Схема асинхронного двигателя трехфазного: Nothing found for Elektrooborudovanie Instrumenty Dvigateli Shemy Podklyucheniya Trehfaznogo Asinhronnogo Elektrodvigatelya 2018%23I

Содержание

Схемы подключения асинхронных электродвигателей

Чтобы привести ротор электродвигателя в движение необходимо правильно подключить концы обмоток статора к трехфазной сети, где рабочее напряжение может быть:

  • 220 вольт
  • 380 вольт
  • 660 вольт

Заказать новый электродвигатель по телефону
Асинхронные электродвигатели АИР предполагают два способа подключения к трехфазной промышленной сети – «треугольник» и «звезда». В основном электродвигатели АИР рассчитаны на 2 номинальных напряжения 220/380 В, либо 380/660 В и имеют два способа подключения к трехфазной промышленной сети: «звезда» и «треугольник»

220/380

220 В – «треугольник»

380 В – «звезда»

380/660

380 В — «треугольник»

660 В — «звезда»

Как правильно подключить шесть проводов электродвигателя?

Как правило двигатели имеют шесть выводов для возможности выбора схемы подключения: «звезда» либо «треугольник». Но встречаются и три вывода — уже соединенных внутри двигателя по схеме «звезда».

Схема подключения «звезда»

При подключении обмоток звездой начала обмоток подключаются к фазам, а концы обмоток собираются общую точку (0 точку).

Таким образом напряжение фазной обмотки составит 220В, а линейное напряжение между обмотками 380В. Основным преимуществом подключения электродвигателя по схеме звезда является:

  1. Плавный пуск
  2. Возможность перегрузки (недлительной)
  3. Повышенная надежность

При этом данная схема подключения обеспечит более низкую мощность от заявленной.

Схема подключения «треугольник»

При подключении треугольником последовательно конец одной обмотки соединяется с началом следующей обмотки.

Главными преимуществами такого подключения являются:

  1. Максимальная мощность
  2. Повышенный вращающий момент
  3. Увеличенные тяговые способности

Однако, электродвигатели подключенные по схеме звезда больше нагреваются.

Комбинированный тип подключения

Как уже было отмечено, подключение «звездой» обеспечивает более плавный пуск, но пр этом не достигается максимальная заявленная мощность электромотора. При подключении «треугольником» достигается полная мощность, но пусковой ток может повредить изоляцию. Поэтому для мощных двигателей (начиная от АИР100L2), часто применяют комбинированную схему подключения трехфазных электродвигателей «звезда-треугольник», когда запуск двигателя происходит по схеме «звезда», в рабочем состоянии он переключается на схему «треугольник». Переключение обеспечивается магнитным пускателем или пакетным переключателем.

Наиболее популярные модели асинхронных электродвигателей:

Схема включения асинхронного электродвигателя - Дизайн мастер Fixmaster74.ru

Как подключить асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель — это двигатель переменного тока, частота вращения ротора которого отличается от частоты вращения магнитного поля, которое создается током обмотки статора. Асинхронный двигатель преобразует электрическую энергию в механическую. Благодаря своей простоте устройства, надежности в эксплуатации двигатели такого типа являются самыми распространенными электрическими машинами в мире.

Фазные обмотки статора электродвигателя соединяются в звезду или треугольник (в зависимости от напряжения сети). Если в паспорте электродвигателя указано, что обмотки выполнены на напряжение 220/380 В, то при включении его в сеть с линейным напряжением 220 В обмотки соединяют в треугольник, а при включении в сеть 380 В — в звезду.

Схемы соединения обмоток статора трехфазного асинхронного двигателя: а — в звезду, б — в треугольник, в — в звезду и треугольник на клеммном щитке электродвигателя

Схема включения асинхронного электродвигателя с фазным ротором: 1 — обмотка статора, 2 — обмотка ротора, 3 — контактные кольца, 4 — щетки, R — резисторы.

Для изменения направления вращения вала асинхронного двигателя необходимо изменить направление вращения магнитного поля статора. Для этого достаточно поменять местами два любых провода, соединяющих обмотку статора с питающей сетью.

Схема включения однофазных конденсаторных двигателей: а — с рабочей емкостью Ср, б — с рабочей емкостью Ср и пусковой емкостью Сп.

Как подключить асинхронный двигатель на 220В

Так как питающие напряжения у различных потребителей могут различаться друг от друга, возникает необходимость переподключения электрооборудования. Сделать подключение асинхронного двигателя на 220 вольт безопасным для дальнейшей работы оборудования достаточно просто, если следовать предложенной инструкции.

На самом деле это не является невыполнимой задачей. Если сказать коротко, то все, что нам нужно, это правильно подключить обмотки. Существует два основных типа асинхронных двигателей: трехфазные с обмоткой звезда – треугольник, и двигатели с пусковой обмоткой (однофазные). Последние используются, например, в стиральных машинах советской конструкции. Их модель АВЕ-071-4С. Рассмотрим каждый вариант по очереди.

Асинхронный двигатель переменного тока имеет очень простую конструкцию по сравнению с другими видами электрических машин. Он довольно надежен, чем и объясняется его популярность. К сети переменного напряжения трехфазные модели включаются звездой или треугольником. Такие электродвигатели также различаются значением рабочего напряжения: 220–380 в, 380–660 в, 127–220 в.

Такие электродвигатели применяются на производстве, так как трехфазное напряжение чаще всего используется именно там. И в некоторых случаях бывает, что вместо 380 в есть трехфазное 220. Как их включить в сеть, чтобы не спалить обмотки?

Подключение электродвигателя

Время на чтение:

В промышленности наибольшее распространение получили трехфазные асинхронные двигатели. Такие привода обладают массой достоинств, как, например, жесткая характеристика. Это выражается в том, что при увеличении нагрузки и снижении оборотов крутящий момент резко возрастает. Схема подключения трехфазного асинхронного двигателя имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при монтаже и ремонте устройств.

Условия для подключения электродвигателя

Основным условием для нормальной работы трехфазных двигателей является стабильность напряжения и тока в каждой из фаз электрической сети. Обрыв хотя бы одной фазы приведет к тому, что двигатель потеряет значительную часть мощности и при нагрузке на валу свыше 50 % нормативной остановится и выйдет из строя. Пуск на двух фазах возможен только при полном отсутствии нагрузки и только в то время, когда ротор сохраняет хотя бы небольшую угловую скорость.

Асинхронный двигатель

К сведению! В момент пуска асинхронный двигатель потребляет ток, в 3-5 раз превышающий номинальный до тех пор, пока ротор не наберет определенные обороты. Это явление исходит из принципа работы двигателя.

Таким образом, если в рабочем режиме ток двигателя позволяет использовать обычные автоматические выключатели, то для обеспечения нормального пуска коммутацию следует производить через мощный контактор (магнитный пускатель).

Магнитный пускатель

В отдельных случаях возможно подключение трехфазного двигателя в бытовую однофазную сеть. При этом сильно падают мощностные характеристики. Такая ситуация возникает очень часто, когда необходимо использовать промышленный привод в бытовых условиях. Используя специальную схему включения, обеспечивают нормальную работу мотора с учетом снижения мощности.

Как подготовить для подключения

Для правильного включения трехфазного двигателя необходимо помнить, что существует несколько схем соединения обмоток, среди которых:

  • «Звезда». Одни концы обмотки соединяют вместе, а другими подключаются к фазным проводам сети;
  • «Треугольник». Все три обмотки соединяются последовательно — конец каждой обмотки с началом следующей. Напряжение сети подается на точки соединения.

Обратите внимание! Для получения одинаковой мощности при соединении типа «звезда» требуется напряжение в √3 раз больше, чем при «треугольнике». Для двигателей, у которых допускается произвольное переключение обмоток, на шильдике обязательно указывается рабочее напряжение «220/380» или «127/220». Первое значение относится к соединению «треугольник», второе к «звезде».

В таких электродвигателях на клеммную колодку попарно в три ряда выведены начало и концы всех обмоток:

  • начало первой обмотки — конец второй;
  • начало второй — конец третьей;
  • начало третьей — конец первой.
Колодка двигателя, соединение «треугольник»

Для соединения «звезда» подключают один ряд из трех клемм двумя перемычками, а для соединения «треугольник» замыкают каждую пару тремя перемычками.

Как правильно подсоединить электродвигатель

От правильности включения обмоток электродвигателя зависит как ток потребления, так и направление вращения. Ток потребления вырастает, если двигатель, у которого на данное напряжение сети обмотки должны быть соединены «звездой», переключить на «треугольник». Такой режим работы является аварийным и приведет к выходу из строя.

Из теории трехфазного тока известно, что направление вращения электрической машины можно изменить, поменяв любые две фазы из трех местами. На этом основана схема реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей.

Важно! Схема реверсирования должна обеспечивать невозможность переключения фаз до момента остановки двигателя (прекращения подачи питания). В противном случае произойдет короткое замыкание сети.

Как подключить с 3 или 6 проводами

В большинстве случаев соединение двигателя с питающей сетью производится при помощи трех проводов. Даже если на клеммную колодку выведено шесть проводов, что соответствует трем парам обмотки, то путем соединения в нужную схему для подключения к питанию используется три провода.

Для мощных устройств учитывается, что асинхронный двигатель в момент запуска потребляет в несколько раз больший ток, поэтому используется сложная схема запуска, в которой в момент пуска обмотки подключаются «звездой», а после того как ротор наберет необходимые минимальные обороты, обмотки переключаются в «треугольник».

Шестипроводная схема включения

Важно! Для таких схем включения нужно подсоединять все шесть проводов обмоток электрической машины.

Схема подключения асинхронного электродвигателя

Асинхронные двигатели бывают не только трехфазные. Разработаны конструкции, которые могут подключаться в бытовую однофазную сеть. Схема электродвигателя для подключения к однофазной сети состоит из двух обмоток — рабочей и пусковой. Пусковая обмотка предназначена для формирования внутри статора вращающегося магнитного сдвига в момент пуска. Это необходимо для обеспечения начала вращения ротора. Фазный сдвиг осуществляется за счет включения пусковой обмотки через конденсатор.

Подключение однофазного двигателя

После того как ротор наберет обороты, пусковая обмотка уже не нужна. Маломощный однофазный привод будет работать нормально в таком режиме, но мощность двигателя возрастет, если оставить в работе пусковую обмотку, включенную через рабочий конденсатор.

Обратите внимание! Емкость рабочего конденсатора меньше, чем у пускового, так как нет необходимости сильного сдвига фазы. При высокой емкости через пусковую обмотку будет проходить большой ток, что приведет к ее перегреву.

В трехфазную электрическую сеть электромоторы включаются согласно их характеристикам и напряжению сети. Здесь главное — правильно выполнить необходимые соединения обмоток в соответствии с напряжением питания.

Нестандартная схема подключения трехфазного асинхронного электродвигателя применяется при использовании промышленных устройств в быту.

Подсоединение производят по нескольким вариантам:

  • с использованием частотного преобразователя;
  • через конденсатор.

Электронный частотный преобразователь (инвертор) позволяет не только сохранить мощность, но и улучшить целый ряд характеристик, недостижимых при включении по стандартной схеме. Это:

  1. Плавный пуск.
  2. Регулирование мощности.
  3. Регулирование оборотов.

Частотный преобразователь преобразует однофазное питание в полноценную трехфазную сеть, в которой можно менять частоту, амплитуду, выполнять стабилизацию тока и напряжения в фазных проводах.

Обратите внимание! Большой недостаток частотных инверторов — их высокая стоимость.

Схема с конденсатором разработана таким образом, чтобы получить на одной из трех обмоток сдвиг фазы, достаточный для работы двигателя. Конденсаторная электросхема работоспособна как для «треугольника», так и для «звезды». Включение электромотора через конденсатор является наиболее простым решением проблемы, но имеет несколько недостатков:

  • максимальная мощность двигателя снижается до 50 %;
  • емкость фазосдвигающего конденсатора сильно зависит от нагрузки на электродвигатель.

То есть при работе на холостом ходу емкость должна быть минимальна и достигать максимума на полной мощности двигателя. Наиболее высокий ток потребления у асинхронного двигателя в момент запуска.

Подключение в однофазную сеть

Обратите внимание! На практике используют усредненное значение емкости для наиболее ожидаемого режима работы, поскольку малое значение не даст необходимую мощность, а высокое приведет к перегреву обмоток.

Правильный расчет емкости учитывает напряжение сети, схему включения обмоток и мощность двигателя. Конденсаторная схема включения должна предусматривать запуск двигателя через отдельный пусковой конденсатор, емкость которого должна быть выше рабочей в 2-3 раза.

Принципиальный момент — реверс обеспечивается подключение конденсатора к любой другой обмотке.

Однолинейная схема подключения электродвигателя

В энергетике часто применяются однолинейные схемы, в которых все линии питания вне зависимости от количества проводов и фаз обозначаются одной линией. Однолинейный чертеж не перегружен мелкими деталями, и это упрощает его чтение.

По однолинейной схеме удобно получать общее представление о работе и устройстве электроустановки. Трехфазные электродвигатели также обозначаются на однолинейных схемах. Важно учитывать при этом, что при разных способах коммутации фаз необходимо на чертеже указывать каждую фазу во избежание путаницы.

Чтобы подключать электрический двигатель к сети важно правильное определение назначения выводов обмоток и уже на основании имеющихся данных количество фаз, напряжение, мощность. Немаловажно выбрать наиболее подходящую схему включения.

Подключение двигателя (звезда или треугольник)

Дорогие читатели, а вы знаете как подключить асинхронный двигатель?

Имею в виду, можете определить по шильдику, когда надо подключить обмотки электродвигателя звездой, а когда треугольником?

В этой статье я подробно расскажу как подключить асинхронный двигатель. А также Вы узнаете много разных нюансов при подключении электродвигателя.

А вы знали, что если двигатель рассчитан на напряжение 380/660В- треугольник/звезда, и если его подключить по схеме звезда на напряжение 380 вольт, то в определённых условиях он сгорит. Стало интереснее? Тогда советую ознакомиться со статьёй.

Перед чтением этой статьи рекомендую прочитать статью «Что такое мощность».

Как подключить асинхронный двигатель

Специалист перед подключением электродвигателя всегда поглядит на его шильдик и ознакомится со схемой подключения обмоток электродвигателя.

Шильдик асинхронного электродвигателя выглядит примерно вот так:

По информации на шильдике мы делаем вывод, что если у нас напряжение 380 вольт, то подключаем электродвигатель по схеме треугольник. Если у нас 660 вольт, то по схеме звезда.

Так же бывают двигатели на 220/380 вольт:

По шильдику видно, что если у нас напряжение в сети 220 вольт, то подключаем треугольником. Следовательно, если 380 вольт, то звездой.

