Включення 3-фазного двигуна в однофазну мережу

Серед різних способів запуску трифазних електродвигунів в однофазну мережу найбільш простий базується на підключенні третьої обмотки через фазосдвігающій конденсатор. Корисна потужність, що 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, модель з подвійною кліткою короткозамкнутого ротора серії МА.

У звязку з цим при виборі трифазних електродвигунів для роботи в однофазної мережі слід віддати перевагу двигунам серій А, АТ, АО2, АПН, УАД та ін.

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

Розрахунок параметрів і елементів електродвигуна

Якщо, наприклад, в паспорті електродвигуна вказано напругу його живлення 220/380 В, то двигун включають в однофазну мережу за схемою, представленої на рис. 1.

Після включення пакетного вимикача П1 замикаються контакти П1.1 і П1.2, після цього необхідно відразу ж натиснути кнопку "Розгін".

Після набору оборотів кнопка відпускається. Реверсування електродвигуна здійснюється шляхом перемикання фази на його обмотці тумблером SA1.

Ємність робочого конденсатора Ср в разі зєднання обмоток двигуна в "трикутник" визначається за формулою:

, де

• Ср - місткість робочого конденсатора, в мкФ;
• I - споживаний електродвигуном ток, в А;
• U-напруга в мережі, В.

А в разі зєднання обмоток двигуна в "зірку" визначається за формулою:

, де

• Ср - місткість робочого конденсатора, в мкФ;
• I - споживаний електродвигуном ток, в А;
• U-напруга в мережі, В.

Споживаний електродвигуном ток в вищенаведених формулах, при відомій потужності електродвигуна, можна обчислити з наступного виразу:

, де

• Р - потужність двигуна, в Вт, зазначена в його паспорті;
• h - ККД;
• cos j - коефіцієнт потужності;
• U-напруга в мережі, В.

Ємність пускового конденсатора Сп вибирають 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 зєднують послідовно, поєднуючи між собою їх мінусові висновки, і шунтируют діодами (рис. 2)

Загальна ємність зєднаних конденсаторів складе:

На практиці величину ємностей робітників і пускових конденсаторів вибирають в залежності від потужності двигуна. Значення ємностей робітників і пускових конденсаторів трифазного електродвигуна в залежності від його потужності при включенні в мережу 220 В.

потужність трифазного
двигуна, кВт:

• 0,4-
• 0,6
• 0,8-
• 1,1-
• 1,5-
• 2,2.

Мінімальна ємність робочого
конденсатора Ср, мкФ:

• 40
• 60
• 80
• 100-
• 150-
• 230.

Мінімальна ємність пускового
конденсатора Ср, мкФ:

• 80
• 120-
• 160-
• 200
• 250-
• 300.

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

Ємність пускового конденсатора С_п можна зменшити при пуску електродвигунів на холостому ходу 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.

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 (рис. 3).

При натисканні на кнопку SB1 спрацьовує магнітний пускач КМ1 (тумблер SA1 замкнутий) і своєї контактної 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 двигуна тумблером SA1 відключають пусковий конденсатор С1.

Зупиніть двигун, натиснувши на кнопку SB2.

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 зєднаних конденсаторів по 20 мкФ 400 В. Лампа HL1 типу КМ-24 і 100 мА.

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

• 1 корпус;
• 2 - ручка для перенесення;
• 3 - сигнальна лампа;
• 4 - тумблер відключення пускового конденсатора;
• 5 Кнопки "Пуск" і "Стоп";
• 6 - допрацьована Електровиделка;
• 7- панель з гніздами розєму.

На верхній панелі корпусу розташовані кнопки "Пуск" і "Стоп" - сигнальна лампа і тумблер для відключення пускового конденсатора. На передній панелі корпусу пристрою знаходиться розєм для підключення електродвигуна.

Для відключення пускового конденсатора можна використовувати додаткове реле К1, тоді потреба в тумблері SA1 відпадає, а конденсатор буде відключатися автоматично (рис.5).

