Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Почти всеки човек се е сблъсквал с асинхронен двигател. Те са инсталирани в голям брой домакински уреди, както и работещи електроинструменти. Някои двигатели обаче са свързани само чрез трифазен проводник.

Асинхронните двигатели са надеждни и практични двигатели, които се използват навсякъде. Те са с нисък шум и имат добри показатели. Тази статия ще покаже основните принципи на трифазните електродвигатели, схемата за свързване към 220V мрежа, както и различни трикове при работа с тях.

Какво е трифазен ток?

Повечето индукционни двигатели се захранват от трифазна мрежа, така че първоначално ще разгледаме концепцията за трифазен ток. Трифазна ток или трифазна система от електрически вериги е система, състояща се от три вериги, в които действат електромоторните сили (ЕРС) с една и съща честота, изместени във фаза една спрямо друга с 1/3 от периода (φ = 2π / 3) или 120 °.

Повечето производствени генератори се основават на трифазно поколение на ток. Всъщност те използват три алтернатора, които са разположени една спрямо друга под ъгъл 120 °.

Веригата с три генератора предполага, че 6 проводника (по два за всеки алтернатор) ще се извеждат от това устройство. На практика обаче е ясно, че домакинските и индустриалните мрежи идват до потребителя под формата на три проводника. Това се прави, за да се спести окабеляване.

Намотките на генераторите са свързани по такъв начин, че изходът е 3 проводника, а не 6. Също така това превключване на намотките генерира ток от 380 V, вместо обичайния 220V. Това е такава трифазна мрежа, която всички потребители са свикнали да виждат.

ИНФОРМАЦИЯ: Първата трифазна токова система на шест проводника е изобретена от Никола Тесла. По-късно тя е подобрена и разработена от М. О. Доливо-Доброволски, който пръв предложи четири и три жична система, а също така проведе серия от експерименти, където разкри редица предимства на това превключване.

Повечето индукционни двигатели работят в трифазна мрежа. Нека разгледаме по-подробно как е подредена работата на тези звена.

Индукционно моторно устройство

Да започнем с вътрешната архитектура на мотора. Външно устройството с трифазен индукционен двигател практически не се различава от другите електрически двигатели. Може би единствената разлика, която хваща окото ви, е по-дебел захранващ кабел. Основните разлики са скрити от очите на потребителя под металния корпус на двигателя.

Отваряйки контролната кутия (мястото, където минават захранващите проводници), можете да видите 6 проводника. Те са свързани по два начина, в зависимост от това какви характеристики трябва да получите от този мотор. Подробности за превключването на трифазни асинхронни двигатели ще бъдат описани по-долу.

Премахвайки защитния метален корпус, можете да видите работната част на мотора. Състои се от:

  • вал;
  • носещи единици;
  • статор;
  • ротор.

Основните компоненти на двигателя са статора и ротора. Те задвижват двигателя.

Нека анализираме структурата на тези компоненти в трифазен асинхронен двигател:

  1. Статора. Той има формата на цилиндър, обикновено се състои от листове от стомана. По протежение на листовете са разположени надлъжни канали, в които намотките на статора са направени от намотка тел. Осите на всяка намотка са разположени една спрямо друга под ъгъл 120 °. Краищата на намотките са свързани по метода на триъгълник или звезда.
  2. Ротор или сърцевина на двигателя. Това е цилиндричен възел, съставен от метални пластини, между които са разположени алуминиеви пръти. В краищата на цилиндъра конструкцията е късо съединена с крайни пръстени. Второто име на ротора на индукционен двигател е клетка за катерици. При двигатели с висока мощност може да се използва мед вместо алуминий.

Сега си струва да разберем на какви принципи се основава работата на асинхронен трифазен двигател.

Принципи на работа на трифазни асинхронни двигатели

Трифазен асинхронен двигател работи поради магнитните полета, които се създават върху намотките на статора. Токовете, преминаващи през всяка намотка, имат изместване от 120 ° спрямо една спрямо друга във времеви и пространствени характеристики. По този начин общият магнитен поток на три вериги е въртящ се.

На намотките на статора се образува затворена верига. Той взаимодейства с магнитното поле на статора. Така се появява началният въртящ момент на двигателя. Той се стреми да завърти ротора в посока на въртене на магнитното поле на статора. С течение на времето стартовият въртящ момент се приближава до стойността на спирачния въртящ момент на ротора, след което той го надвишава и роторът се задвижва. В този момент се появява плъзгащ ефект.

