применяют
фазосдвигающий конденсатор, что не позволяет в полном объеме
реализовать мощность и пусковые характеристики двигателя.
Существующие же тринисторные "фазосдвигающие" устройства еще
в большей степени снижают мощность на валу двигателей.
Вариант схемы устройства запуска трехфазного
электродвигателя без потери мощности приведен на рис.
1
. Обмотки двигателя 220/380 В соединены треугольником,
а конденсатор С1 включен, как обычно, параллельно одной из
них.Конденсатору"помогает" дроссель L1, включенный параллельно
другой обмотке.
При определенном соотношении емкости конденсатора
С1, индуктивности дросселя L1 и мощности нагрузки можно получить
сдвиг фаз между напряжениями на трех ветвях нагрузки, равный
точно 120°. На рис. 2
приведена векторная
диаграмма напряжений для устройства, представленного на рис.
1
, при чисто активной нагрузке R в каждой ветви.
Линейный ток Iл
в
векторном виде равен разности токов Iз и Ia, а по абсолютному
значению соответствует величине Iф
, где Iф
=I1
=I2
=I3
=Uл
/R - фазный ток нагрузки,
Uл
=U1
=U2
=U3
=220 В - линейное напряжение сети.
К конденсатору С1 приложено напряжение
Uc1
=U2
, ток через него равен Ic1
и по фазе опережает напряжение на 90°. Аналогично к дросселю
L1 приложено напряжение UL1
=U3
,
ток через него IL1
отстает от напряжения
на 90°. При равенстве абсолютных величин токов Ic1
и IL1
их векторная разность при правильном выборе емкости и индуктивности
может быть равной Iл
. Сдвиг фаз между
токами Ic1
и IL1
составляет
60°, поэтому треугольник из векторов Iл
,
Iс1
и IL1
- равносторонний, а их абсолютная величина составляет Iс1
=IL1
=Iл
=Iф
.
В свою очередь, фазный ток нагрузки Iф =Р/ЗUL , где Р - суммарная мощность нагрузки. Иными словами, если емкость конденсатора С1 и индуктивность дросселя L1 выбрать такими, чтобы при поступлении на них напряжения 220 В ток через них был бы равен Ic1=IL1=P/(Uл)=P/380, показанная на рис. 1 цепь L1C1 обеспечит на нагрузке трехфазное напряжение с точным соблюдением сдвига фаз.
В табл. 1
приведены значения
тока Ic1
=IL1
. емкости
конденсатора С1 и индуктивности дросселя L1 для различных
величин полной мощности чисто активной нагрузки.
Реальная нагрузка в виде электродвигателя
имеет значительную индуктивную составляющую. В результате
линейный ток отстает по фазе от тока активной нагрузки на
некоторый угол ф порядка 20...40°. На шильдиках электродвигателей
обычно указывают не угол, а его косинус - широко известный , равный отношению активной составляющей линейного тока к его полному
значению.
Индуктивную составляющую тока, протекающего
через нагрузку устройства, показанного на рис. 1
,
можно представить в виде токов, проходящих через некоторые
катушки индуктивности Lн, подключенные параллельно активным
сопротивлениям нагрузки (рис. 3,а)
, или,
что эквивалентно, параллельно С1, L1 и сетевым проводам.
Из рис. 3,б видно, что поскольку ток через индуктивность противофазен току через емкость, катушки индуктивности LH уменьшают ток через емкостную ветвь фазосдвигающей цепи и увеличивают через индуктивную. Поэтому для сохранения фазы напряжения на выходе фазосдвигающей цепи ток через конденсатор С1 необходимо увеличить и через катушку уменьшить.
Векторная диаграмма для нагрузки с индуктивной
составляющей усложняется. Ее фрагмент, позволяющий произвести
необходимые расчеты, приведен на рис 4
.
Полный линейный ток Iл разложен здесь на
две составляющие: активную и реактивную В результате решения системы уравнений для определения необходимых значений
токов через конденсатор С1 и катушку L1
получаем следующие значения этих токов.