Теперь Вы уже хотя бы понимаете, как подключить асинхронный двигатель, ориентируясь на шильдик.

Почему сгорит электродвигатель при неправильном соединении

Сейчас я вкратце расскажу, почему электродвигатель, у которого обмотки на 380/660 треугольник/звезда, нельзя подключать звездой на 380 вольт.

Давайте представим, что в данный момент у нас линейное напряжение равно 380 вольт.

Что такое линейное напряжение, а фазное? Не знаете? Сейчас расскажу!

Линейное напряжение – это напряжение между линейными проводами (фазами), а фазное между линейным проводом и нейтральным.

Дело в том, что при соединении обмоток треугольником, на каждую обмотку приходится линейное напряжение 380 вольт,

а при соединении звездой фазное — 220 вольт.

В итоге нам надо поддерживать требуемую мощность на валу двигателя, а напряжение упало с 380 вольт до 220 вольт (переключили обмотки с треугольника на звезду), что же делать? Ток всё сделает за нас. Он начнёт расти.

Это формула для однофазной сети, но для понимания сути пойдёт.

P=UI

Где, P- мощность, U-напряжение, I-ток.

Подставим в нашу формулу выдуманные значения и получим следующее: 440=220*2, а теперь уменьшим напряжение в два раза, 440=110*4. Увидели? Напряжение уменьшили в два раза, но, чтобы поддержать заданную мощность у нас вырос ток в два раза.

Почему при подключении звездой, ток не становится меньше (при неизменной нагрузке)

При соединении обмоток электродвигателя треугольником фазный ток в 1.73 раза меньше линейного.

Давайте приведу пример: На шильдике электродвигателя указан ток 30А при соединении обмоток треугольником и напряжением 380 вольт. 30 ампер — это линейный ток, значит, чтобы получить фазный, нам надо 30/1.73. В итоге фазный ток равен 17,3 Ампера. Т.е. номинальный ток для обмотки двигателя 17,3 Ампера.

А теперь мы переключим двигатель с треугольника на звезду, но нагрузка на валу двигателя остаётся таже самая.

При соединении электродвигателя звездой линейный ток будет равен фазному. Напряжение на обмотке уменьшится в 1.73 раза. Следовательно на обмотку будет подаваться уже не 380 вольт, а 220.

В результате по обмотке будет протекать не 17,3 А, а целых 30 Ампер. Почему?

Потому что ток будет компенсировать падение напряжения на обмотке, которое у нас упало в 1,73 раза. Значит ток вырастит в 1,73 раза. Двигатель греется и если отсутствует защита — сгорает. А двигатель стоит немалых денег, поэтому Вы должны знать как подключить асинхронный двигатель!

Еще один пример для понимания. Обратите внимание на следующий шильдик электродвигателя:

Электродвигатель треугольник/звезда: 220 вольт/380 вольт: 38,3/22,2 Ампера.

Соединяем двигатель треугольником и подаём напряжение 220 вольт. Ток (линейный) по шильдику равен 38,3 Ампер. Следовательно, фазный будет равен 38,3/1,73= 22,2 Ампер. Т.е мы определили, что фазный номинальный ток для обмотки = 22,2 Ампер. Поехали дальше…

А теперь соединяем обмотки электродвигателя звездой и подаём напряжение 380 Вольт. Ток будет равен 22,2 Ампер. В звезде линейный ток равен фазному току.

При треугольнике и питающем напряжении 220 вольт, фазный ток равен 22,2 Ампер.

При звезде и питающем напряжении 380 вольт, фазный ток равен 22,2 Ампер. Следовательно мощность у двигателя будет одинаковая при таких подключениях.

А, что если мы соединим этот двигатель звездой и подадим напряжение 220 вольт. На обмотку будет приходиться уже 127 Вольт. Поэтому ток будет компенсировать падение напряжение на обмотке в 1,73 раза и будет равен 38,3 Ампер. А обмотка у нас рассчитана на 22,2 Ампер. Двигатель сгорит.

Схема подключения обмоток электродвигателя звездой

Вот так выглядит борно электродвигателя и здесь обмотки соединены звездой. Т.е. концы обмоток соединены в одной точке.

Мои коллеги-инженеры сталкивались с такими случаями, когда перемычки кидали на начало обмоток, куда подключался питающий кабель. Сразу возникало короткое замыкание.

Фазное и линейное напряжение при соединении обмоток в звезду разное, а ток одинаковый.

А теперь давайте найдём полную мощность, развиваемую электродвигателем.

Полная мощность в трёхфазной системе равна сумме полных мощностей трёх фаз:

И теперь формула полной мощности будет выглядеть вот так:

А чтобы найти активную мощность применим следующую формулу:

где cosф- коэффициент мощности, n- КПД

Из формулы активной мощности выразим ток:

Схема подключения обмоток электродвигателя треугольником

Вот так выглядит борно электродвигателя и здесь обмотки соединены треугольником. Т.е. конец обмотки соединён с началом следующей обмотки.

Фазное и линейное напряжение равны. Линейный ток в 1,73 раза больше фазного.

Формула полной мощности будет выглядеть вот так:

Если обратить внимание на формулу полной мощности при подключении звездой, то мы заметим, что формулы полной мощности одинаковые.

А чтобы найти активную мощность применим следующую формулу:

где cosф- коэффициент мощности, n- КПД

Из формулы активной мощности выразим ток:

Внимательный читатель должен был заметить, что формула мощности одинаковая при подключении треугольником и при подключении звездой. Так и есть, просто, чтобы поддержать необходимую мощность, у нас будет меняться ток.

Но чтобы двигатель не сгорел при переключении с треугольника на звезду, надо уменьшить нагрузку на валу двигателя до тех пор, пока фазный ток не станет равный фазному току при подключении треугольником.

Поэтому и говорят, что мощность при подключении обмоток электродвигателя звездой меньше, чем при соединении треугольником.

Почему при пуске применяют схему звезда-треугольник

Формула мощности в момент пуска не действует, т.к. двигатель не вращается – ЭДС Самоиндукции отсутствует (индуктивное сопротивление).

По факту у нас есть обмотка с очень маленьким сопротивлением и напряжение, подаваемое на двигатель. И ток здесь рассчитывается по закону Ома. Чем меньше у нас подаваемое напряжение на обмотку электродвигателя, тем меньше будет ток в обмотке.

А мы помним, что при треугольнике у нас на обмотку подаётся линейное напряжение, а при звезде напряжение будет в 1.73 раза меньше чем на треугольнике. Следовательно, и пусковые токи будут меньше.

Но не забываем, что закон Ома действует только в момент пуска электродвигателя. Когда двигатель выходит на номинальные обороты, ему необходимо поддерживать мощность, которая присутствует на валу. А так как напряжение при звезде меньше в 1.73 раза, то начинает подниматься ток, чтобы компенсировать падение напряжения на обмотках электродвигателя.

Будьте внимательны.

Бывает попадаются шильдики электродвигателей, которые путают электриков, и они могут допустить ошибку при подключении. Например: Написана буква V, под ней нарисован треугольник, а внизу два напряжения 400 Вольт на 50 Герц и 460 Вольт на 60 Герц. Специалист думает, что буква V-это значок звезды, а так как у него напряжение 400 Вольт, то подключает звездой. А на самом деле этот движок рассчитан на одно лишь подключение- треугольником. А буква V обозначает напряжение.

Схемы подключения трехфазного двигателя. к 3-х и 1-о фазной сети

Различные схемы подключения асинхронных двигателей к сети 380 вольт

Для того чтобы заставить работать двигатель существует несколько различных схем подключения, наиболее используемые среди них — звезда и треугольник.

Как правильно подключить трехфазный двигатель «звездой»

Такой способ подключения применяется в основном в трехфазных сетях с линейным напряжением 380 вольт. Концы всех обмоток: C4, C5, C6 (U2, V2, W2), — соединяются в одной точке. К началам обмоток: C1, C2, C3 (U1, V1, W1), — через аппаратуру коммутации подключаются фазные проводники A, B, C (L1, L2, L3). При этом напряжение между началами обмоток будет 380 вольт, а между местом подключения фазного проводника и местом соединения обмоток буде составлять 220 вольт.

На табличке электродвигателя указывается возможность подключения по способу «звезда» в виде символа Y, а также может указываться и можно ли подключить по другой схеме. Соединение по такой схеме может быть с нейтралью, которая подключается к точке соединения всех обмоток.

Такой подход позволяет эффективно защитить электродвигатель от перегрузок при помощи четырехполюсного автоматического выключателя.

Соединение «звездой» не позволяет электродвигателю, приспособленному для сетей 380 вольт развить полную мощность в силу того, что на каждой отдельной обмотке будет напряжение в 220 вольт. Однако, такое соединение позволяет не допустить перегрузки по току, старт электродвигателя происходит плавно.

В клеммной коробке будет сразу видно, когда электродвигатель соединен по схеме «звезда». Если есть перемычка между тремя выводами обмоток, то это однозначно говорит о том, что применяется именно эта схема. В любых других случаях применяется другая схема.

Выполняем соединение по схеме «треугольник»

Для того чтобы трехфазный двигатель мог развить свою максимальную паспортную мощность используют подключение, которое получило название «треугольник». При этом конец каждой обмотки соединяют с началом последующей, что в действительности образует на принципиальной схеме треугольник.

Выводы обмоток соединяют следующим образом: C4 соединяют с C2, С5 с C3, а С6 с C1. При новой маркировке это выглядит так: U2 соединяется с V1, V2 с W1, а W2 cU1.

В трехфазных сетях между выводами обмоток будет линейное напряжение 380 вольт, а соединение с нейтралью (рабочим нулем) не требуется. Такая схема имеет особенность еще и в том, что возникают большие пусковые токи, которые может не выдержать проводка.

На практике иногда применяют комбинированное подключение, когда на этапе запуска и разгона используется подключение «звездой», а в рабочем режиме специальные контакторы переключают обмотки на схему «треугольник».

В клеммной коробке подключение треугольником определяется наличием трех перемычек между клеммами обмоток. На табличке двигателя возможность подключения треугольником обозначается символом Δ, а также может указываться мощность, развиваемая при схеме «звезда» и «треугольник».

Трехфазные асинхронные двигатели занимают значительную часть среди потребителей электроэнергии благодаря своим очевидным достоинствам.

Виды электродвигателей

Наибольшее распространение имеет трехфазный асинхронный электродвигатель. Электродвигатели постоянного тока и синхронные применяются редко.

Большинство электрифицированных машин нуждаются в приводе мощностью от 0,1 до 10 кВт, значительно меньшая часть — в приводе мощностью в несколько десятков кВт. Как правило, для привода рабочих машин используются короткозамкнутые трехфазные электродвигатели. По сравнению с фазным такой электродвигатель имеет более простую конструкцию, меньшую стоимость, большую надежность в эксплуатации и простоту в обслуживании, несколько более высокие эксплутационные показатели (коэффициент мощности и коэффициент полезного действия), а при автоматическом управлении требует простой аппаратуры. Недостаток короткозамкнутых электродвигателей — относительно большой пусковой ток. При соизмеримости мощностей трансформаторной подстанции и электродвигателя его пуск сопровождается заметным снижением напряжения сети, что усложняет как пуск самого двигателя, так и работу соседних токоприемников.

Наряду с трехфазными асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями основного исполнения применяются также отдельные модификации этих двигателей: с повышенным скольжением, многоскоростные, с фазным ротором, с массивным ротором и т. д. Электродвигатели с фазным ротором применяют и в тех случаях, когда мощность питающей сети недостаточна для пуска двигателя с короткозамкнутым ротором.

Механические характеристики асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором в значительной мере зависят от формы и размеров пазов ротора, а также от способа выполнения роторной обмотки. По этим признакам

Рис. 1. Кривые моментов M = f(S) асинхронных электродвигателей

различают электродвигатели с нормальным ротором (нормальная беличья клетка), с глубоким пазом и с двумя клетками на роторе. Конструкция ротора короткозамкнутых асинхронных электродвигателей общего назначения мощностью свыше 500 Вт предопределяет явление вытеснения тока в обмотке, эквивалентно увеличению ее активного сопротивления. Поэтому, а также вследствие насыщения магнитных путей потоков рассеивания такие электродвигатели (в первую очередь обмотки ротора) обладают переменными параметрами и аналитические выражения их механических характеристик усложняются. Увеличение активного сопротивления ротора в период пуска вызывает увеличение начального пускового момента при некотором снижении силы начального пускового тока (рис. 1).

Однофазный

Теперь поговорим еще об одном виде асинхронных электродвигателей. Это однофазные конденсаторные машины переменного тока. У них две обмотки, из которых, после пуска, работает только одна из них. Такие двигатели имеют свои особенности. Рассмотрим их на примере модели АВЕ-071-4С.

По-другому они еще называются асинхронными двигателями с расщепленной фазой. У них на статоре намотана еще одна, вспомогательная обмотка, смещенная относительно основной. Пуск производится при помощи фазосдвигающего конденсатора.

Схема однофазного асинхронного двигателя

Из схемы видно, что электрические машины АВЕ отличаются от своих трехфазных собратьев, а также от коллекторных однофазных агрегатов.

Всегда внимательно читайте, что написано на бирке! То, что выведено три провода, абсолютно не значит, что это для подключения на 380 в. Просто спалите хорошую вещь!

Включение в работу

Первое, что нужно сделать, это определить, где середина катушек, то есть, место соединения. Если наш асинхронный аппарат в хорошем состоянии, то это сделать будет проще – по цвету проводов. Можно посмотреть на рисунок:

Если все так выведено, то проблем не будет. Но чаще всего приходится иметь дело с агрегатами, снятыми со стиральной машины неизвестно когда, и неизвестно кем. Здесь, конечно, будет сложнее.

Стоит попробовать вызвонить концы при помощи омметра. Максимальное сопротивление – это две катушки, соединенные последовательно. Помечаем их. Дальше, смотрим на значения, которые показывает прибор. Пусковая катушка имеет сопротивление больше, чем рабочая.

Теперь берем конденсатор. Вообще, на разных электрических машинах они разные, но для АВЕ это 6 мкФ, 400 вольт.

Если точно такого нет, можно взять с близкими параметрами, но с напряжением, не ниже 350 В!

Давайте обратим внимание: кнопка на рисунке служит для пуска асинхронного электродвигателя АВЕ, когда он уже включен в сеть 220! Другими словами, должно быть два выключателя: один общий, другой – пусковой, который, после его отпускания, отключался бы сам. Иначе спалите аппарат

Если нужен реверс, то он делается по такой схеме:

Если все сделано правильно, тогда будет работать. Правда, есть одна загвоздка. В борно могут быть выведены не все концы. Тогда с реверсом будут сложности. Разве что разбирать и выводить их наружу самостоятельно.