ИНФОРМАЦИЯ: Плъзгането е стойност, която показва колко синхронната честота на магнитното поле на статора е по-голяма от скоростта на ротора в проценти.

Обмислете тази опция в различни ситуации:

  1. На празен ход. Без натоварване на вала, плъзгането е минимално.
  2. С увеличаване на натоварването. С увеличаването на статичното напрежение количеството на подхлъзване се увеличава и може да достигне критична стойност. Ако моторът надвиши този показател, двигателят може да се „преобърне“.

Параметърът на плъзгане е в диапазона от 0 до 1. За индукционни двигатели с общо предназначение този параметър е 1-8%.

Когато възникне равновесие между електромагнитния момент на ротора и спирачния момент на вала на двигателя, процесите на колебание на стойностите престават.

Когато възникне равновесие между електромагнитния момент, който кара ротора да се върти, и спирачния момент, създаден от натоварването на вала, процесите на промяна на стойностите ще спрат. Оказва се, че основният принцип на работа на индукционен двигател е взаимодействието на въртящото се магнитно поле на статора и токовете, индуцирани от това магнитно поле в ротора. Трябва да се има предвид, че въртящият момент възниква само в резултат на разликата в честотата на въртене на магнитните полета върху намотките на двигателя.

Познавайки принципа на работа на асинхронен трифазен двигател, е възможно да го стартирате. В този случай си струва да разгледате няколко варианта за свързване на намотките на двигателя.

Методи за свързване на намотките на индукционни двигатели

Развивайки устройството за управление на два прости асинхронни двигателя, можете да видите 6 проводника във всеки от тях. Превключването им обаче може да варира значително.

В електротехниката е обичайно да се свързват намотките на трифазни асинхронни двигатели по два начина:

  • звезда;
  • триъгълника.

Всеки тип връзка влияе върху работата на двигателя, както и на неговите максимални мощност. Нека разгледаме всеки от тях поотделно.

Звезден метод

При този тип превключване всички изводи на работните намотки са свързани с един джъмпер към един възел. Нарича се неутрална точка и се обозначава с буквата "О". Оказва се, че краищата на всички фазови намотки са свързани на едно място.

На практика моторите със звездно съединение имат по-мек старт. Тази комбинация е подходяща например за стругове или друго оборудване, където се изисква бавен старт. Този двигател обаче не може да развие максималната номинална мощност.

Метод на триъгълник

Това превключване включва серийното свързване на краищата на фазовите намотки. На отворите на проводниците изглежда като двойно свързване на всяка намотка. Оказва се, че краят на една намотка отива в началото на друга.

Моторите с такава връзка на намотката стартират много по-бързо от моторите със превключване със звезда. В същото време те могат да развият максималния капацитет, предоставен от производителя.

Трифазните асинхронни двигатели са проектирани въз основа на номиналното захранващо напрежение. По-специално, всички домашни двигатели са разделени на две категории:

  • за мрежи 220 / 127V;
  • за мрежи 380 / 220V.

Двигателите от първата група са по-рядко срещани поради слабите си мощностни характеристики. Най-често се използват мотори от втората група.

ВАЖНО: Когато превключвате намотките на двигателя, използвайте правилото: за по-ниски стойности на напрежение изберете връзката по метода на триъгълника, за високи стойности - само по метода на звездата.

Някои запалени ентусиасти на шунката могат да определят схемата за свързване на мотора по звука от стартирането му. Един обикновен човек може да научи за метода на превключване на намотките на двигателя по няколко начина.

Как да определите в коя верига са свързани намотките на двигателя?

Методът за превключване на намотката на двигателя влияе върху неговите характеристики, но всички съединителни клеми са под защитния капак в контролния блок. Те просто не се виждат, но не се отчайвайте. Има метод, който ви позволява да разберете метода на превключване, без да прибягвате до разбор на контролния блок.

За целта трябва само да погледнете табелката с номер, монтирана на корпуса на двигателя. Той маркира точните технически параметри, включително метода на превключване. Например, върху него могат да се намерят следните обозначения: 220 / 380V и геометрични обозначения на триъгълник / звезда. Тази последователност подсказва, че на мотор, работещ по мрежа от 380V, е инсталирана звезда тип превключване на намотката.

Този метод обаче не винаги работи със сигурност. Етикетите на по-старите двигатели често се презаписват или напълно се губят. В този случай ще трябва да развиете устройството за управление.

Вторият метод включва визуална проверка на изходните контакти. Контактната група може да бъде свързана по следния начин:

  1. Един джъмпер на три щифта от едната страна на клемите. Захранващият кабел е свързан към свободния изход. Това е звездният метод.
  2. Констатациите са свързани по двойки от три джъмпера. Три проводника идват с три захранващи проводници. Това е методът на триъгълника.