При чисто активной нагрузкеформулы
дают ранее полученный результат Ic1
=IL1
=Iл
. На рис. 5
приведены
зависимости отношений токов Ic1
и IL1
к Iл от , рассчитанные по этим формулам Для(
/2=0,87) ток конденсатора С1 максимален и равен а ток дросселя L1 вдвое меньше. Этими же соотношениями с хорошей степенью
точности можно пользоваться для типовых значений , равных 0,85 0,9.
В табл. 2
приведены значения токов
Ie1
, IL1
, протекающих
через конденсатор С1 и дроссель L1 при различных величинах
полной мощности нагрузки, имеющей указанное выше значение
Для такой фазосдвигающей цепи используют
конденсаторы МБГО, МБГП, МБГТ, К42-4 на рабочее напряжение
не менее 600 В или МБГЧ, К42-19 на напряжение не менее 250
В Дроссель проще всего изготовить из трансформатора питания
стержневой конструкции от старого лампового телевизора. Ток
холостого хода первичной обмотки такого трансформатора при
напряжении 220 В обычно не превышает 100 мА и имеет нелинейную
зависимость от приложенного напряжения Если же в магнитопровод
ввести зазор порядка 0,2 1 мм, ток существенно возрастет,
а зависимость его от напряжения станет линейной.
Сетевые обмотки трансформаторов ТС могут
быть соединены так, что номинальное напряжение на них составит
220 В (перемычка между выводами 2 и 2"), 237 В (перемычка
между выводами 2 и 3") или 254 В (перемычка между выводами
3 и 3") Сетевое напряжение чаще всего подают на выводы 1 и1".
В зависимости от вида соединения меняются индуктивность и
ток обмотки В табл. 3 приведены значения тока в первичной
обмотке трансформатора ТС-200-2 при подаче на нее напряжения
220 В при различных зазорах в магнитопроводе и разном включении
секций обмоток Сопоставление данных табл 3 и 2 позволяет сделать
вывод, что указанный трансформатор можно установить в фазосдвигающую
цепь двигателя с мощностью примерно от 300 до 800 Вт и, подбирая
зазор и схему включения обмоток, получить необходимую величину
тока. Индуктивность изменяется также в зависимости от синфазного
или противофазного соединения сетевой и низковольтных (например,
накальных) обмоток трансформатора. Максимальный ток может
несколько превышать номинальный ток в рабочем режиме. В этом
случае для облегчения теплового режима целесообразно снять
с трансформатора все вторичные обмотки, часть низковольтных
обмоток можно использовать для питания цепей автоматики устройства,
в котором работает электродвигатель.
В табл. 4 приведены номинальные величины токов первичных обмоток трансформаторов различных телевизоров и ориентировочные значения мощности двигателя, с которыми их целесообразно использовать фазосдвигающую LC-цепь следует рассчитывать для максимально возможной нагрузки электродвигателя.
При меньшей нагрузке необходимый сдвиг
фаз уже не будет выдерживаться, но пусковые характеристики
по сравнению с использованием одного конденсатора улучшатся.
Экспериментальная проверка проводилась как с чисто активной
нагрузкой, так и с электродвигателем. Функции активной нагрузки
выполняли по две параллельно соединенных лампы накаливания
мощностью 60 и 75 Вт, включенные в каждую нагрузочную цепь
устройства (см рис 1)
, что соответствовало
общей мощности 400 Вт В соответствии с табл 1
емкость конденсатора С1 составляла 15 мкф Зазор в магнитопроводе
трансформатора ТС-200-2 (0,5 мм) и схема соединения обмоток
(на 237 В) были выбраны из соображений обеспечения необходимого
тока 1,05 А. Измеренные на нагрузочных цепях напряжения U1
,
U2
, U3
отличались
друг от друга на 2.. 3 В, что подтверждало высокую симметрию
трехфазного напряжения.
Эксперименты проводились также с трехфазным
асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором АОЛ22-43Ф
мощностью 400 Вт [З]. Он работал с конденсатором С1 емкостью
20 мкф (кстати, такой же, как и при работе двигателя только
с одним фазосдвигающим конденсатором) и с трансформатором,
зазор и соединение обмоток которого выбраны из условия получения
тока 0,7 А В результате удалось быстро запустить двигатель
без пускового конденсатора и заметно увеличить крутящий момент,
ощущаемый при торможении шкива на валу двигателя. К сожалению,
провести более объективную проверку затруднительно, поскольку
в любительских условиях практически невозможно обеспечить
нормированную механическую нагрузку на двигатель.
