Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя.
Пусковой конденсатор должен примерно в 2-2,5 раза превышать емкость рабочего конденсатора. Расчетное напряжение этих устройств обычно в 1,5 раза превышает напряжение сети.
Для сетей 220 вольт наилучшим вариантом будут конденсаторы МБПГ, МБГО, МБГЧ, рабочее напряжение которых составляет 500 вольт и более.
Если конденсаторы включаются лишь на короткое время, возможно применение в схеме электролитических устройств, таких как КЭ-2, К50-3, ЭГЦ-М с минимальным напряжением 450 вольт.
Между собой конденсаторы соединяются последовательно, через минусовые выводы. Далее в схему добавляется резистор, сопротивлением 200-300 Ом, убирающий оставшийся электрический заряд с конденсаторов.
6.2 Расчёт конденсатора для трёхфазного двигателя
Нормальная работа трехфазного электродвигателя с пуском через конденсатор зависит от ряда условий. Одним из них является изменение емкости устройства в соответствии с числом оборотов двигателя. Это достигается за счет двухступенчатого управления, состоящего из двух конденсаторов - пускового и рабочего.
Во время пуска происходит замыкание контактов, после чего нажимается кнопка разгона. После того как набрано достаточное количество оборотов, кнопку следует отпустить.
Рассчитать емкость рабочего конденсатора можно по следующей формуле:
Ср = 4800х I/U,
где Ср является емкостью устройства в мкФ, I - сила тока, потребляемого двигателем в амперах, U - напряжение электрической сети в вольтах.
Обратите внимание.
Данная формула подходит при соединении обмоток двигателя методом треугольника. Если же обмотки двигателя соединены звездой, применяется формула
Ср = 2800х I/U.
Таким образом, подключение трехфазного двигателя к однофазной сети имеет свои особенности. Например, емкость пускового и рабочего конденсатора должна соответствовать мощности подключаемого двигателя.
Конструкция трехфазного электродвигателя представляет собой электрическую машину, для нормальной работы которой необходимы трехфазные сети переменного тока. Основными частями такого устройства являются статор и ротор.
Статор оборудован тремя обмотками, сдвинутыми между собой на 120 градусов. Когда в обмотках появляется трехфазное напряжение, на их полюсах происходит образование магнитных потоков. За счет этих потоков, ротор двигателя начинает вращаться.
Соединение звездой и треугольником обмоток электродвигателя.
В промышленном производстве и в быту практикуется широкое применение трехфазных асинхронных двигателей. Они могут быть односкоростными, когда производится соединение звездой и треугольником обмоток электродвигателя или многоскоростными, с возможностью переключения с одной схемы на другую.
Соединение обмоток звездой и треугольником.
У всех трехфазных электродвигателей обмотки соединяются по схеме звезды или треугольника.
При подключении обмоток по схема звезда, их концы соединяются в одной точке в нулевом узле. Поэтому, получается еще один дополнительный нулевой вывод. Другие концы обмоток соединяются с фазами сети 380 В.
Соединение треугольником заключается в последовательном соединении обмоток. Конец первой обмотки соединяется с начальным концом второй обмотки и так далее. В конечном итоге, конец третьей обмотки, соединится с началом первой обмотки. Подача трехфазного напряжения осуществляется в каждый узел соединения. Подключение по схеме треугольник отличается отсутствием нулевого провода.
Оба вида соединений получили примерно одинаковое распространение и не имеют между собой значительных отличительных особенностей.
Существует и комбинированное подключение, когда используются оба варианта. Такой способ применяется достаточно часто, его целью является плавный запуск электродвигателя, которого не всегда можно добиться при обычных подключениях. В момент непосредственного пуска, обмотки находятся в положении звезда
Далее, используется реле, которое обеспечивает переключение в положение треугольника. За счет этого происходит уменьшение пускового тока. Комбинированная схема, чаще всего, применяется во время пуска электродвигателей, обладающих большой мощностью.
Для таких двигателей требуется и значительно больший пусковой ток, превышающий номинальное значение примерно в семь раз.
Электродвигатели могут подключаться и другими способами, когда применяется двойная или тройная звезда. Такие подключения используются для двигателей с двумя и более регулируемыми скоростями.