За някои двигатели в блока за управление можете да намерите само три заключения. Това предполага, че превключването се извършва вътре в самия двигател, под защитния капак.

Трифазните мотори са много издръжливи и ценени в икономиката, ремонта и строителството. Но те са безполезни за домашна употреба, тъй като една домакинска мрежа може да даде само една фаза, напрежение 220V. Всъщност това не е напълно правилна преценка. Възможно е да свържете трифазен индукционен двигател към домакинска мрежа. Това става с помощта на радио компонент - кондензатор. Ще анализираме по-подробно този метод.

Фазово изместване на кондензатора

Моторите, които използват кондензатори, се наричат кондензаторни двигатели. Самият кондензатор е инсталиран във веригата на статора, така че създава фазово изместване в намотките. Най-често тази схема се използва при свързване на трифазни асинхронни двигатели към 220V домакинска мрежа.

За да изместите фазата, трябва да свържете една от намотките към пролуката с кондензатора. В този случай капацитетът на кондензатора е избран така, че фазовото изместване на намотките да се окаже възможно най-близко до 90 °. В този случай максималният въртящ момент се създава за ротора.

ВАЖНО: В тази схема е необходимо да се вземат предвид модулите на магнитната индукция на намотките. Те трябва да са еднакви. Това ще създаде общо магнитно поле, което ще завърти ротора в кръг, а не в елипса. В този случай роторът ще се върти с по-голяма ефективност.

Оптималното изместване на фазата се постига чрез правилен подбор на капацитета на кондензатора, както в стартов, така и в работен режим. Също така, правилното кръгово магнитно поле зависи от:

  • скорост на ротора;
  • мрежово напрежение;
  • броят на завоите на намотката;
  • свързани кондензатори.

Ако оптималната стойност на един от параметрите се отклони от нормата, тогава магнитното поле става елиптично. Качествените характеристики на двигателя веднага ще паднат.

Следователно, за решаване на различни видове проблеми, се избират двигатели с различен капацитет на кондензатора. За да се осигури максимален стартов въртящ момент, се взема по-голям кондензатор. Той осигурява оптимален ток и фаза по време на стартиране на двигателя. В случай, че началният момент няма значение, обърнете внимание само на създаването на необходимите условия за работния режим.

Как да свържете трифазен електродвигател към 220 V мрежа?

Помислете за най-простия начин за свързване на трифазен индукционен двигател към домашна мрежа. Това ще изисква набор от ръчни инструменти, кондензатор, както и минимални познания по електротехника и мултицет.

И така, стъпка по стъпка ръководство за свързване:

  1. Развиваме блока за управление на двигателя и виж схемата на свързване. Ако се приложи методът на звездата, е необходимо комутацията да се усука в триъгълник.
  2. Свързването се извършва само от едната страна на клемите на намотките. За удобство ги обозначаваме от 1 до 3.
  3. Свързваме кондензатора към 1-ви и 2-ри изход.
  4. На 1-ви и 3-ти изход стартираме 220V проводници. В този случай не пипаме щифт 2. На него остава само кондензаторът.
  5. Свързваме захранващия кабел към мрежата и проверяваме работата на двигателя.

ВАЖНО: Изчисляването на мощността на кондензатора се извършва по формулата: на 100W / 10 μF.

Този метод е много прост и безопасен. Преди да свържете кондензатора и предварително да стартирате двигателя, струва си да проверите целостта на електрическия контур, за да пробиете корпуса. Това може да стане с мултицет.

Както можете да видите, схемата е доста проста. Свързването няма да отнеме много време и ще изисква минимум усилия. Има и други схеми за свързване на трифазен двигател към конвенционална мрежа. Нека да ги помислим и вие.

ИНФО: За съжаление не всички трифазни двигатели работят добре от домакинска мрежа. Някои може просто да изгорят. Те включват двигатели с двойна клетка от ротор с клетка с клечка (серия MA). За да използвате трифазни двигатели в домакинска мрежа, е по-добре да използвате двигатели от серията AO2, APN, UAD, A, AO.

Схема на свързване на трифазни двигатели към еднофазна мрежа

За безопасна и правилна работа на трифазен асинхронен двигател от домакинска мрежа е необходимо да се използва кондензатор. Освен това капацитетът му трябва да зависи от броя на оборотите на мотора.