Следует помнить, что фазосдвигающая цепь
- это последовательный колебательный контур, настроенный на
частоту 50 Гц (для варианта чисто активной нагрузки), и без
нагрузки подключать к сети эту цепь нельзя.
ЛИТЕРАТУРА
1 Кузинец Л. М., Соколов В. С. Узлы телевизионных приемников
- М Радио и связь 1987
2 Сидоров И. Н., Биннатов М. Ф., Васильев Е. А. Устройства
электропитания бытовой РЭА - М Радио и связь, 1991
3 Бирюков С. Автоматическая водокачка. - Радио,1998,№ 5,с.45,46.
ЭЛЕКТРОННЫЙ ЗАПУСК ТРЕХФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ
ОТ ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ
А. ДУБРОВСКИЙ, г. Новополоцк Витебской обл., Белоруссия
В домашних "мастерских" радиолюбителей
встречаются электромеханические станки и различные приспособления
с приводом от трехфазных асинхронных двигателей. Однако
в быту трехфазная сеть нередко отсутствует, поэтому для
их питания часто применяют фазосдвигающий конденсатор.
К сожалению, это приводит к снижению необходимой мощности
на валу электро-двигателя и к тому же исключается возможность
регулирования частоты вращения. Используя предлагаемое
устройство, можно не только питать трехфазный асинхронный
электродвигатель от однофазной сети, но и плавно регулировать
частоту его вращения.
Регулятор
частоты вращения существенно улучшает характеристики трехфазного
асинхронного двигателя (ТАД). Описываемое устройство позволяет
питать ТАД от однофазной сети практически без потери мощности,
регулировать пусковой момент, регулировать в широких пределах
частоту вращения как на холостом ходу, так и при нагрузке,
а также главное - увеличивать максимальную частоту вращения
больше номинальной.
Предлагаемое устройство эксплуатируется
с ТАД мощностью 120 Вт и номинальной частотой вращения
3000 об/мин.
Как
известно, существует несколько способов регулирования
частоты вращения ТАД - изменением питающего напряжения,
нагрузки на валу, применением специальной обмотки ротора
с регулируемым сопротивлением. Однако наиболее эффективным
является частотное регулирование, поскольку оно позволяет
сохранить энергетические характеристики и применить наиболее
дешевые и надежные электродвигатели с короткозамкнутой
обмоткой ротора - "беличьей клеткой".
РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Принципиальная схема регулятора вращения трехфазного асинхронного двигателя
приведена на рис. 1. На элементах DD1.1-DD1.3 собран задающий
генератор с изменяемой в пределах 30...800 Гц частотой.
Регулируют частоту переменным резистором R3. Счетчик DD2,
элемент И-НЕ DD1.4 и четыре элемента Исключающее ИЛИ DD3.1-DD3.4
входят в состав формирователя импульсов трехфазной последовательности
(ФИТ), который преобразует постоянное напряжение в сигналы
прямоугольной формы, сдвинутые по фазе на 120 град. На
рис. 2 приведены эпюры напряжения в характерных точках.
На транзисторах 1VT1-1VT6, 2VT1- 2VT6, 3VT1-3VT6
собраны три одинаковых усилителя, по одному на каждую
фазу ТАД. На рис. 1 приведена схема только одного усилителя.
Схемы остальных точно такие же. Рассмотрим работу одного
из них (верхнего по схеме). Когда на выходе элемента DD3.2
появляется высокий уровень, открывается составной транзистор
1VT4, 1VT5, а выходной транзистор 1VT6 закрывается. Кроме
того, высокий уровень поступает на вход транзисторной
оптопары 1U1, в результате чего на ее выходе устанавливается
низкий уровень, который закрывает составной транзистор
1VT1, 1VT2. Выходной транзистор 1VT3 открыт. Для развязки
по напряжению транзисторы 1VT1, 1VT2 и 1VT4, 1VT5 питают
от разных источников напряжением +10 В, а транзисторы
1VT3, 1VT6 - от источника напряжением +300 В. Диоды 1VD3,
1VD4, 1VD6, 1VD7 служат для более надежного закрывания
выходных транзисторов.