6.3 Запуск трехфазного электродвигателя с переключением со звезды на треугольник
Данный способ применяется для того, чтобы снизить пусковой ток, который может примерно в 5-7 раз превышать номинальный ток электродвигателя.
Агрегаты со слишком большой мощностью имеют такой пусковой ток, при котором легко перегорают предохранители, отключаются автоматы и, целом, значительно понижается напряжение.
При таком уменьшении напряжения снижается накаливание ламп, происходит снижение вращающего момента других электродвигателей, самопроизвольно отключаются магнитные пускатели и контакторы. Поэтому, применяются разные способы, с целью уменьшения пускового тока.
Важно.
Общим для всех способов является необходимость снижения напряжения в обмотках статора на время непосредственного пуска. Чтобы уменьшить пусковой ток, цепь статора на время пуска может дополняться дросселем, реостатом или автоматическим трансформатором.
Наибольшее распространение получило переключение обмотки из звезды в положение треугольника. В положении звезды напряжение становится в 1,73 раза меньше, чем номинальное, поэтому и ток будет меньше, чем при полном напряжении. Во время пуска частота вращения электродвигателя увеличивается, происходит снижение тока и обмотки переключаются в положение треугольника.
Такое переключение допускается в электродвигателях, имеющих облегченный режим пуска, так как происходит снижение пускового момента, примерно в два раза. Данным способом переключаются те двигатели, которые конструктивно могут соединяться в треугольник. У них должны быть обмотки, способные работать при линейном напряжении сети.
Когда нужно переключаться с треугольника в звезду.
Когда необходимо выполнить соединение звездой и треугольником обмоток электродвигателя, следует помнить о возможности переключения с одного вида на другой. Основным вариантом является схема переключения звезда треугольник. Однако, при необходимости, возможен и обратный вариант.
Всем известно, что у электродвигателей, загруженных не полностью, происходит снижение коэффициента мощности. Поэтому, такие двигатели желательно заменять устройствами с меньшей мощностью. Однако, при невозможности замены и большом запасе мощности, производится переключение треугольник-звезда. Ток в цепи статора не должен превышать номинала, иначе произойдет перегрев электродвигателя (Источник: http://pkdemo.ru/podklyuchenie-trexfaznogo-dvigatelya-k-trexfaznoj-seti.html).
7. Трёхфазный двигатель в однофазной сети
При всем современном многообразии выбора бытового электроинструмента, по-прежнему существует потребность в применении более мощных асинхронных электродвигателей.
Предпосылок к этому немало - применяемые в качестве двигателей электроинструмента коллекторные машины не превосходят по мощности потолок в 1 - 1,5 кВт (дальнейшее увеличение по мощности приводит к увеличению по массагабаритным показателям), а ведь иногда требуется привод более мощный (самодельные циркулярные или ленточные пилы, электрофуганки с шириной прохода 50 и более сантиметров и т.д). Все эти инструменты приводятся в движение как правило при помощи трехфазных электродвигателей. К сожалению, трехфазная сеть в быту - явление крайне редкое, поэтому для их питания от обычной электрической сети самодельщики применяют: фазосдвигающий конденсатор; тринисторные фазосдвигающие устройства; другие емкостные и индукционно-емкостные фазосдвигающие схемы. Среди различных способов запуска асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, наиболее простым является способ подключения одной из обмоток двигателя через фазосдвигающий конденсатор.
Для работы двигателя с конденсаторным пуском необходимо, чтобы емкость конденсатора менялась в зависимости от числа оборотов. На практике это условие практически невыполнимо, поэтому при пуске двигателя подключают два конденсатора (Ср - рабочий конденсатор; Сп - пусковой конденсатор).
Такую схему подключения выбирают только втом случае, если на маркировке двигателя указано напряжение питания 220/380v.
Работает схема так: после включения пакетного выключателя П1, необходимо сразу нажать пусковую кнопку ''Разгон''. После того как двигатель наберет обороты кнопку отпускают.
Реверсирование двигателя осуществляется путем переключения фаз на его обмотке посредством тумблера SA1. Для разряда конденсаторов используется сопротивление R1. Емкость рабочего конденсатора можно расчитать по следующим формулам.
Для схемы подключения «треугольник»:
Ср=4800*(I/U)
где Ср - емкость конденсатора в микрофарадах, I - ток потребления электродвигателя в амперах, U - напряжение питающей сети.