Вот некоторые моменты, как подсоединять асинхронные электрические машины к сети 220 вольт. Схемы несложные, и при некоторых усилиях вполне возможно все это сделать собственными руками.

Электродвигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока широко применяются в качестве привода электротранспорта, промышленного оборудования, а также микропривода исполнительных механизмов. Такие электрические машины обладают следующими преимуществами:

  • Возможность регулировки частоты вращения путем изменения напряжения в обмотке возбуждения. При этом крутящий момент на валу ДПТ (двигатели постоянного тока) остается неизменным.
  • Высокий к.п.д. (коэффициент полезного действия) у машин постоянного тока несколько выше, чем у самых распространенных асинхронных двигателей переменного тока. При неполной нагрузке на валу к.п.д. ДПТ выше на 10-15%.
  • Возможность изготовления ДПТ небольших габаритов. Практически все используемые микроприводы рассчитаны на постоянный ток.
  • Простота схем управления. Для пуска, реверса и регулирования скорости и момента не требуется сложного электронного оборудования и большого количества аппаратов для коммутации.
  • Возможность работы в режиме генератора. Электродвигатели такого типа можно использовать в качестве источников постоянного тока.
  • Высокий пусковой момент. ДПТ используют в составе электроприводов кранов, тяговых и грузоподъемных механизмов, где требуется запуск под значительной нагрузкой.

ДПТ различают по способу возбуждения, они бывают:

  • С постоянными магнитами. Такие двигатели отличаются малыми габаритами. Основная область их применения – микроприводы.
  • С электромагнитным возбуждением.

Электрические машины с электромагнитами такого типа получили самое широкое распространение. Их классифицируют по способу подключения обмотки статора:

  • Двигатели с параллельным возбуждением. Обмотки якоря и статора в электрической машине такого типа соединены параллельно. Такие электрические машины не требуют дополнительного источника питания для обмотки возбуждения, скорость вращения ротора практически не зависит от нагрузки. Их используют для привода металлорежущих станков и другого оборудования.
  • Электродвигатели с последовательно включенной обмоткой статора. ДПТ этого типа имеют значительный пусковой момент. Их применяют в качестве привода электротранспорта и промышленных установок с необходимостью пуска под нагрузкой.
  • Двигатели с независимым возбуждением. Для питания обмотки статора таких электромашин используется независимый источник постоянного тока. ДПТ такого типа отличаются широким диапазоном регулирования скоростей.
  • Электрические машины со смешанным возбуждением. Электромагнит возбуждения в таких двигателях поделен на 2 части. Одна из них включена параллельно, вторая последовательно обмотке якоря. Электрические машины такого типа используются в механизмах и оборудовании, где необходим высокий пусковой момент, а также переменная и постоянная скорость при переменном моменте.

Переключение на нужное напряжение

Для начала необходимо убедиться в том, что наш двигатель имеет нужные параметры. Они написаны на бирке, прикрепленной у него сбоку. Там должно быть указано, что один из параметров – 220в. Далее, смотрим подключение обмоток. Стоит запомнить такую закономерность схемы: звезда – для более низкого напряжения, треугольник – для более высокого. Что это означает?

Увеличение напряжения

Предположим, на бирке написано: Δ/Ỵ220/380. Это значит, что нам нужно включение треугольником, так как чаще всего соединение по умолчанию – на 380 вольт. Как это сделать? Если электродвигатель в борне имеет клеммную коробку, то несложно. Там есть перемычки, и все, что нужно – переключить их в нужное положение.

Но что, если просто выведено три провода? Тогда придется аппарат разбирать. На статоре нужно найти три конца, которые между собой спаяны. Это и есть соединение звездой. Провода нужно рассоединить и подключить треугольником.

В данной ситуации это сложностей не вызывает. Главное помнить, что есть начало и конец катушек. К примеру, возьмем за начало концы, которые были выведены в борно электродвигателя. Значит то, что спаяно – это концы

Теперь важно не перепутать

Подключаем так: начало одной катушки соединяем с концом другой, и так далее.

Как видим, схема простая. Теперь двигатель, который был соединен для 380, можно включать в сеть 220 вольт.

Уменьшение напряжения

Предположим, на бирке написано: Δ/Ỵ 127/220. Это означает, что нужно подсоединение звездой. Опять же, если есть клеммная коробка, то все хорошо

А если нет, и включен наш электродвигатель треугольником? А если еще и концы не подписаны, то как их правильно соединить? Ведь здесь тоже важно знать, где начало намотки катушки, а где конец. Есть некоторые способы решения этой задачи

Для начала разведем все шесть концов в стороны и омметром найдем сами статорные катушки.

Возьмем скотч, изоленту, еще что-нибудь из того, что есть, и пометим их. Пригодится сейчас, а может быть, и когда-нибудь в будущем.

Берем обычную батарейку и подсоединяем к концам а1-а2. К двум другим концам (в1-в2) подсоединяем омметр.

В момент разрыва контакта с батарейкой стрелка прибора качнется в одну из сторон. Запомним, куда она качнулась, и включаем прибор к концам с1-с2, при этом не меняем полярность батарейки. Проделываем все заново.

Наши читатели рекомендуют!

Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют «Экономитель энергии Electricity Saving Box». Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

Если стрелка отклонилась в другую сторону, тогда меняем провода местами: с1 маркируем как с2, а с2 как с1. Смысл в том, чтобы отклонение было одинаковым.

Теперь батарейку с соблюдением полярности соединяем с концами с1-с2, а омметр – на а1-а2.

Добиваемся того, чтобы отклонение стрелки на любой катушке было одинаковым. Перепроверяем еще раз. Теперь один пучок проводов (например, с цифрой 1) у нас будет началом, а другой – концом.

Берем три конца, например, а2, в2, с2, и соединяем вместе и изолируем. Это будет соединение звездой. Как вариант, можем вывести их в борно на клеммник, промаркировать. На крышку наклеиваем схему соединения (или рисуем маркером).

Переключение треугольник – звезда сделали. Можно подключаться к сети и работать.

Асинхронные электродвигатели

Благодаря дешевизне и простоте конструкции электрические машины такого типа получили самое широкое распространение. Их принципиальное отличие – наличие так называемого скольжения. Это разность между частотой вращения магнитного поля неподвижной части электрической машины и скоростью вращение ротора. Напряжение на вращающейся части индуцируется за счет переменного магнитного поля обмоток статора двигателя. Вращение вызывает взаимодействие поля электромагнитов неподвижной части и магнитного поля ротора, возникающего под влиянием наведенных в нем вихревых токов. По особенностям обмоток статора выделяют:

  • Однофазные двигатели переменного тока. Двигатели такого типа требуют для пуска наличия внешнего фазосдвигающего элемента. Это может быть пусковой конденсатор или индуктивное устройство. Область применения однофазных двигателей – маломощные приводы.
  • Двухфазные электрические машины. Такие двигатели имеют 2 обмотки со смещенными относительно друг друга фазами. Их также используют для бытовых устройств и оборудования, имеющего небольшую мощность.
  • Трех- и многофазные электродвигатели. Наиболее распространенный тип асинхронных машин. Электрические двигатели такого типа имеют от 3-х и более обмоток статора, сдвинутых по фазе на определенный угол.

По конструкции ротора асинхронные электрические машины делят на двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором.

Обмотка ротора электрических машин первого типа представляет собой несколько неизолированных стержней, выполненных из сплавов меди или алюминия, замкнутых с двух сторон кольцами (конструкция “беличья клетка”). Асинхронные двигатели такого типа обладают следующими преимуществами:

  • Достаточно простая схема пуска. Такие электрические машины можно подключать непосредственно к электрической сети через аппараты коммутации.
  • Допустимость кратковременных перегрузок.
  • Возможность изготавливать электрические машины высокой мощности. Двигатель такого типа не содержит скользящих контактов, препятствующих наращиванию мощности.
  • Относительно простое ТО и ремонт. Асинхронные электромашины имеют несложную конструкцию.
  • Невысокая цена. Двигатели асинхронного типа стоят дешевле синхронных машин и ДПТ.

Электрические машины с короткозамкнутым ротором имеют свои недостатки:

  • Предельная скорость вращения составляет не более 3000 об/мин при входе в синхронный режим.
  • Технически сложная реализация регулирования частоты вращения.
  • Высокие пусковые токи при прямом запуске.

Электродвигатели с фазным ротором частично лишены недостатков, присущих машинам с ротором конструкции “беличья клетка”. Вращающаяся часть электрической машины такого типа имеет обмотки, соединенные в схему “звезда”. Напряжение подводится к обмотке через 3 контактных кольца, закрепленных на роторе и изолированных от него.

Такие электродвигатели обладают следующими достоинствами:

  • Возможность ограничивать пусковые токи при помощи резистора, включенного в цепь электромагнитов ротора.
  • Больший, чем у электромашин с короткозамкнутым ротором, пусковой момент.
  • Возможность регулировки скорости.

Недостатками таких двигателей являются относительно большие габариты и масса, высокая цена, более сложный ремонт и сервисное обслуживание.

Как работает трёхфазный асинхронный двигатель?

Прежде всего, для работы трёхфазного асинхронного двигателя, необходимо создать вращающееся магнитное поле.

Создание вращающегося магнитного поля

Обмотки, которые расположены на статоре, равномерно смещены на 120 градусов относительно друг друга. Обмотка каждой фазы смещена относительно двух других на угол 120 градусов, то есть по обе стороны через 120 градусов расположены соседние фазы. Статор представляет собой полый цилиндр, который в сечении представляет собой кольцо. Внутри такого цилиндра расположен ротор. Три источника тока, отличатся друг от друга фазовым сдвигом. Этот сдвиг также составляет 120 градусов. В итоге, при прохождении трёхфазного переменного тока в обмотках статора, внутри статора образуется вращающееся магнитное поле.

В чем секрет создания вращения магнитного поля? Так как ток переменный, то создаваемое каждой фазой магнитное поле будет также переменным. Магнитный поток, который порождается прохождением тока в каждой обмотке, будет изменяться во времени точно также как породивший его ток. В то время когда один магнитный поток от первой фазы будет возрастать по величине, магнитный поток от второй фазы достигнет своего максимального значения и начнёт убывать по величине, магнитный поток от третьей фазы будет всё более уменьшаться, пока не достигнет своего минимального значения.

Магнитный поток переменного синусоидального тока любой из фаз изменяется по величине и направлению, тем самым чередуясь и пульсируя. Там где ранее был северный магнитный полюс, становится южный, а там где был южный полюс, там на его месте образуется северный полюс. Магнитное поле как бы пульсирует, но не вращается. Если пространственно равномерно по окружности расположить три катушки (соленоиды) так, чтобы их сердечники были направлены к центру окружности, а затем соединить в один общий магнитопровод наружные концы соленоидов (катушек), то мы получим прототип статора трёхфазного асинхронного двигателя. Подключив каждую катушку к источнику переменного тока, а именно к трём разным фазам, которые сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов, мы получим не пульсирующее, а вращающееся магнитное поле.

По той причине, что магнитопровод будет общим, пульсирующие магнитные потоки от каждой катушки будут складываться с учётом направления и величины, тем самым образуя вращающийся вектор магнитного потока. Это удивительно, потому как статор неподвижен, но представляет собой магнит, поле такого магнита вращается, но статор остаётся неподвижен!!!

Как же преобразуется в дальнейшем электрическая энергия в механическую энергию? Если в статор, по обмоткам которого протекает трёхфазный ток и, соответственно, внутри него сосредоточено вращающееся магнитное поле, внести металлический предмет, то на него будет действовать механическая сила, которая будет пытаться этот предмет выкинуть из поля статора.

Как такое происходит? Магнитный поток статора индуцирует в короткозамкнутом роторе асинхронного двигателя ЭДС, так как цепь ротора замкнута, то по ней будет протекать электрический ток, который создаст второй магнитный поток – поток ротора. Взаимодействие двух встречных потоков ротора и статора создаст крутящий момент на роторе, и он начнёт вращаться. В соответствии с законом Ленца, ротор будет вращаться в том направлении, которое позволяет уменьшить магнитный поток статора.

Следует заметить, что принцип работы асинхронного двигателя не допускает синхронной скорости ротора с магнитным полем статора. В этом случае исчезнет ЭДС индукции в роторе, и ротор начнёт останавливаться. Синхронизация не достижима для асинхронного электродвигателя, скорость ротора в двигательном режиме может быть меньше скорости вращения магнитного поля.

Если ротору придать дополнительный крутящий момент от внешнего механического источника, так, чтобы его скорость стала больше чем скорость вращающегося магнитного поля статора, тогда электрическая машина перейдёт в генераторный режим работы, при котором происходит преобразование механической энергии в электрическую энергию.

Разница скоростей между статором и ротором позволяет говорить о таком явлении как скольжение ротора в магнитном поле статора. Необходимо помнить, что асинхронная электрическая машина переменного тока – это обратимая машина, которая может работать как в генераторном, так и двигательном режимах.