Одно из главных
условий нормальной работы транзисторов 1VT3 и 1VT6 - они
не должны быть одновременно открыты. Для этого на вход
составного транзистора 1VT1, 1VT2 управляющее напряжение
поступает с выхода оптопары 1U1, что обеспечивает некоторую
задержку его переключения (приблизительно 40 мкс). При
появлении на входе оптопары высокого уровня начинает заряжаться
конденсатор 1С2. Сигнал низкого уровня на входе оптопары
не может мгновенно закрыть составной транзистор 1VT4,
1VT5, поскольку конденсатор 1С2, разряжаясь по цепи 1R3,
эмиттерные переходы транзисторов, поддерживает его в течение
около 140 мкс в открытом состоянии, а транзистор 1VT6
- в закрытом. Время выключения оптопары составляет примерно
100 мкс, поэтому транзистор 1VT3 закрывается раныие, чем
транзистор 1VT6 открывается.
Диоды 1VD5, 1VD8 защищают выходные транзисторы
от повышения напряжения при коммутации индуктивной нагрузки
- обмоток ТАД, а также замыкают ток обмоток, когда напряжение
на них изменяет свою полярность (при переключении транзисторов
1VT3, 1VT6). Например, после закрывания транзисторов 1VT3
и 2VT6 ток некоторое время проходит в прежнем направлении
- от фазы А к фазе В, замыкаясь через диод 2VD5, источник
питания, диод 1VD8, пока не уменьшится до нуля.
Рассмотрим последовательность переключения
выходных транзисторов на примере фаз А и В. Когда транзисторы
1VT3 и 2VT6 открыты, ток протекает по цепи: источник
+300 В, участок коллектор-эмиттер транзистора 1VT3,
обмотки фазы А и фазы В, участок коллектор-эмиттер транзистора
2VT6. Когда эти транзисторы закрываются, a 1VT6 и 2VT3
открываются, ток протекает в противоположном направлении.
Таким образом, на фазы А, В и С подаются импульсы напряжения
прямоугольной формы со сдвигом по фазе 120 град. (рис.
2). Частота питающего ТАД напряжения определяется частотой
переключения этих транзисторов. Благодаря поочередному
открыванию транзисторов ток последовательно проходит
по обмоткам статора АВ-АС-ВС-ВА-СА-СВ-АВ, что и создает
вращающееся магнитное поле. Описанная выше схема построения
выходных ступеней - трехфазная мостовая . Ее достоинство
заключается в том, что в фазном токе отсутствуют третьи
гармонические составляющие.
Блок питания регулятора вырабатывает напряжения
+5, +10 и +300 В. Напряжение +5 В, вырабатываемое стабилизатором
на стабилитроне VD3 и транзисторе VT1, используется
для питания микросхем DD1-DD3. Верхний по схеме составной
транзистор каждого усилителя питается от отдельной обмотки
сетевого трансформатора Т1 и отдельного мостового выпрямителя
(WD1, 2VD1, 3VD1). Нижний составной транзистор всех
усилителей - от обмотки II и диодного моста VD2. Для
питания выходных транзисторов применен мост VD1 и LC-фильтр
C2L1C3. Емкость конденсаторов С2 и СЗ выбирают исходя
из мощности ТАД. Она должна быть не менее 20 мкФ при
индуктивности дросселя 0,1 Гн.
В регуляторе можно применить постоянные
резисторы МЛТ, ОМЛТ, ВС. Конденсатор С1 - любой, например,
керамический К10-17-26, С2-С5, 1С1, 2С1, ЗС1 - любые
оксидные. Дроссель L1 - самодельный. Его наматывают
на Ш-образном магнито-проводе площадью поперечного сечения
4 см2. Обмотка содержит 120 витков провода ПЭВ 0,35.
Дроссель можно исключить, но при этом придется увеличить
емкость конденсаторов С2 и СЗ до 50 мкФ. Оптопары 1U1,
2U1, 3U1 можно использовать и другие, у которых время
задержки включения не более 100 мкс, а напряжение изоляции
не менее 400 В.