Совет.
Для схемы подключения «звезда»:
Ср=2800*(I/U)
где Ср - емкость конденсатора в микрофарадах, I - ток потребления двигателя в амперах, U - напряжение питающей сети. Емкость пускового конденсатора Сп выбирают в 2-2,5 раза большей емкости рабочего конденсатора.
Конденсаторы должны быть расчитаны на напряжение в 1,5 раза большее чем напряжение питающей сети. Для пуска двигателей применяют конденсаторы типа МБГО, МБГЧ, МБГП или специализированные пусковые (высокая цена).
Для подбора необходимых конденсаторов можно воспользоваться таблицей. Но как же поступить, если не удалось достать конденсаторов нужной емкости?
Не волнуйтесь, выход есть. Практика применения бумажных конденсаторов для подключения трехфазных двигателей показала, что вместо этих громоздких монстров можно применить и электролитические конденсаторы.
Посмотрите на эквивалентные схемы замены бумажных конденсаторов электролитами.
Диоды для сети переменного тока 220V выбираются с максимально допустимым обратным напряжением не ниже 300V. Максимальный прямой ток диода зависит от мощности двигателя. Для двигателя мощностью до 1 кВт подойдут диоды типа Д242 - Д247 с прямым током 10 А.
При большей мощности можно взять диоды типа ДЛ 200 или поставить несколько менее мощных параллельно и на радиаторах.
Принципиальную схему включения электродвигателя с применением электролитических конденсаторов смотрите на рисунке. Принцип действия данной схемы и все производимые при пуске манипуляции такие же, как и для схемы описанной выше.
Но что если вам требуется подключить к сети двигатель мощностью 3 - 4 кВт? Двигатели такого типа расчитаны на применение только в сетях 380V, их обмотки соединены «звездой» и в клеммной коробке имеется всего три вывода. Включение такого двигателя в сеть 220 v приводит к снижению его номинальной мощности в з раза (Источник: http://el-shema.ru/publ/skhemy_podkljuchenija/trjokhfaznyj_dvigatel_v_odnofaznoj_seti/13-1-0-34).
Как работает трехфазный асинхронный двигатель?
В асинхронном двигателе роль клочка сена играет магнитное поле, которое «бежит» по кругу, вырабатываемое совершенно неподвижными катушками статора. А роль ишачка играет ротор, который гонится за этим полем.
Ну а как только ишачок побежал, главная задача - научиться им управлять. И задача эта не из легких.
Бегущее магнитное поле.
Статор асинхронных двигателей, подключаемых к трехфазной сети, состоит из трех электромагнитов. На них подается напряжение разных фаз сети.
А так как разные фазы работают - нарастают и уменьшаются - со сдвигом во времени друг от друга, аналогично будет нарастать и уменьшаться магнитное поле в катушках.
Сначала поле возникнет и будет расти в катушке 1 фазы, через одну треть периода точно так же возникнет и будет возрастать поле во второй фазе, а поле в первой при этом постепенно и плавно, по синусоиде, сначала перестанет нарастать, а потом начнет уменьшаться.
Обратите внимание.
Все повторится и для катушки третьей фазы - поле появится, будет возрастать, тогда как поле во второй сначала остановит свой рост, потом пойдет на спад. А в это время поле в первой фазе уже дойдет до нуля и будет возрастать в отрицательную сторону.
Структура трехфазного двигателя.
Если в статоре сделать только три обмотки, по числу фаз в питающем напряжении, то магнитное поле будет вращаться с той же частотой, что и напряжение, то есть 50 раз за одну секунду. Но на практике их делают гораздо больше.
Поле в статоре.
Тогда бегающее по кругу поле будет иметь частоту вращения меньше, но вращение при этом станет более плавным.
Поведение ротора в бегущем магнитном поле
«Обмотки» ротора представляют собой проводники, расположенные «почти» параллельно валу ротора и набранные по кругу в виде «беличьей клетки». Это не обмотки, так как там ничего не намотано, а проводники, воткнутые в два металлических круга. То есть через эти металлические круги, накоротко замкнутые.
Ротор асинхронных двигателей.
«Беличья клетка» является замкнутой накоротко обмоткой, которая заполнена пакетом-сердечником, набранным из поперечных тонких пластин из электротехнической стали