Производители электродвигателей

Российские производители электродвигателей

Регион Производитель Асинхронный двигатель Синхронный двигатель УД КДПТ
СДОВ СДПМ, серво СРД, СГД Шаговый
Краснодарский край Армавирский электротехнический завод
Свердловская область Баранчинский электромеханический завод
Владимир Владимирский электромоторный завод
Санкт-Петербург ВНИТИ ЭМ
Москва ЗВИМосковский электромеханический завод имени Владимира Ильича
Пермь ИОЛЛА
Республика Марий Эл Красногорский завод «Электродвигатель»
Воронеж МЭЛ
Новочеркасск Новочеркасский электровозостроительный завод
Санкт-Петербург НПО «Электрические машины»
Томская область НПО Сибэлектромотор
Новосибирск НПО Элсиб
Удмуртская республика Сарапульский электрогенераторный завод
Киров Электромашиностроительный завод Лепсе
Санкт-Петербург Ленинградский электромашиностроительный завод
Псков Псковский электромашиностроительный завод
Ярославль Ярославский электромашиностроительный завод

Аббревиатура:

  • АДКР —
  • АДФР —
  • СДОВ — синхронный двигатель с обмоткой возбуждения
  • СДПМ — синхронный двигатель с постоянными магнитами
  • СРД — синхронный реактивный двигатель
  • СГД — синхронный гистерезисный двигатель
  • УД — универсальный двигатель
  • КДПТ — коллекторный двигатель постоянного тока
  • КДПТ ОВ —
  • КДПТ ПМ —

Производители электродвигателей ближнего зарубежья

Страна Производитель Асинхронный двигатель Синхронный двигатель УД КДПТ
СДОВ СДПМ, серво СРД, СГД Шаговый
Беларусь Могилевский завод «Электродвигатель»
Беларусь Полесьеэлектромаш
Украина Харьковский электротехнический завод «Укрэлектромаш»
Молдова Электромаш
Украина Электромашина
Украина Электромотор
Украина Электротяжмаш

Производители электродвигателей дальнего зарубежья

Страна Производитель Асинхронный двигатель Синхронный двигатель УД КДПТ
СДОВ СДПМ, серво СРД, СГД Шаговый
Швейцария ABB Limited
США Allied Motion Technologies Inc.
США Ametek Inc.
США Anaheim automation
США Arc System Inc.
Германия Baumueller
Словения Domel
США Emerson Electric Corporation
США General Electric
США Johnson Electric Holdings Limited
Германия Liebherr
Швейцария Maxon motor
Япония Nidec Corporation
Германия Nord
США Regal Beloit Corporation
Германия Rexroth Bosch Group
Германия Siemens AG
Бразилия WEG

ГОСТ 27471-87 Машины электрические вращающиеся. Термины и определения.
И.В.Савельев. Курс общей физики, том I. Механика, колебания и волны, молекулярная физика.-М.:Наука, 1970.
ГОСТ 29322-92 (МЭК 38-83) Стандартные напряжения.
ГОСТ 16264.0-85 Электродвигатели малой мощности
А.И.Вольдек, В.В.Попов. Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов.- СПб.: Питер, 2007.
Paul Waide, Conrad U. Brunner. Energy-Efficiency Policy Opportunities for Electric Motor-Driven Systems. International Energy Agency Working Paper, Energy Efficiency Series.: Paris, 2011.
Dr. J. Merwerth. The hybrid-synchronous machine of the new BMW i3 & i8 challenges with electric traction drives for vehicles. BMW Group, Workshop University Lund: Lund, 2014.

Подключение к однофазной сети

Для подключения трёхфазного электродвигателя 380В к однофазной сети 220В чаще всего используется схема с фазосдвигающими конденсаторами (пусковыми и рабочими). Без конденсаторов двигатель может и запустится, но только без нагрузки, и придется при запуске крутануть его вал от руки.

Проблема состоит в том, что для работы АД нужно вращающееся магнитное поле, которое нельзя получить от однофазной сети без дополнительных элементов. Но подключив одну из обмоток через дроссель, можно сдвинуть фазу напряжения до -90˚ а с помощью конденсатора на +90˚ относительно фазы в сети. Подробнее вопрос сдвига фаз мы рассматривали в статье: https://samelectrik.ru/chto-takoe-aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-moshhnost.html.

Чаще всего для сдвига фаз используют именно конденсаторы, а не дроссели. Таким образом получают не вращающееся, а эллиптическое. В результате вы теряете около половины мощности от номинала. Однофазные АД работают при таком включении лучше, за счет того, что у них обмотки изначально рассчитаны и расположены на статоре для такого подключения.

Типовые схемы подключения двигателя без реверса для схем звезды или треугольника вы видите ниже.

Резистор на схеме ниже нужен для разрядки конденсаторов, так как после отключения питания на его выводах останется напряжение и вас может ударить током.

Ёмкость конденсатора для подключения трёхфазного двигателя к однофазной сети вы можете выбрать исходя из таблицы ниже. Если вы наблюдаете сложный и затяжной запуск — зачастую нужно увеличить пусковую (а иногда и рабочую) ёмкость.

Или посчитать по формулам:

Если двигатель мощный или запускается под нагрузкой (например, в компрессоре) — нужно подключить и пусковой конденсатор.

Чтобы упростить включение вместо кнопки «РАЗГОН» используют «ПНВС». Это кнопка для запуска двигателей с пусковым конденсатором. У неё три контакта, на два из них подключается фаза и ноль, а через третий – пусковой конденсатор. На лицевой панели расположено две клавиши — «ПУСК» и «СТОП» (как на автоматах АП-50).

Когда вы включаете двигатель и нажимаете первую клавишу до упора, замыкаются три контакта, после того как двигатель раскрутился, и вы отпускаете «ПУСК», средний контакт размыкается, а два крайних остаются замкнутыми, из цепи выводится пусковой конденсатор. При нажатии кнопки «СТОП» все контакты разомкнуться. Схема подключения при этом почти аналогична.

Подробно о том, что такое и как правильно подключить ПНВС, вы можете посмотреть в следующем видео:

Схема подключения электродвигателя 380В к однофазной сети 220В с реверсом изображена ниже. За реверс отвечает переключатель SA1.

Обмотки двигателя 380/220 соединяют треугольником, а у двигателей 220/127 – звездой, так чтобы напряжение питания (220 вольт) соответствовало номинальному напряжению обмоток. Если всего три выхода, а не шесть, то вы не сможете изменять схемы подключения обмоток без вскрытия. Здесь есть два варианта:

  1. Номинальное напряжение 3х220В — вам повезло, и используйте приведенные выше схемы.
  2. Номинальное напряжение 3х380В — вам меньше повезло, так как двигатель может плохо запускать или вообще не запускаться если подключать его в сеть 220В, но стоит попробовать, возможно работать будет!

Но при подключении электродвигателя 380В на 1 фазу 220В через конденсаторы есть одна большая проблема — потери мощности. Они могут достигать 40-50%.

Главным и действенным способом подключения без потери мощности является использование частотника. Однофазные частотные преобразователи выдают на выходе 3 фазы с линейным напряжением 220В без нуля. Таким образом вы можете подключать двигатели до 5 кВт, для большей мощности просто очень редко встречаются преобразователи, способные работать с однофазным вводом. В этом случае вы не только получите полную мощность двигателя, но и сможете полноценно регулировать его обороты и реверсировать его.

Теперь вы знаете, как подключить трехфазный двигатель на 220 и 380 Вольт, а также что для этого нужно. Надеемся, предоставленная информация помогла вам разобраться в вопросе!

Материалы по теме:

  • Подключение магнитного пускателя на 380 и 220в
  • Как собрать трехфазный щит
  • Как выбрать частотный преобразователь

Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей

С пусковой обмоткой

Для подключения двигателя с пусковой обмоткой потребуется кнопка, у которой один из контактов после включения размыкается. Эти размыкающиеся контакты надо будет подключить к пусковой обмотке. В магазинах есть такая кнопка — это ПНВС. У нее средний контакт замыкается на время удержания, а два крайних остаются в замкнутом состоянии.

Внешний вид кнопки ПНВС и состояние контактов после того как кнопка «пуск» отпущена»

Сначала при помощи измерений определяем какая обмотка рабочая, какая — пусковая. Обычно вывод от мотора имеет три или четыре провода.

Рассмотрим вариант с тремя проводами. В этом случае две обмотки уже объединены, то есть один из проводов — общий. Берем тестер, измеряем сопротивление между всеми тремя парами. Рабочая имеет самое меньшее сопротивление, среднее значение — пусковая обмотка, а наибольшее — это общий выход (меряется сопротивление двух последовательно включенных обмоток).

Если выводов четыре, они звонятся попарно. Находите две пары. Та, в которой сопротивление меньше — рабочая, в которой больше — пусковая. После этого соединяем один провод от пусковой и рабочей обмотки, выводим общий провод. Итого остается три провода (как и в первом варианте):

  • один с рабочей обмотки — рабочий;
  • с пусковой обмотки;
  • общий.

С этими тремя проводами и работаем дальше — исползуем для подключения однофазного двигателя.

  • Подключение однофазного двигателя с пусковой обмоткой через кнопку ПНВС

подключение однофазного двигателя

Все три провода подключаем к кнопке. В ней тоже имеется три контакта. Обязательно пусковой провод «сажаем на средний контакт (который замыкается только на время пуска), остальные два — на крайние (произвольно)

К крайним входным контактам ПНВС подключаем силовой кабель (от 220 В), средний контакт соединяем перемычкой с рабочим (обратите внимание! не с общим ). Вот и вся схема включения однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифолярного) через кнопку

Конденсаторный

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть варианты: есть три схемы подключения и все с конденсаторами. Без них мотор гудит, но не запускается (если подключить его по схеме, описанной выше).

Схемы подключения однофазного конденсаторного двигателя

Первая схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже. Схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском (бетономешалки. например), а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.

Схема с двумя конденсаторами

Есть еще третий вариант подключение однофазного двигателя (асинхронного) — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и реализуется чаще всего. Она на рисунке выше в середине или на фото ниже более детально. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами — рабочим и пусковым

При реализации других схем — с одним конденсатором — понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все соединяется просто.

Подбор конденсаторов

Есть довольно сложная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

  • рабочий конденсатор берут из расчета 0,7-0,8 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
  • пусковой — в 2-3 раза больше.

Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите конденсатор специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting, но можно взять и обычные.

Изменение направления движения мотора

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Когда собирали схему, один из проводов подали на кнопку, второй соединили с проводом от рабочей обмотки и вывели общий. Вот тут и надо перекинуть проводники.

Как все может выглядеть на практике

Устройство электродвигателя

Основные элементы, из которых состоит типичный трехфазный двигатель таковы:

  • Корпус, имеющий ножки, которыми он крепится к фундаменту;
  • Статор, напоминающий по строению простой трансформатор. Имеет сердечник и обмотку При подаче тока создается вихревое электромагнитное поле.
  • Ротор. Основная вращающаяся часть.
  • Вал, на который жестко насажен ротор. Передняя часть выходит наружу, имеет шпоночную борозду под шестерни или шкив. На заднюю часть, выходящую за пределы корпуса насаживается крыльчатка для охлаждения и обдува.
  • Подшипки, находящиеся в нишах передней и задней крышки.
  • Герметичная клеммная коробка.

Трехфазный асинхронный двигатель схема - Морской флот

Асинхронные трехфазные двигатели, а именно их, из-за широкого распространения, часто приходится использовать, состоят из неподвижного статора и подвижного ротора. В пазах статора с угловым расстоянием в 120 электрических градусов уложены проводники обмоток, начала и концы которых (C1, C2, C3, C4, C5 и C6) выведены в распределительную коробку. Обмотки могут быть соединены по схеме "звезда" (концы обмоток соединены между собой, к их началам подводится питающее напряжение) или "треугольник" (концы одной обмотки соединены с началом другой).

В распределительной коробке контакты обычно сдвинуты – напротив С1 не С4, а С6, напротив С2 – С4.

При подключении трехфазного двигателя к трехфазной сети по его обмоткам в разный момент времени по очереди начинает идти ток, создающий вращающееся магнитное поле, которое взаимодействует с ротором, заставляя его вращаться. При включении двигателя в однофазную сеть, вращающий момент, способный сдвинуть ротор, не создается.

Среди разных способов подключения трехфазных электродвигателей в однофазную сеть наиболее простой – подключение третьего контакта через фазосдвигающий конденсатор.

Частота вращения трехфазного двигателя, работающего от однофазной сети, остается почти такой же, как и при его включении в трехфазную сеть. К сожалению, этого нельзя сказать о мощности, потери которой достигают значительных величин. Точные значения потери мощности зависят от схемы подключения, условий работы двигателя, величины емкости фазосдвигающего конденсатора. Ориентировочно, трехфазный двигатель в однофазной сети теряет около 30-50% своей мощности.

Не все трехфазные электродвигатели способны хорошо работать в однофазных сетях, однако большинство из них справляются с этой задачей вполне удовлетворительно – если не считать потери мощности. В основном для работы в однофазных сетях используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (А, АО2, АОЛ, АПН и др.).

Асинхронные трехфазные двигатели рассчитаны на два номинальных напряжения сети – 220/127, 380/220 и т.д. Наиболее распространены электродвигатели с рабочим напряжением обмоток 380/220В (380В – для "звезды", 220 – для "треугольника). Большее напряжение для "звезды", меньшее – для "треугольника". В паспорте и на табличке двигателей кроме прочих параметров указывается рабочее напряжение обмоток, схема их соединения и возможность ее изменения.

Обозначение на табличке А говорит о том, что обмотки двигателя могут быть подключены как "треугольником" (на 220В), так и "звездой" (на 380В). При включении трехфазного двигателя в однофазную сеть желательно использовать схему "треугольник", поскольку в этом случае двигатель потеряет меньше мощности, чем при подключении "звездой".

Табличка Б информирует, что обмотки двигателя подсоединены по схеме "звезда", и в распределительной коробке не предусмотрена возможность переключить их на "треугольник" (имеется всего лишь три вывода). В этом случае остается или смириться с большой потерей мощности, подключив двигатель по схеме "звезда", или, проникнув в обмотку электродвигателя, попытаться вывести недостающие концы, чтобы соединить обмотки по схеме "треугольник".

Начала и концы обмоток (различные варианты)

Самый простой случай, когда в имеющемся двигателе на 380/220В обмотки уже подключены по схеме "треугольник". В этом случае нужно просто подсоединить токоподводящие провода и рабочий и пусковой конденсаторы к клеммам двигателя согласно схеме подключения.

Если в двигателе обмотки соединены "звездой", и имеется возможность изменить ее на "треугольник", то этот случай тоже нельзя отнести к сложным. Нужно просто изменить схему подключения обмоток на "треугольник", использовав для этого перемычки.

Определение начал и концов обмоток. Дело обстоит сложнее, если в распределительную коробку выведено 6 проводов без указания об их принадлежности к определенной обмотке и обозначения начал и концов. В этом случае дело сводится к решению двух задач (Но прежде чем этим заниматься, нужно попробовать найти в Интернете какую-либо документацию к электродвигателю. В ней может быть описано к чему относятся провода разных цветов.):

  • определению пар проводов, относящихся к одной обмотке;
  • нахождению начала и конца обмоток.

Первая задача решается "прозваниванием" всех проводов тестером (замером сопротивления). Если прибора нет, можно решить её с помощью лампочки от фонарика и батареек, подсоединяя имеющиеся провода в цепь последовательно с лампочкой. Если последняя загорается, значит, два проверяемых конца относятся к одной обмотке. Таким способом определяются три пары проводов (A, B и C на рисунке ниже) относящихся к трем обмоткам.

Вторая задача (определение начала и конца обмоток) несколько сложнее и требует наличия батарейки и стрелочного вольтметра. Цифровой не годится из-за инертности. Порядок определения концов и начал обмоток показан на схемах 1 и 2.

К концам одной обмотки (например, A) подключается батарейка, к концам другой (например, B) – стрелочный вольтметр. Теперь, если разорвать контакт проводов А с батарейкой, стрелка вольтметра качнется в ту или иную сторону. Затем необходимо подключить вольтметр к обмотке С и проделать ту же операцию с разрывом контактов батарейки. При необходимости меняя полярность обмотки С (меняя местами концы С1 и С2) нужно добиться того, чтобы стрелка вольтметра качнулась в ту же сторону, как и в случае с обмоткой В. Таким же образом проверяется и обмотка А – с батарейкой, подсоединенной к обмотке C или B.