Основное требование к транзисторам - высокий
и примерно одинаковый у всех коэффициент передачи тока
(не менее 50). Транзисторы КТ315А могут быть заменимы
на транзисторы серий КТ315, КТ312, КТ3102 с любыми буквенными
индексами, а транзисторы КТ817А (VT1, 1VT2, 1VT5, 2VT2,
2VT5, 3VT2. 3VT5) - на КТ817 или КТ815 с любыми буквенными
индексами. Вместо транзисторов КТ858А можно применить
любые мощные с допустимым напряжением коллектор-эмиттер
не менее 350 В и коэффициентом передачи тока не менее
50. Их следует установить на теплоот-воды площадью не
менее 10 см2 каждый.
Однако при использовании электродвигателей
мощностью более 200 Вт потребуются теплоотводы с большей
площадью. Если мощность ТАД превышает 300 Вт, вместо
выпрямителя КЦ409А необходимо собрать мост из отдельных
диодов, рассчитанных на обратное напряжение более 400
В и соответствующий ток. Диоды 1VD5, 1VD8 подойдут любые
с допустимым прямым импульсным током не менее 5 А и
обратным напряжением не менее 400 В, например, КД226В
или КД226Г. Трансформатор - любой мощностью не менее
15 Вт, имеющий четыре раздельные вторичные обмотки по
8...9 В каждая.
При налаживании устройства сначала отключают
напряжение +300 В и проверяют наличие всех сигналов
в соответствии с рис. 2. Если необходимо, подборкой
конденсатора С1 или резистора R2 добиваются изменения
частоты на коллекторе транзистора 1VT2 (1VT5) в пределах
5...130 Гц. Затем при отключенном ТАД вместо +300 В
подают от внешнего источника напряжение +100... 150
В, замыкают коллектор и эмиттер транзистора 1VT2, коллектор
и эмиттер транзистора 1VT5 (чтобы закрыть транзисторы
1VT3 и 1VT6) и измеряют ток в цепи коллектора транзистора
1VT3, который должен быть не более нескольких миллиампер
- ток утечки выходных транзисторов.
Далее размыкают коллекторы и эмиттеры
вышеуказанных транзисторов и устанавливают резистором
R2 максимальную частоту. Подбором конденсатора 1С2 {в
сторону увеличения емкости) добиваются минимального
значения тока в цепи коллектора транзистора 1VT3. Аналогично
налаживают и остальные усилители. После этого подключают
к выходу регулятора электродвигатель, обмотки которого
соединены звездой. Вместо +300 В подают от внешнего
источника напряжение впределах +100... 150 В. Ротор
электродвигателя должен начать вращаться. Когда необходимо
изменить направление вращения, меняют местами любые
две фазы ТАД. Если выходные транзисторы работают в правильном
режиме, они остаются длительное время чуть теплыми,
в противном случае подбирают сопротивление резисторов
1R6, 1R8, 2R6, 2R8, 3R6, 3R8.
Литература
1. Радин В. И. Электрические машины: Асинхронные
машины. - М.: Высшая школа. 1988.
2. Краачик А. Э. Выбор и применение асинхронных
двигателей. - М.: Энергоатом издат. 1987.
3. Лопухина Е. М. Асинхронные исполнительные
микродвигатели для систем автоматики. - М.: Высшая школа,
1988.
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.
Благодаря ей вы не просто механически повторите наши рекомендации, а будете выполнять их осознанно.
Среди многочисленных способов подключения электродвигателя на практике широкое распространение получило всего два, именуемые коротко:
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:
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.
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:
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.
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.
После нахождения обоих концов для одной обмотки их необходимо пометить собственной маркировкой для проведения последующих проверок и подключения.
Поскольку обмотки навиты строго определённым образом, то нам необходимо точно найти у них начала и окончания. Для этого существует два простых электрических метода:
В обоих случаях работает принцип электромагнитной индукции. Ведь обмотки собраны внутри магнитопровода, хорошо обеспечивающего трансформацию электроэнергии.
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 , 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.
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.
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.
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:
Для стационарного подключения асинхронного двигателя необходимо предварительно определить фазу и рабочий ноль питающей сети.
В схеме запуска электродвигателя используется две цепочки для подключения обмотки через конденсаторные сборки:
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.
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:
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.
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.
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.