При натисканні на кнопку SB1 спрацьовує реле К1 і контактної парою К1.1 включає магнітний пускач КМ1, а К1.2 - пусковий конденсатор С_п. Магнітний пускач КМ1 самоблокується за допомогою своєї контактної пари КМ 1.1, а контакти КМ 1.2 і КМ 1.3 підєднують електродвигун до мережі.

Кнопку "Пуск" тримають натиснутою до повного розгону двигуна, 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 харчування електродвигуна в робочому режимі.

Для зупинки електродвигуна слід натиснути кнопку "Стоп". У вдосконаленому пусковому пристрої за схемою рис.5 можна використовувати реле типу МКУ-48 або йому подібне.

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 заміни обичног паперового конденсатора дана на рис. 6.

Позитивна полуволна змінного струму проходить через ланцюжок VD1, С2, а негативна VD2, С2. Виходячи з цього можна використовувати оксидні конденсатори з допустимою напругою в два рази меншим, 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 вибираються аналогічно методиці вибору паперових конденсаторів для пускового пристрою.

Включення трифазного двигуна в однофазну мережу з використанням електролітичних конденсаторів

Схема включення трифазного двигуна в однофазну мережу з використанням електролітичних конденсаторів приведена на рис.7.

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

Підбір електролітичних конденсаторів в схемі рис. 7 краще проводити за допомогою струмовимірювальних кліщів. Вимірюють струми в точках А, В, С і домагаються рівності струмів в цих точках шляхом ступеневої підбору ємностей конденсаторів. Заміри проводять при навантаженому двигуні в тому режимі, в якому передбачається його експлуатація.

Діоди VD1 і VD2 для мережі 220 В вибираються зі зворотним максимально допустимою напругою не менше 300 В. Максимальний прямий струм діода залежить від потужності двигуна. Для електродвигунів потужністю до 1 кВт підійдуть діоди Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247 з прямим струмом 10 А.

При більшій потужності двигуна 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 пробою і через електролітичний конденсатор потече змінний струм, що може привести до його нагрівання і вибуху.

Включення потужних трифазних двигунів в однофазну мережу

Конденсаторная схема включення трифазних двигунів в однофазну мережу дозволяє отримати від двигуна 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 електропили, які повинні мати потужність 1,5 ... 2 кВт. Проблема в даному випадку може бути вирішена використанням електродвигуна більшої потужності, наприклад 3 ... 4 кВт. Такого типу двигуни розраховані на напругу 380 В, їх обмотки зєднані «зіркою», і в клемній коробці міститься всього 3 виведення.

Включення такого двигуна в мережу 220 В призводить до зниження номінальної потужності двигуна в 3 рази і на 40% при роботі в однофазної мережі. Таке зниження потужності робить двигун 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.

Доопрацювання трифазного двигуна

Найбільш просто можна здійснити переклад потужного трифазного двигуна в робочий режим, якщо переробити його на однофазний режим роботи, отримуючи при цьому 50% номінальної потужності. Перемикання двигуна в однофазний режим вимагає невеликої його доопрацювання.

Розкривають клемник і визначають, з якого боку кришки корпусу двигуна підходять висновки обмоток. Відвертають болти кріплення кришки і виймають її з корпусу двигуна. Знаходять місце зєднання трьох обмоток в загальну точку і підпоюють до спільної точки додатковий провідник з перетином, відповідним перетину проводу обмотки. Скручування з підпаяти провідником ізолюють ізоляційною стрічкою або полівінілхлоридної трубкою, а додатковий висновок простягають в клемник. Після цього кришку корпусу встановлюють на місце.

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

Під час розгону двигуна використовується зєднання обмоток «зіркою» з підключенням фазосдвигающей 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 АІР-100S2Y3 (4 кВт, 2800 об. / Хв), встановленому на саморобному деревообробному верстаті, і показала свою ефективність.

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 ток 25 А). Перемикач SA2 може бути будь-якого типу, але на струм не менше 16 А. Якщо реверс двигуна не потрібно, то цей перемикач SA2 можна виключити зі схеми.

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

Увага, тільки СЬОГОДНІ!