В итоге всех манипуляций должно получиться следующее: при разрыве контактов батарейки с любой из обмоток на 2-х других должен появляться электрический потенциал одной и той же полярности (стрелка прибора качается в одну сторону). Теперь остается пометить выводы одного пучка как начала (А1, В1, С1), а выводы другого – как концы (А2, В2, С2) и соединить их по необходимой схеме – "треугольник" или "звезда" (если напряжение двигателя 220/127В).

Извлечение недостающих концов. Пожалуй, самый сложный случай – когда двигатель имеет соединение обмоток по схеме "звезда", и нет возможности переключить ее на "треугольник" (в распределительную коробку выведено всего лишь три провода – начала обмоток С1, С2, С3) (см. рисунок ниже). В этом случае для подключения двигателя по схеме "треугольник" необходимо вывести в коробку недостающие концы обмоток С4, С5, С6.

Чтобы сделать это, обеспечивают доступ к обмотке двигателя, сняв крышку и, возможно, удалив ротор. Отыскивают и освобождают от изоляции место спайки. Разъединяют концы и припаивают к ним гибкие многожильные изолированные провода. Все соединения надежно изолируют, крепят провода прочной нитью к обмотке и выводят концы на клеммный щиток электродвигателя. Определяют принадлежность концов началам обмоток и соединяют по схеме "треугольник", подсоединив начала одних обмоток к концам других (С1 к С6, С2 к С4, С3 к С5). Работа по выводу недостающих концов требует определенного навыка. Обмотки двигателя могут содержать не одну, а несколько спаек, разобраться в которых не так-то и просто. Поэтому если нет должной квалификацией, возможно, не останется ничего иного, как подключить трехфазный двигатель по схеме "звезда", смирившись со значительной потерей мощности.

Схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Обеспечение пуска. Пуск трехфазного двигателя без нагрузки можно осуществлять и от рабочего конденсатора (подробнее ниже), но если электродвигатель имеет какую-то нагрузку, он или не запустится, или будет набирать обороты очень медленно. Тогда для быстрого пуска необходим дополнительный пусковой конденсатор Сп (расчет емкости конденсаторов описан ниже). Пусковые конденсаторы включаются только на время пуска двигателя (2-3 сек, пока обороты не достигнут примерно 70% от номинальных), затем пусковой конденсатор нужно отключить и разрядить.

Удобен запуск трехфазного двигателя с помощью особого выключателя, одна пара контактов которого замыкается при нажатой кнопке. При ее отпускании одни контакты размыкаются, а другие остаются включенными – пока не будет нажата кнопка "стоп".

Реверс. Направление вращения двигателя зависит от того, к какому контакту ("фазе") подсоединена третья фазная обмотка.

Направлением вращения можно управлять, подсоединив последнюю, через конденсатор, к двухпозиционному тумблеру, соединенному двумя своими контактами с первой и второй обмотками. В зависимости от положения тумблера двигатель будет вращаться в одну или другую сторону.

На рисунке ниже представлена схема с пусковым и рабочим конденсатором и кнопкой реверса, позволяющая осуществлять удобное управление трехфазным двигателем.

Подключение по схеме "звезда". Подобная схема подключения трехфазного двигателя в сеть с напряжением 220В используется для электродвигателей, у которых обмотки рассчитаны на напряжение 220/127В.

Конденсаторы. Необходимая емкость рабочих конденсаторов для работы трехфазного двигателя в однофазной сети зависит от схемы подключения обмоток двигателя и других параметров. Для соединения "звездой" емкость рассчитывается по формуле:

Для соединения "треугольником":

Где Ср – емкость рабочего конденсатора в мкФ, I – ток в А, U – напряжение сети в В. Ток рассчитывается по формуле:

Где Р – мощность электродвигателя кВт; n – КПД двигателя; cosф – коэффициент мощности, 1.73 – коэффициент, характеризующий соотношение между линейным и фазным токами. КПД и коэффициент мощности указаны в паспорте и на табличке двигателя. Обычно их значение находится в диапазоне 0,8-0,9.

На практике величину емкости рабочего конденсатора при подсоединении "треугольником" можно посчитать по упрощенной формуле C = 70•Pн, где Pн – номинальная мощность электродвигателя в кВт. Согласно этой формуле на каждые 100 Вт мощности электродвигателя необходимо около 7 мкФ емкости рабочего конденсатора.

Правильность подбора емкости конденсатора проверяется результатами эксплуатации двигателя. Если её значение оказалось больше, чем требуется при данных условиях работы, двигатель будет перегреваться. Если емкость оказалась меньше требуемой, выходная мощность электродвигателя будет слишком низкой. Имеет резон подбирать конденсатор для трехфазного двигателя, начиная с малой емкости и постепенно увеличивая её значение до оптимального. Если есть возможность, лучше подобрать емкость измерением тока в проводах подключенных к сети и к рабочему конденсатору, например токоизмерительными клещами. Значение тока должно быть наиболее близким. Замеры следует производить при том режиме, в котором двигатель будет работать.

При определении пусковой емкости исходят, прежде всего, из требований создания необходимого пускового момента. Не путать пусковую емкость с емкостью пускового конденсатора. На приведенных выше схемах, пусковая емкость равна сумме емкостей рабочего (Ср) и пускового (Сп) конденсаторов.

Если по условиям работы пуск электродвигателя происходит без нагрузки, то пусковая емкость обычно принимается равной рабочей, то есть пусковой конденсатор не нужен. В этом случае схема включения упрощается и удешевляется. Для такого упрощения и главное удешевления схемы, можно организовать возможность отключения нагрузки, например, сделав возможность быстро и удобно изменять положение двигателя для ослабления ременной передачи, или сделав для ременной передачи прижимной ролик, например, как у ременного сцепления мотоблоков.

Пуск под нагрузкой требует наличия дополнительной емкости (Сп) подключаемой на время запуска двигателя. Увеличение отключаемой емкости приводит к возрастанию пускового момента, и при некотором определенном ее значении момент достигает своего наибольшего значения. Дальнейшее увеличение емкости приводит к обратному результату: пусковой момент начинает уменьшаться.

Исходя из условия запуска двигателя под нагрузкой близкой к номинальной, пусковая емкость должна быть в 2-3 раза больше рабочей, то есть, если емкость рабочего конденсатора 80 мкФ, то емкость пускового конденсатора должна быть 80-160 мкФ, что даст пусковую емкость (сумма емкости рабочего и пускового конденсаторов) 160-240 мкФ. Но если двигатель имеет небольшую нагрузку при запуске, емкость пускового конденсатора может быть меньше или, как писалось выше, его вообще может не быть.

Пусковые конденсаторы работают непродолжительное время (всего несколько секунд за весь период включения). Это позволяет использовать при запуске двигателя наиболее дешевые пусковые электролитические конденсаторы, специально предназначенные для этой цели (http://www.platan.ru/cgi-bin/qweryv.pl/0w10609.html).

Отметим, что у двигателя подключенного к однофазной сети через конденсатор, работающего без нагрузки, по обмотке, питаемой через конденсатор, идет ток на 20-30% превышающий номинальный. Поэтому, если двигатель используется в недогруженном режиме, то емкость рабочего конденсатора следует уменьшить. Но тогда, если двигатель запускался без пускового конденсатора, последний может потребоваться.

Лучше использовать не один большой конденсатор, а несколько поменьше, отчасти из-за возможности подбора оптимальной емкости, подсоединяя дополнительные или отключая ненужные, последние можно использовать в качестве пусковых. Необходимое количество микрофарад набирается параллельным соединением нескольких конденсаторов, исходя из того, что суммарная емкость при параллельном соединении подсчитывается по формуле: Cобщ = C1 + C1 + . + Сn.

В качестве рабочих используются обычно металлизированные бумажные или пленочные конденсаторы (МБГО, МБГ4, К75-12, К78-17 МБГП, КГБ, МБГЧ, БГТ, СВВ-60). Допустимое напряжение должно не менее чем в 1,5 раза превышать напряжение сети.

Электродвигатель, работающий на переменном токе, использующий вращающееся магнитное поле, которое создается статором, называют асинхронным, если частота поля отличается от той, с которой вращается ротор. Широко распространены электродвигатели асинхронные трехфазные. Технические характеристики их важны для правильной эксплуатации. К ним относятся механические характеристики и рабочие. К первым относят зависимость частоты, с которой вращается ротор, от нагрузки. Зависимость между этими величинами обратно пропорциональная, т.е. чем нагрузка больше, тем частота меньше.

Асинхронные электродвигатели и их виды

При этом, как видно из графика, на промежутке от нуля до максимального значения, с увеличением нагрузки снижение частоты незначительно. О таком электродвигателе асинхронном говорят, что его механическая характеристика жесткая.

Электродвигатели асинхронные в изготовлении несложные и надежные, поэтому применяется широко.

Выделяют 3 вида асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором:

одно-, двух и трехфазные, а кроме них – асинхронные с фазным ротором.

Однофазные

У первого типа на статоре есть единственная обмотка, на которую поступает переменный ток. Для запуска двигателя асинхронного пользуются обмоткой статора дополнительной, подключаемой на короткое время к сети через емкость или индуктивность, или же замыкаемой накоротко, чтобы добиться начального сдвига фаз, нужного для того, чтобы привести ротор во вращение.

Без этого его не могло бы сдвинуть магнитное поле статора. У такого мотора, как у каждого асинхронного, ротор делают в виде цилиндрического сердечника с алюминиевыми залитыми пазами и лопастями для вентиляции. Подобный ротор, называемый «беличьей клеткой», называется короткозамкнутым.

Электродвигатели асинхронные устанавливают в приборах не требующих большой мощности, типа небольших насосов и вентиляторов.

Двухфазные

Второй тип, т.е. двухфазные – намного эффективнее. На статоре у них две обмотки, которые находятся перпендикулярно друг к другу. При этом на одну из них подают переменный ток, другую соединяют с фазосдвигающим конденсатором, благодаря которому создается магнитное вращающееся поле.

У них также есть короткозамкнутый ротор. Их область использования намного шире, в сравнении с первыми. Двухфазные машины, питающиеся от однофазной сети, называются конденсаторными, поскольку в них обязательно должен стоять фазосдвигающий конденсатор.

Трехфазные

У трехфазный имеется три обмотки на статоре, сдвиг между которыми составляет 120 градусов, поэтому и поля их смещаются на такую же величину при включении. Включив в переменную трехфазную сеть такой электродвигатель, замкнутый накоротко, вращение ротора происходит благодаря появляющемуся магнитному полю.

Обмотки соединяют по одной из схем — «треугольник» или «звезда». Но, у второго соединения напряжение выше, а указано оно на корпусе двумя величинами – 127/220 или же 220/380. Эти моторы незаменимы для работы лебедок, разнообразных станков, кранов подъемных, циркулярок.

Идентичный статор имеется у моторов с фазным ротором. Магнитный провод (шихтовый) уложен у них в пазы вместе с тремя обмотками. Но отсутствуют залитые стержни алюминиевые, но имеется полноценная обмотка, соединена которая «звездой». Три ее конца выводятся на контактные кольца, которые насаживают на роторный вал и изолируют от него.

1 — кожух и жалюзи;

3 – держатели щеток со щеточной траверсой;

4 — крепящий траверсу палец;

5 — выводы со щеток;

7 – изолирующая втулка;

8 и 26 – контактные кольца;

9 и 23- крышки наружная подшипника и внутренняя;

10 – шпилька, крепящая крышку подшипника к коробке;

11 – щит задний подшипника;

12 и 15- обмотки ротора;

13 – держатель обмотки;

14 — роторный сердечник;

16 и 17 — щит передний подшипника и его наружная крышка;

18 – отверстия для вентиляции;

20 — статорный сердечник;

21 — шпильки наружной крышки подшипника;

27 — выводы роторной обмотки

Подключить мотор можно напрямую или через реостат, подав посредством щеток переменное напряжение (трехфазное) на кольца. Последний относится к самому дорогому электродвигателю асинхронному трехфазному. Характеристики его, в частности пусковой момент, под нагрузкой намного большие, благодаря чему их ставят в устройствах, которые запускаются под нагрузкой: в лифтах, подъемных кранах и пр.

Как работает электродвигатель?

Распространены эти электродвигатели достаточно широко на производстве и в быту, поскольку по эффективности они превосходят моторы, работающие от двухфазной сети.

Если у электродвигателя присутствует статор – неподвижный узел, и подвижный ротор, разделенные прослойкой воздуха, т.е. механически не взаимодействующие, а частоты вращения ротора и магнитного поля не одинаковы, его называют асинхронным электродвигателем. Устройство и принцип работы описан ниже.

На статоре находятся три обмотки с магнитопроводом внутри. Сам статор набирается из пластин, изготовленных из электротехнической стали. Расположены они под углом 120 градусов по отношению друг к другу и закреплены в пазах неподвижного статора. Конструкция ротора опирается на подшипники. Для вентиляции предусмотрена крыльчатка.

Из-за того, что между частотой, с которой вращается ротор и магнитное поле, существует задержка, т.е. первый как бы догоняет поле, но сделать этого не может из-за меньшей частоты вращения, его называют асинхронным электродвигателем. Принцип работы заключается в индуцировании токов ротором, создающим свое поле, которое, в свою очередь, взаимодействует со статорным магнитным полем, заставляя двигаться ротор.

Скорость вращения вала можно изменять, используя регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя, т.е. метод изменения ее регулирования с помощью изменения фазного напряжения или с использованием широтно-импульсной модуляции.

В качестве регулятора скорости вращения электродвигателя использовать можно инвертор (регулятор-стабилизатор напряжения), который играть будет роль источника питания. Напряжение питания после регулятора изменяться будет в соответствие с частотой вращения.

Могут электродвигатели быть многоскоростными, т.е. предназначенные для механизмов, которым необходимо ступенчатое регулирование частоты вращения. В их маркировке присутствуют символы: АОЛ, АО2, 4А и др. Схема подключения есть в паспорте или приведена на клеммной коробке.

Рекомендуем:

Важной особенностью двухскоростных является возможность функционирования в двух режимах. Они маркируются (отечественные): АМХ, АД, АИР, 5АМ, АИРХМ. Чтобы подобрать импортный двигатель двухскоростной, нужно точно указать данные таблицы, имеющейся на корпусе.