На практика това устройство е доста проблематично за производство. За да се реши този проблем, се използва двустепенно управление на двигателя. По този начин в момента на стартиране работят два кондензатора:

  • стартер (Sp);
  • работник (ср.).

След като двигателят е задал работни обороти, стартовият кондензатор се изключва.

Помислете схема за свързване на двигателя с помощта на два кондензатора.

В това изпълнение се предполага, че се използва двигателят в мрежа 220 / 380V. Шофиране:
Обозначения: Ср - работещ кондензатор; Cn - пусков кондензатор; P1 - партиден превключвател.

Когато пакетният превключвател P1 е включен, контактите P1.1 и P1.2 се затварят. В този момент трябва да кликнете върху бутона "Ускорение". Когато двигателят достигне работната си скорост, бутонът се освобождава. Двигателят се реверсира чрез превключване на превключвателя SA1.

Важно: правилно изчислете капацитета на работния кондензатор.

Помислете за няколко формули за свързване на намотките, използвайки различни методи:

  1. За метода на звездата. Формула: Cp = 2800 * (I / U); където Cp е капацитетът на работещия кондензатор (μF), I е токът, изразходван от електродвигателя в (A), напрежението в мрежата (V).
  2. За метода на триъгълника. Формула: Cp = 4800 * (I / U); където Cp е капацитетът на работещия кондензатор (μF), I е токът, изразходван от електродвигателя в (A), напрежението в мрежата (V).

За всеки метод на превключване се изчислява токът, консумиран от електродвигателя. Формула: I = P / (1.73Uŋ * cosϕ); където P е мощността на двигателя в W, посочена в паспорта му; ŋ - ефективност; cosϕ е коефициентът на мощност; U е напрежението в мрежата.

В тази схема капацитетът на стартовия кондензатор Cn е избран 2-2, 5 пъти по-висок от капацитета на работещия кондензатор. В този случай всички кондензатори трябва да бъдат оценени за напрежение, превишаващо мрежовото напрежение 1, 5 пъти.

ИНФОРМАЦИЯ: За домакински 220V мрежи добре са подходящи MBGO, MBPG, MBGCH кондензатори с работно напрежение 500 V и по-високо. За краткосрочно свързване се използват кондензатори K50-3, EGC-M, KE-2 като стартови кондензатори. В същото време работното им напрежение трябва да бъде най-малко 450 V. За по-голяма надеждност електролитичните кондензатори се свързват последователно, свързвайки техните отрицателни клеми и се превключват от диоди

Използването на електролитни кондензатори като стартиращо

За свързване на трифазни асинхронни електродвигатели към домакинска мрежа, като правило се използват прости хартиени кондензатори. За дълго време на приложение те се показаха не по най-добрия начин, така че сега практически не се използват големи хартиени кондензатори. Те бяха заменени от оксидни (електролитични) кондензатори. Те са по-малки и широко разпространени на пазарите на радио компоненти. Помислете за схемата на замяна на хартиения кондензатор с оксиден:

От диаграмата се вижда, че положителната вълна на променливия ток преминава през елементите VD1, C2, а отрицателната - през VD2, C2. Това предполага, че тези кондензатори могат да се използват с допустимо напрежение 2 пъти по-ниско от конвенционалните кондензатори със същия капацитет. Капацитетът за оксиден кондензатор се изчислява по същия метод като за хартиените кондензатори.

ИНФОРМАЦИЯ: Так в схеме однофазной сети 220В используют бумажной конденсатор с напряжением 400В. При его замене на оксидный конденсатор, достаточно мощности 200В.

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов

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.

Необходимые инструменты и комплектующие

Любой монтаж вышеперечисленных схем потребует минимальных знаний электротехники, а также навыков работы с радиоэлектроникой и пайкой мелких деталей.

Из инструментов потребуется:

  1. Набор отверток для сбора/разбора блока управления двигателя. Для старых двигателей лучше подбирать мощные плоские отвертки из хорошей стали. За длительное время работы двигателя болты в корпусе могут «прикипеть». Для их откручивания потребуется немало сил и хороший инструмент.
  2. Пассатижи для обжатия проводов и других манипуляций.
  3. Острый нож для снятия изоляции.
  4. Паяльник.
  5. Канифоль и припой.
  6. Индикаторная отвертка для поиска фазы, а также индикации разрыва на кабеле.
  7. Мультиметр. Один из основных диагностирующих устройств.

Также потребуются радиодетали:

  • Конденсаторы.
  • Кнопка пуска.
  • Магнитный пускатель.
  • Тумблер реверса.
  • Контактная плата.

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.

заключение

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.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Строителство