Преимущества

Главным достоинством является:

  • Простая конструкция электродвигателя, отсутствие изнашиваемых быстро деталей (нет коллекторной группы) и дополнительного трения (та же причина).
  • Не нужны дополнительные преобразования для питания, поскольку оно осуществляется напрямую от сети трехфазной промышленной.
  • Малое число деталей делает мотор весьма надежным.
  • Срок службы у него внушительный.
  • Он прост для обслуживания и ремонта.

Недостатки, конечно, тоже имеются.

К ним относятся:

  • небольшой пусковой момент, из-за которого ограничена область его применения;
  • значительные потребляемые токи запуска, порой превышающие в системе электроснабжения допустимые значения;
  • большая потребляемая мощность реактивная, снижающая механическую мощность.

Схемы подключения

Есть два варианта подключения, обеспечивающие работу асинхронного электродвигателя — схема подключения «звезда» и «треугольник».

Звезда

Ее применяют для трехфазной цепи, у которой величина линейного напряжения составляет 380 вольт. Особенностью соединения звездой является то, что концы обмоток должны соединяться в одной точке: С4, С5 и С6 (U2, V2 и W2). Начала же обмоток: С1, С2 и С3 (U1, V1 и W1), подключаются к проводникам A, B и C (L1, L2 и L3) через коммутационную аппаратуру.

Напряжение между началами соответствует 380 вольтам, а в местах, где соединяются с обмотками фазные проводники – 220в.

Подключение асинхронного электродвигателя на 220 обозначается Y. Для защиты от перегрузок электродвигателя в точке соединения обмоток подключают нейтраль.

Подобное соединение, двигателю электрическому, который приспособлен к работе от 380 вольт, не позволяет достигать полной мощности, поскольку напряжение обмоток всего 220в. Но зато оно защищает от перегрузок по току, благодаря чему старт является плавным.

Взглянув в коробку с клеммами легко понять, по какой схеме выполнено подключение. Если присутствует перемычка, соединяющая 3 вывода, то используется «звезда».

Треугольник

Если концы обмоток соединены с началом предыдущих, значит это «треугольник».

По старой маркировке С4 соединяют с выводом С2, далее — С5 с С3, а С6 с С1. В новом варианте маркировки это выглядит так: соединяют U2 и V1, V2 и W1, W2 и U1. Величина напряжения между обмотками равно 380 в. Но, не требуется при этом соединение с нейтралью, или «рабочим нулем». Особенностью этого подключения являются большие значения пусковых токов, опасных для проводки.

В практике порой используют подключение комбинированное, т.е. во время запуска и разгона применяют «звезду», а «треугольник» используют в дальнейшем, т.е. рабочем режиме.

Определить, что для подключения применили схему «треугольник» поможет клеммная коробка, точнее три перемычки между клеммами.

О преобразовании энергии

Энергия, которую подают на статорные обмотки преобразуется асинхронным электродвигателем в энергию вращения ротора, т.е. механическую. Но величина мощности на выходе и входе – разные, поскольку часть ее теряется на вихревые токи и гистерезис, на трение и нагрев.

Она рассеивается в виде выделяемого тепла, поэтому и для охлаждения и нужен вентилятор. Тем не менее, кпд асинхронных электродвигателей в широком диапазоне нагрузок высок и достигает 90% и 96% для очень мощных.

Достоинства трехфазной системы

Основным достоинством трехфазных, если сравнивать с одно- и двухфазными моторами, считается экономичность. В этом случае, для передачи энергии имеется три провода, а относительный сдвиг токов в них равен 120 градусов. Значение амплитуд и частот с синусоидальным ЭДС одинаково на разных фазах.

Важно: при любом соединении, зависящем от напряжения, соединяться концы обмоток могут внутри мотора (три выходящих из него провода) или выводиться наружу (6 проводов).

Какие есть варианты исполнения электродвигателей?

Присутствие в маркировке буквы «У» говорит о том, что назначение электродвигателя – работа в умеренном климате, где годичные температуры находятся в диапазоне + 40 градусов – 40 градусов. Для тропического климата должна присутствовать в маркировке «Т».

Значит, работает мотор нормально в интервале температур от +50 до -10. Для морского климата в обозначении есть «ОМ», для всех районов, кроме очень холодных – «О» (+35 – 10 градусов). Наконец, для районов с очень холодным климатом – «УХЛ», что означает нормальное функционирование при температуре от плюс 40 до минус шестидесяти градусов.

Делятся электродвигатели и по вариантам специального исполнения. Если вы видите букву «С», означает это, что двигатель с повышенным скольжением. Если «Р» — с высоким пусковым моментом, «К» — с фазным ротором, с «Е» — электромагнитным встроенным тормозом.

Помимо этого, они бывают:

  • на крепежных лапах, находящихся на основании кожуха и отверстиями, предназначенными для крепления. Подобные двигатели стоят в станках деревообрабатывающих и компрессорах, в электромашинах с ременной передачей и пр.;
  • во фланцевом исполнении, т.е. на корпусе фланцы имеют отверстия для крепежа к редуктору. Используются часто в электронасосах, бетономешалках и прочих устройствах;
  • комбинированными, т.е. имеющими фланцы и лапы. Их называют универсальными, поскольку крепиться они могут к любому оборудованию.

Синхронные и асинхронные электродвигатели, или о различиях между ними

Помимо моторов асинхронных, существуют синхронные, отличающиеся от первых тем, что частота вращающегося ротора, соответствует той, которую имеет магнитное поле. Его главными элементами являются индуктор, находящийся на роторе, и якорь, располагающийся на статоре. Их разделяет, как и у асинхронных, воздушная прослойка. Функционируют они как электродвигатель или генератор.

В первом варианте устройство функционирует благодаря взаимодействию магнитного поля, создаваемого на якоре, с полем на полюсах индуктора. Функционирование в режиме генератора обеспечивает электромагнитная индукция, вызванная вращающимся якорем в магнитном поле, сформированном в обмотке.

Поле, взаимодействует с фазами обмотки статора по очереди, образуя электродвижущую силу. По конструкции синхронные моторы более сложные, чем асинхронные.

Вывод: у синхронных электродвигателей частота вращения ротора одинакова с частотой магнитного поля, а у асинхронного они разные.

Эти особенности определяют использование первых там, где нужна мощность 100 кВт и больше, вторых – в случаях до 100 кВт.

Видео: Асинхронный двигатель.Модель и принцип работы.

Всем электрикам известно, что трехфазные электродвигатели работают эффективнее, чем однофазные на 220 вольт. Поэтому если в вашем гараже проведена подводка питающего кабеля на три фазы, то оптимальный вариант – установить любой станок с мотором на 380 вольт. Это не только эффективно в плане экономичности работы, но и в плане стабильности.

При этом нет необходимости добавлять в схему подключения какие-то пусковые устройства, потому что магнитное поле будет образовываться в обмотках статора сразу же после пуска двигателя. Давайте рассмотрим один вопрос, который сегодня встречается часто на форумах электриков. Вопрос звучит так: как правильно провести подключение трехфазного электродвигателя к трехфазной сети?

Схемы подключения

Начнем с того, что рассмотрим конструкцию трехфазного электродвигателя. Нас здесь будут интересовать три обмотки, которые и создают магнитное поле, вращающее ротор мотора. То есть, именно так и происходит преобразование электрической энергии в механическую.

Существует две схемы подключения:

Сразу же оговоримся, что подключение звездой делает пуск агрегата более плавным. Но при этом мощность электродвигателя будет ниже номинальной практически на 30%. В этом плане подключение треугольником выигрывает. Мощность подключенный таким образом мотор не теряет.

Но тут есть один нюанс, который касается токовой нагрузке. Эта величина резко возрастает при пуске, что негативно влияет на обмотку. Высокая сила тока в медном проводе повышает тепловую энергию, которая влияет на изоляцию провода. Это может привести к пробивке изоляции и выходу из строя самого электродвигателя.

Хотелось бы обратить ваше внимание на тот факт, что большое количество европейского оборудования, завезенного на просторы России, укомплектовано европейскими электрическими двигателями, которые работают под напряжением 400/690 вольт. Кстати, снизу фото шильдика такого мотора.

Так вот эти трехфазные электродвигатели надо подключать к отечественной сети 380В только по схеме треугольник. Если подключить европейский мотор звездой, то под нагрузкой он сразу же сгорит.

Отечественные же трехфазные электродвигатели к трехфазной сети подключаются по схеме звезда. Иногда подключение производят треугольником, это делается для того, чтобы выжать из мотора максимальную мощность, необходимую для некоторых видов технологического оборудования.

Производители сегодня предлагают трехфазные электродвигатели, в коробке подключения которых сделаны выводы концов обмоток в количестве трех или шести штук. Если концов три, то это значит, что на заводе внутри мотора уже сделана схема подключения звезда.

Если концов шесть, то трехфазный двигатель можно подключать к трехфазной сети и звездой, и треугольником. При использовании схемы звезда необходимо три конца начала обмоток соединить в одной скрутке. Три остальных (противоположных) подключить к фазам питающей трехфазной сети 380 вольт.

При использовании схемы треугольник нужно все концы соединить между собой по порядку, то есть последовательно. Фазы подключаются к трем точкам соединения концов обмоток между собой. Внизу фото, где показаны два вида подключения трехфазного двигателя.

Схема звезда-треугольник

Такая схема подключения к трехфазной сети используется достаточно редко. Но она существует, поэтому есть смысл сказать о ней несколько слов. Для чего она используется? Весь смысл такого соединения основан на позиции, что при пуске электродвигателя используется схема звезда, то есть плавный пуск, а для основной работы используется треугольник, то есть выжимается максимум мощности агрегата.

Правда, такая схема достаточно сложная. При этом обязательно устанавливаются в соединение обмоток три магнитных пускателя. Первый соединяется с питающей сетью с одной стороны, а с другой стороны к нему подсоединяются концы обмоток. Ко второму и третьему подключаются противоположные концы обмоток. Ко второму пускателю производится подсоединение треугольником, к третьему звездой.

Внимание! Одновременно включать второй и третий пускатели нельзя. Произойдет короткое замыкание между подключенными к ним фазами, что приведет к сбрасыванию автомата. Поэтому между ними устанавливается блокировка. По сути, все будет происходить так – при включении одного, размыкаются контакты у другого.

Принцип работы таков: при включении первого пускателя временное реле включает и пускатель номер три, то есть, подключенного по схеме звезда. Происходит плавный пуск электродвигателя. Реле времени задет определенный промежуток, в течение которого мотор перейдет в обычный режим работы. После чего пускатель номер три отключается, а включается второй элемент, переводя на схему треугольник.

Подключение электрического двигателя через магнитный пускатель

В принципе, схема подключения 3 фазного двигателя через магнитный пускатель практически точно такая же, как и через автомат. Просто в нее добавляется блок включения и выключения с кнопками «Пуск» и «Стоп».

Одна из фаз подключения к электродвигателю проходит через кнопку «Пуск» (она нормально замкнутая). То есть, при ее нажатии смыкаются контакты, и ток начинает поступать на электродвигатель. Но тут есть один момент. Если отпустить Пуск, то контакты разомкнуться, и ток поступать не будет по назначению.

Поэтому в магнитном пускателе есть еще один дополнительный контактный разъем, который называется контактом самоподхвата. По сути, это блокировочный элемент. Он необходим для того чтобы при отжатой кнопке «Пуск» цепь подачи электроэнергии на электродвигатель не прерывалась. То есть, разъединить ее можно было бы только кнопкой «Стоп».

Что можно дополнить к теме, как подключить трехфазный двигатель к трехфазной сети через пускатель? Обратите внимание вот на какой момент. Иногда после долгой эксплуатации схемы подключения трехфазного электродвигателя кнопка «пуск» перестает работать. Основная причина – подгорели контакты кнопки, ведь при пуске двигателя появляется пусковая нагрузка с большой силой тока. Решить эту проблему можно очень просто – почистить контакты.

Подключение трехфазного асинхронного двигателя

У трёхфазного асинхронного двигателя существует 6 выводов обмотки статора – три начала и три конца. Выводы могут соединяться звездой или треугольником, в зависимости от напряжения питающей сети (380В или 220В). Для этого на корпусе двигателя имеется коробка, в которую выведены начала фаз С1, С2, С3 и концы фаз С4, С5, С6.

Большинство двигателей в настоящее время работают при фазном напряжении 220 В.

Виды соединения обмоток

Соединение звездой – это соединение, при котором концы обмоток имеют одну общую точку (ноль). При таком соединении, линейной напряжение больше чем напряжение в фазе в 1,73 раз. Это значит что если линейное напряжение 380 В, то в фазе будет в 1,73 раза меньше, то есть 220 В. Большой плюс такого соединения в том что пусковые токи невелики в отличие от соединения треугольником. Но при соединении звездой двигатель испытывает значительные потери в мощности.

Соединение треугольником – это соединение, при котором обмотки соединены так, чтобы начало одной обмотки входило в конец другой обмотки. При соединении треугольником фазное напряжение равно линейному, а значит если мы имеем линейное напряжение в сети 220 В, то для правильного подключения двигателя нужно подключать выводы треугольником. Плюс такого соединения в большой мощности, минус в значительных пусковых токах.

 

Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети

Иногда обстоятельства складываются так, что источником питания является однофазная сеть. Для подключения трехфазного двигателя в этом случае следует воспользоваться конденсатором. Конденсатора может быть два – пусковой и рабочий. Два потому что необходимо в процессе запуска и работы изменять емкость, этого добиваются включением-отключением одного из конденсаторов (пускового). Обычно используют бумажные конденсаторы, потому что они неполярные, а в цепи переменного тока это важно учитывать.

Емкость рабочего конденсатора можно рассчитать по формуле:

Емкость пускового конденсатора нужно выбирать в 2-2,5 раза больше емкости рабочего конденсатора, а его рабочее напряжение должно быть выше питающего в 1,5 раза.

В момент подачи напряжения ключ SA замыкают, а затем размыкают, тем самым кратковременно увеличивая ток необходимый для запуска двигателя.

Нужно учитывать, что далеко не все двигатели можно подключать к однофазной цепи. Также нужно знать, что максимальная мощность при таком подключении составит не более 50-60% от мощности при подключении к трехфазной цепи.

  • Просмотров: 7379
  • Как осуществить однофазное подключение трехфазного двигателя к электрической сети

    Как осуществить однофазное подключение трехфазного двигателя к электрической сети

    Трёхфазный двигатель — электродвигатель, конструктивно предназначенный для питания от трехфазной сети переменного тока.

    Асинхронные электродвигатели широко применяются в промышленности благодаря относительной простоте конструкции, хорошим рабочим характеристикам, удобству управления.

    Подобные устройства часто попадают в руки домашнего мастера и он, пользуясь знанием основ электротехники, подключает такой электродвигатель для работы от однофазной сети 220 вольт. Чаще всего его используют для наждака, обработки древесины, измельчения зерен и выполнения других простых работ.

    Даже на отдельных промышленных станках и механизмах с приводами встречаются образцы различных двигателей, способных работать от одной или трех фаз.

    Чаще всего у них используется конденсаторный запуск, как наиболее простой и приемлемый, хотя это не единственный способ, известный большинству грамотных электриков.

    Принцип работы трехфазного двигателя

    Промышленные асинхронные электрические устройства систем 0,4 кВ выпускаются с тремя обмотками статора. К ним прикладываются напряжения, сдвинутые по углу на 120 градусов и вызывающие токи аналогичной формы.

    Для запуска электродвигателя токи направляют таким образом, чтобы они создали суммарное вращающееся электромагнитное поле, оптимально воздействующее на ротор.

    Конструкция статора, используемая для этих целей, представлена:

    1. корпусом;

    2. магнитопроводом сердечника с уложенными в него тремя обмотками;

    3. клеммными выводами.

    В обычном исполнении изолированные провода обмоток собраны по схеме звезды за счет установки перемычек между винтами клемм. Кроме этого способа еще существует подключение, называемое треугольником.

    В обоих случаях обмоткам назначено направление: начало и конец, связанное со способом монтажа — навивки при изготовлении.

    Обмотки нумеруются арабскими цифрами 1, 2, 3. Их концы обозначаются К1, К2, К3, а начала — Н1, Н2, Н3. У отдельных типов двигателей подобный способ маркировки может быть изменен, например, С1, С2, С3 и С4, С5, С6 или другими символами либо вообще не применяться.

    Правильно нанесенная маркировка упрощает подключение проводов питания. При создании на обмотках симметричной схемы расположения напряжений, обеспечивается создание номинальных токов, осуществляющих оптимальную работу электродвигателя. В этом случае их форма в обмотках полностью соответствует подводимому напряжению, повторяет его без каких-либо искажений.

    Естественно, следует понимать, что это чисто теоретическое заявление, ибо на практике токи преодолевают различные сопротивления, незначительно отклоняются.

    Наглядному восприятию происходящих процессов помогает изображение векторных величин на комплексной плоскости. Для трехфазного двигателя токи в обмотках, создаваемые приложенным симметричным напряжением, изображаются следующим образом.

    При питании электродвигателя системой напряжений с тремя равномерно разнесенными по углу и одинаковыми по величине векторами в обмотках протекают такие же симметричные токи.

    Каждый из них образует электромагнитное поле, сила индукции которого наводит в обмотке ротора собственное магнитное поле. В результате сложного взаимодействия трех полей статора с полем ротора создается вращательное движение последнего, обеспечивается создание максимальной механической мощности, вращающей ротор.

    Принципы подключения однофазного напряжения к трехфазному двигателю

    Для полноценного подключения к трем одинаковым статорным обмоткам, разнесенных по углу на 120 градусов, два вектора напряжения отсутствуют, имеется только один из них.

    Можно подать его всего в одну обмотку и заставить ротор вращаться. Но, эффективно использовать такой двигатель не получится. Он будет обладать очень малой выходной мощностью на валу.

    Поэтому возникает задача подключения этой фазы таким образом, чтобы она в разных обмотках создавала симметричную систему токов. Другими словами, нужен преобразователь напряжения однофазной сети в трехфазную. Подобная задача решается разными методами.

    Если отбросить сложные схемы современных инверторных установок, то можно реализовать следующие распространенные способы:

    1. использование конденсаторного запуска;

    2. применение дросселей, индуктивных сопротивлений;

    3. создание различных направлений токов в обмотках;

    4. комбинированный способ с выравниванием сопротивлений фаз для образования одинаковых амплитуд у токов.

    Кратко разберем эти принципы.

    Отклонение тока при прохождении через емкость

    Наиболее широко практикуется конденсаторный запуск, позволяющий отклонять ток в одной из обмоток за счет подключения емкостного сопротивления, когда создается опережение тока от вектора приложенного напряжения на 90 градусов.

    В качестве конденсаторов обычно используются металлобумажные конструкции серий МБГО, МБГП, КБГ и подобные. Электролиты не приспособлены для пропускания переменного тока, быстро взрываются, а схемы, предусматривающие их использование, отличаются сложностью, низкой надежностью.

    В этой схеме ток отличается по углу от номинальной величины. Он отклоняется всего на 90 градусов, не доходя на 30о (120-90=30).

    Отклонение тока при прохождении через индуктивность

    Ситуация аналогична предыдущей. Только здесь ток отстает от напряжения на те же 90 градусов, а тридцати недобирает. Кроме того, конструкция дросселя не такая простая, как у конденсатора. Его надо рассчитать, собрать, настроить под индивидуальные условия. Этот способ не получил широкого распространения.

    При использовании конденсаторов или дросселей токи в обмотках электродвигателя не доходят до требуемого угла на тридцатиградусный сектор, показанный красным цветом на картинке, что уже создает повышенные потери энергии. Но, с ними приходится мириться.

    Они мешают созданию равномерного распределения сил индукции, создают тормозящий эффект. Точно оценить его влияние сложно, но при простом подходе деления углов получается (30/120=1/4) потеря 25%. Однако, можно ли так считать?

    Отклонение тока подачей напряжения обратной полярности

    В схеме звезды принято фазный провод напряжения подключать на вход обмотки, а нулевой — на ее конец.

    Если в две разнесенные на 120о фазы подать одно и то же напряжение, но разделить их, а во второй изменить полярность, то токи сдвинутся по углу относительно друг друга. Они станут формировать электромагнитные поля разного направления, влияющего на вырабатываемую мощность.

    Только при этом способе по углу получается отклонение токов на небольшое значение — 30о.

    Этим методом пользуются в отдельных случаях.

    Способы комплексного применения конденсаторов, индуктивностей, изменения полярности обмоток

    Первые три перечисленных метода не позволяют поодиночке создавать оптимально симметричное отклонение токов в обмотках. Всегда возникает их перекос по углу относительно стационарной схемы, предусмотренной для трехфазного полноценного питания. За счет этого происходит образование противодействующих моментов, тормозящих раскрутку, снижающих КПД.

    Поэтому исследователи провели многочисленные эксперименты, основанные на разных сочетаниях этих способов с целью создания преобразователя, обеспечивающего наибольшую эффективность работы трехфазного двигателя. Эти схемы с подробным разбором электротехнических процессов приводятся в специальной учебной литературе. Их изучение повышает уровень теоретических знаний, но в своем большинстве они редко применяются на практике.

    Хорошая картина распределения токов создается в схеме, когда:

    1. на одну обмотку подается фаза прямого включения;

    2. на вторую и третью обмотки напряжение подключают через конденсатор и дроссель, соответственно;

    3. внутри схемы преобразователя осуществляется выравнивание амплитуд токов за счет подбора реактивных сопротивлений с компенсацией дисбаланса активными резисторами.

    Хочется обратись внимание на третий пункт, которому многие электрики не придают значения. Просто посмотрите на следующую картинку и сделайте вывод о возможности равномерного вращения ротора при симметричном приложении к нему сил одинаковых и разных по величине.

    Комплексный метод позволяет создать довольно сложную схему. Она очень редко применяется на практике. Один из вариантов ее реализации для электродвигателя мощностью в 1кВт показан ниже.

    Для изготовления преобразователя необходимо создать непростой дроссель. Это требует затрат времени и материальных средств.

    Также трудности возникнут при поиске резистора R1, который будет работать с токами, превышающими 3 ампера. Он должен:

    • обладать мощностью, превышающей 700 ватт;
    • хорошо охлаждаться;
    • надежно изолироваться от токоведущих частей.

    Существует еще несколько технических сложностей, которые придется преодолеть для создания такого преобразователя трехфазного напряжения. Однако, он довольно универсален, позволяет подключать двигатели с мощностью до 2,5 киловатт, обеспечивает их устойчивую работу.

    Итак, технический вопрос подключения трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть решен посредством создания сложной схемы преобразователя. Но, он не нашел практического применения по одной простой причине, от которой невозможно избавиться — завышенное потребление электроэнергии самим преобразователем.

    Мощность, затрачиваемая на создание схемы трехфазных напряжений подобной конструкцией, превышает минимум в полтора раза потребности самого электродвигателя. При этом суммарные нагрузки, создаваемые на подводящую питание электропроводку, сравнимы с работой старых сварочных аппаратов.

    Электрический счетчик, к радости продавцов электроэнергии, очень быстро начинает перечислять деньги из кошелька домашнего мастера на счет энергоснабжающей организации, а это хозяевам совсем не нравится. В итоге сложное техническое решение создания хорошего преобразователя напряжения оказалось ненужным для практического применения в домашнем хозяйстве, да и на промышленных предприятиях тоже.

    Допонительно

    Схемы включения трехфазных асинхронных двигателей для работы от однофазных сетей:

    Схемы а — е применяются в том случае, когда фазы обмотки статора жестко соединены в звезду или треугольник и у двигателя имеется только три выводных конца. Наилучшими из этих схем следует считать схемы в и е. При включении двигателя по этим схемам в случае правильного подбора емкости конденсатора он обладает вполне удовлетворительными пусковыми и рабочими свойствами.

    Схемы ж и з применяются в случае, когда у двигателя имеется шесть выходных концов — начала и концы всех фаз. При таком соединении обмоток двигатель практически не отличается от обычного однофазного асинхронного двигателя с пусковым сопротивлением или емкостью.

    Обмотки двух его фаз, соединенные последовательно, образуют рабочую обмотку, а обмотка третьей фазы — пусковую обмотку. Рабочая обмотка, как и в обычном однофазном двигателе с пусковым сопротивлением или емкостью, занимает 2/3 пазов статора, пусковая обмотка — 1/3 пазов.

    При правильном выборе активного сопротивления или емкости этот двигатель может иметь примерно такие же пусковые и рабочие свойства, как и специально рассчитанный однофазный асинхронный двигатель с пусковой обмоткой. (Ю. М. Юферов. Электрические двигатели автоматических устройств)

    4 заключительных вывода

    1. Технически использовать однофазное подключение трехфазного двигателя можно. Для этого создано много разнообразных схем с различной элементной базой.

    2. Практически применять этот способ для длительной работы приводов в промышленных станках и механизмах нецелесообразно из-за больших потерь энергии потребления, создаваемых посторонними процессами, ведущими к низкому КПД системы, повышению материальных затрат.

    3. В домашних условиях схему можно использовать для выполнения кратковременных работ на неответственных механизмах. Длительно работать подобные устройства могут, но при этом оплата электроэнергии значительно возрастает, а мощность работающего привода не обеспечивается.

    4. Для эффективной эксплуатации асинхронного двигателя лучше использовать полноценную трехфазную сеть питания. Если такой возможности нет, то лучше отказаться от этой затеи и приобрести специальный однофазный электродвигатель соответствующей мощности. 

    Ранее ЭлектроВести писали, что британская компания Swindon Powertrain предложила вариант преобразования любого топливного автомобиля в электрический, выпустив компактную и готовую к установке силовую установку High Power Density (HPD) мощностью 80 кВт.

    По материалам: electrik.info.

    Схемы подключения многоскоростного трехфазного электродвигателя

    Схема присоединения многоскоростного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

    Схема присоединения многоскоростного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором 
    Треугольник(или звезда)\\ двойная звезда ------ Д/YY.

    Низшая скорость — Д(треугольник(или звезда Y ): 750 об/мин



    2U, 2V, 2W свободны, на 1U, 1V, 1W подается напряжение. 
    Высшая скорость — YY. 1500 об мин.
    1U, 1V, 1W замкнуты между собой, на 2U, 2V, 2W подается напряжение
    Двухскоростные двигатели имеют одну полюсопереключаемую обмотку с шестью выводными концами. Обмотка двигателей с соотношением частот вращения 1 : 2 выполняется по схеме Даландера и соединяется в треугольник Д (или в звезду Y) при низшей частоте вращения и в двойную звезду (YY) при высшей частоте вращения Схема соединения обмоток показана на рисунке.
    Средняя скорость. 1000 об мин. 
    Обмотка на 1000 об мин подключается независимо от остальных своим пускателем, не участвующим в схеме Даландера.
    Запуск двухскоростного двигателя с переключающимися полюсами без инверсии вращения для схемы Даландера.
    Электрические характеристики элементов контроля и защиты необходимые для выполнения этого типа запуска, как минимум должны быть: 
    Контактор К1, для включения и выключения двигателя на маленькой скорости (PV). Мощность должна быть такой же либо превышать In двигателя в треугольном соединении и с категорией обслуживания АС3.
    Контакторы К2 и К3, для включения и выключения двигателя на большой скорости (GV). Мощность этих контакторов должна быть такой же либо превышать In двигателя соединенного двойной звездой и категориеи обслуживания АС3.
    Термореле F3 и F4, для защиты от перегрузок на обоих скоростях. Каждый из них будет измерять In, употребляемый двигателем на защищаемой скорости.
    Предохранители F1 и F2, для защиты от К.З. должно быть типа аМ и мощностью такой же или превышающей максимальное In двигателя, в каждой из своих двух скоростей.
    Предохранитель F5, для защиты цепей контроля.
    Система кнопок, с простым прерывателем остановки S0 и двумя двойными прерывателями движения S1 и S2.
    Перейдем к описанию в краткой форме процесса запуска, как на малой скорости, так и на большой: 
    а) запуск и остановка на маленькой скорости (PV).
    Запуск путем нажатия на S1.
    Замыкание контактора цепи К1 и запуск двигателя соединенного треугольником.
    Автопитание через (К1, 13–14).
    Открытие К1, которое действует как шторка для того, чтобы хотя запущен в движение S2, контакторы большой скорости К2 и К3 не были активизированы.
    Остановка путем нажатия на S0.
    б) запуск и остановка на большой скорости (GV).
    Запуск путем нажатия на S2.
    Замыкание контактора звезды К2, которое формирует звезду двигателя при коротком замыкании: U1, V1 и W1.
    Замыкание контактора К3 (К2, 21–22) таким образом, что двигатель работает соединением в двойную звезду.
    Автопитание через (К2, 13–14).
    Открытие (К2, 21–22) и (К3, 21–22), которые действуют как шторки для того, чтобы никогда не закрывался К1 в то время, как закрыты К2 или К3.
    Остановка путем нажатия на S0.
    Вспомогательные контакты системы кнопок (S1 и S2, 21–22)действуют как защитные двойные шторки системы кнопок в том случае, если на оба прерывателя попытаются нажать одновременно, чтобы никакой из контакторов не активизировался и эти контакты можно было бы убрать в том случае, если есть защитные шторки механического типа между К1 и К2.


    Эквивалентная схема трехфазного асинхронного двигателя

    Трехфазный асинхронный двигатель работает в некотором роде как трансформатор. В трансформаторе переменное напряжение подается на первичную обмотку, что создает поток переменного тока в сердечнике. Этот поток связывает вторичную обмотку и индуцирует напряжение той же частоты, но с напряжением, которое зависит от коэффициента трансформации трансформатора.

    Трехфазный асинхронный двигатель имеет напряжение, приложенное к статору, которое создает вращающуюся магнитную волну. Когда эта волна проходит по стержням ротора, индуцируются напряжения; однако частота напряжения определяется скольжением двигателя.Оказывается, сходство распространяется и на эквивалентные схемы двух устройств.

    Получение эквивалентной схемы трехфазного асинхронного двигателя

    На рисунке 1 показана конструкция одной фазы обмотки якоря. Когда на катушку подается напряжение, в обмотке течет ток и устанавливается магнитный поток, как в трансформаторе. На рисунке 1 взаимный поток обозначен сплошными линиями, проходящими через середину ротора, а поток утечки обозначен пунктирными линиями, которые не пересекают воздушный зазор.

    Воздушный зазор в двигателе намного больше, чем в трансформаторе, что означает, что сопротивление пути потока будет намного выше. Индуктивность, конечно, обратно пропорциональна сопротивлению, поэтому индуктивность и, следовательно, реактивное сопротивление будут меньше. В результате ток холостого хода (или ток возбуждения) будет значительно выше в процентном отношении для асинхронного двигателя. В то время как ток возбуждения трансформатора составляет всего несколько процентов от номинального тока, ток возбуждения для асинхронного двигателя может составлять 40% или более номинального тока.

    РИСУНОК 1 Взаимный поток и поток утечки из-за обмотки статора.

    При разработке эквивалентной схемы для асинхронного двигателя можно вспомнить эквивалентную схему трансформатора . Первичная цепь содержала индуктивности для учета утечки и взаимные потоки и сопротивления для учета сопротивления первичной обмотки и потерь в сердечнике. Статор асинхронного двигателя практически такой же; существуют взаимные потоки и потоки утечки, сопротивление обмоток и потери в сердечнике из-за гистерезиса и вихревых токов.

    На рисунке 2 показана эквивалентная схема одной фазы статора асинхронного двигателя. Предполагается, что обмотки соединены звездой, поэтому напряжение, приложенное к цепи, представляет собой напряжение между фазой и нейтралью. Элементы R s и X s - это сопротивление обмотки статора и реактивное сопротивление утечки, а X м - реактивное сопротивление намагничивания. Эта схема по сути такая же, как первичная цепь трансформатора. Единственная разница в том, что мы не включили сопротивление потерь в сердечнике.Потери в сердечнике часто учитываются отдельно и поэтому не представлены в эквивалентной схеме.

    Глядя на схему статора на Рисунке 2, I 1 - это ток, входящий в обмотку. Как уже говорилось, для установления магнитного поля требуется значительный ток I m . Оставшийся ток, I 2 , является нагрузочной частью тока статора. MMF I 2 точно нейтрализует MMF тока ротора. В векторной записи мы можем написать

    \ [\ begin {matrix} {{V} _ {1}} \ text {} = \ text {} {{E} _ {1}} \ text {} + \ текст {} {{I} _ {1}} ({{R} _ {s}} \ text {} + j {{X} _ {s}}) & {} & \ left (1 \ right) \ \\ end {matrix} \]

    Где E 1 - ЭДС, индуцированная в обмотке статора взаимным потоком.Нам нужно добавить ротор в эквивалентную схему.

    РИСУНОК 2 Эквивалентная схема статора асинхронного двигателя.

    Глядя на рисунок 3, когда поток статора проходит по проводнику ротора, будут индуцироваться напряжение и ток. Если ротор не может вращаться (заблокированный ротор), тогда напряжение и ток, индуцируемые в роторе, будут иметь ту же частоту, что и статор.

    РИСУНОК 3 Индукция токов ротора вращающимся магнитным полем статора.

    У нас необычная форма трансформатора, в котором магнитный поток вращается вокруг проводников ротора. В случае трансформатора мы относим величины с одной стороны к другой, используя коэффициент трансформации. Поскольку большинство асинхронных двигателей имеют ротор с короткозамкнутым ротором, определить количество оборотов ротора непросто. К счастью, мы можем избежать этой проблемы, всегда работая с величинами, относящимися к статору.

    На рисунке 4 показано, что происходит, когда ротор заблокирован. Когда поле статора перемещается проводниками ротора, индуцируется напряжение заблокированного ротора E BR (равное E 1 ).Поскольку катушки закорочены, ток протекает через сопротивление и реактивное сопротивление утечки катушек ротора. На рисунке 4 R r - это сопротивление одной фазы обмотки ротора, а X r - реактивное сопротивление утечки ротора, когда в роторе протекают частотные токи статора, что происходит только тогда, когда ротор неподвижен (скольжение = 1.0). Конечно, и R r , и X r относятся к статору с помощью соответствующего передаточного числа.

    РИСУНОК 4 Эквивалентная схема ротора в состоянии заблокированного ротора.

    Чтобы асинхронный двигатель был нам полезен, он должен вращаться, что означает, что скольжение меньше 1,0. Если ротор движется, происходят две вещи:

    1. Относительная скорость поля статора и обмотки ротора составляет sn s вместо n s . Напомним, что E = Blv. Таким образом, наведенное в роторе напряжение будет sE
    2. . Поскольку частота токов ротора равна sf s , реактивное сопротивление рассеяния будет иметь значение sX r .

    Замена E 1 на sE 1 и X r на sX r на рисунке 4 дает схему, показанную на рисунке 5, которая действительна при любом значении скольжения.Чтобы подключить схему ротора на рис. 5 к схеме статора на рис. 2, мы должны учитывать разные частоты.

    РИСУНОК 5 Цепь ротора на частоте скольжения.

    Так же, как мы относили импедансы к соотношению витков, мы можем относить их к частоте. Из схемы на рисунке 5 мы можем записать

    \ [\ begin {matrix} \ text {s} {{\ text {E}} _ {\ text {1}}} \ text {+} {{\ text {I}} _ {\ text {2}}} \ text {(} {{\ text {R}} _ {\ text {r}}} \ text {+ js} {{\ text {X}} _ {\ text {r}}} \ text {)} & {} & \ left (2 \ right) \\\ end {matrix} \]

    Разделив уравнение 7-8 на s, получим

    $ \ begin {matrix } {{E} _ {1}} + {{I} _ {2}} \ left (\ frac {{{R} _ {r}}} {s} + j {{X} _ {r}} \ right) & {} & \ left (3 \ right) \\\ end {matrix} $

    Уравнение 3 может быть представлено схемой на Рисунке 6, которая представляет собой эквивалентную схему ротора, относящуюся к статору как по отношению к статору. и по частоте.

    РИСУНОК 6 Эквивалентная схема ротора относительно частоты статора.

    Эту схему можно подключить к эквивалентной схеме статора, но рекомендуется разделить сопротивление на два отдельных компонента. Для удобства можно написать:

    \ [\ begin {matrix} \ frac {{{R} _ {r}}} {s} = {{R} _ {r}} + \ frac {{{R} _ {r}}} {s} - {{R} _ {r}} & {} & \ left (4 \ right) \\\ end {matrix} \]

    Объединение двух последних членов справа уравнения 4 дает

    \ [\ begin {matrix} \ frac {{{R} _ {r}}} {s} = {{R} _ {r}} + {{R} _ {r}} \ left (\ frac {1-s} {s} \ right) & {} & \ left (5 \ right) \\\ end {matrix} \]

    Замена резистивного элемента на Рисунке 6 двумя резистивными элементами на правая часть уравнения 5 дает эквивалентную схему ротора, показанную на рисунке 7.О причинах этой манипуляции мы поговорим чуть позже.

    РИСУНОК 7 Цепь ротора, относящаяся к статору, с сопротивлением ротора, разделенным на две составляющие.

    Наконец, комбинируя эквивалентную схему ротора на Рисунке 7 с эквивалентной схемой статора на Рисунке 2, мы получаем установившуюся эквивалентную схему для одной фазы асинхронного двигателя, соединенного звездой, как показано на Рисунке 8.

    РИСУНОК 8 Эквивалентная схема пофазного асинхронного двигателя.

    Снова запираясь на роторной части эквивалентной схемы на Рисунке 8, резистор R r представляет сопротивление обмотки ротора. Используемая им мощность - это мощность, теряемая при резистивном нагреве обмотки ротора. Дополнительный резистивный элемент на правом конце зависит от скольжения и сопротивления ротора. Это связано с необходимостью трансформировать схему ротора не только по соотношению витков, но и по частоте. Мощность, потребляемая в этом элементе, и есть развиваемая мощность машины.

    Развиваемая мощность - это мощность, преобразованная из электрической формы в механическую, и включает мощность нагрузки плюс механические потери, такие как трение и сопротивление воздуха.

    Вычитание механических потерь из развиваемой мощности даст мощность на валу, которая представляет собой фактическую мощность, передаваемую нагрузке. Развиваемый крутящий момент и крутящий момент на валу могут быть рассчитаны, соответственно, исходя из развиваемой мощности и мощности на валу.

    Пример эквивалентной схемы асинхронного двигателя

    Четырехполюсный асинхронный двигатель, 60 Гц, 460 В, 5 л.с. имеет следующие параметры эквивалентной схемы:

    $ \ begin {matrix} \ begin {matrix} {{R} _ {s}} = 1.21 \ Omega & {{R} _ {r}} = 0,742 \ Omega \\\ end {matrix} & {{X} _ {s}} = 3.10 \ Omega \\ {{X} _ {r}} = 2.41 \ Omega & {{X} _ {m}} = 65.6 \ Omega \\\ end {matrix} $

    Найдите пусковой ток и ток холостого хода для этой машины.

    Решение

    При запуске скольжение составляет 1,0, что означает, что нагрузочный резистор в эквивалентной схеме имеет короткое замыкание (1-с = 0). Сила тока будет равна напряжению, разделенному на полное сопротивление цепи. Входное сопротивление можно найти как:

    \ [{{Z} _ {in}} = \ left ({{R} _ {s}} + j {{X} _ {s}} \ right) + \ гидроразрыв {j {{X} _ {m}} \ left ({{R} _ {r}} + j {{X} _ {r}} \ right)} {{{R} _ {r}} + j {{X} _ {r}} + j {{X} _ {m}}} \]

    \ [{{Z} _ {in}} = \ left (1.{o}} \]

    Способы пуска трехфазных асинхронных двигателей

    Асинхронный двигатель похож на многофазный трансформатор, вторичная обмотка которого короткозамкнута. Таким образом, при нормальном напряжении питания, как в трансформаторах, начальный ток, потребляемый первичной обмоткой, на короткое время очень велик. В отличие от двигателей постоянного тока большой ток при пуске связан с отсутствием обратной ЭДС. Если асинхронный двигатель напрямую включается от источника питания, он потребляет в 5-7 раз больше тока полной нагрузки и развивает крутящий момент, равный всего 1.В 5–2,5 раза больше крутящего момента при полной нагрузке. Этот большой пусковой ток вызывает большое падение напряжения в линии, что может повлиять на работу других устройств, подключенных к той же линии. Следовательно, не рекомендуется запускать асинхронные двигатели более высоких мощностей (обычно выше 25 кВт) непосредственно от сети.
    Ниже описаны различные способы пуска асинхронных двигателей .

    Пускатели прямого включения (DOL)

    Небольшие трехфазные асинхронные двигатели могут запускаться напрямую от сети, что означает, что номинальное питание подается непосредственно на двигатель.Но, как упоминалось выше, здесь пусковой ток будет очень большим, обычно в 5-7 раз больше номинального тока. Пусковой момент, вероятно, будет в 1,5–2,5 раза больше крутящего момента при полной нагрузке. Асинхронные двигатели могут быть запущены непосредственно в сети с помощью пускателя DOL, который обычно состоит из контактора и устройства защиты двигателя, такого как автоматический выключатель. Пускатель DOL состоит из контактора с катушкой, которым можно управлять с помощью кнопок пуска и останова. Когда нажимается кнопка запуска, контактор включается и замыкает все три фазы двигателя на фазы питания одновременно.Кнопка останова обесточивает контактор и отключает все три фазы, чтобы остановить двигатель.
    Чтобы избежать чрезмерного падения напряжения в линии питания из-за большого пускового тока, пускатель прямого запуска обычно используется для двигателей мощностью менее 5 кВт.

    Пуск двигателей с короткозамкнутым ротором

    Пусковой пусковой ток в двигателях с короткозамкнутым ротором регулируется путем подачи пониженного напряжения на статор. Эти методы иногда называют методами пониженного напряжения для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором .Для этого используются следующие методы:
    1. С использованием первичных резисторов
    2. Автотрансформатор
    3. Выключатели звезда-треугольник

    1. Использование первичных резисторов:

    Очевидно, что первичные резисторы предназначены для снижения напряжения и подачи пониженного напряжения на статор. Учтите, пусковое напряжение снижено на 50%. Тогда по закону Ома (V = I / Z) пусковой ток также будет уменьшен на такой же процент. Из уравнения крутящего момента трехфазного асинхронного двигателя, пусковой крутящий момент приблизительно пропорционален квадрату приложенного напряжения.Это означает, что если приложенное напряжение составляет 50% от номинального значения, пусковой крутящий момент будет только 25% от его нормального значения напряжения. Этот метод обычно используется для плавного пуска малых асинхронных двигателей . Не рекомендуется использовать метод пуска с резисторами первичной обмотки для двигателей с высокими требованиями к пусковому крутящему моменту.
    Резисторы обычно выбираются так, чтобы на двигатель можно было подавать 70% номинального напряжения. Во время пуска полное сопротивление последовательно соединено с обмоткой статора и постепенно уменьшается по мере увеличения скорости двигателя.Когда двигатель достигает соответствующей скорости, сопротивления отключаются от цепи, и фазы статора подключаются непосредственно к линиям питания.

    2. Автотрансформаторы:

    Автотрансформаторы также известны как автостартеры. Их можно использовать как для двигателей с короткозамкнутым ротором, так и с соединением звездой или треугольником. По сути, это трехфазный понижающий трансформатор с различными ответвлениями, которые позволяют пользователю запускать двигатель, скажем, при 50%, 65% или 80% сетевого напряжения.При пуске автотрансформатора ток, потребляемый из линии питания, всегда меньше тока двигателя на величину, равную коэффициенту трансформации. Например, когда двигатель запускается с ответвлением 65%, приложенное к двигателю напряжение будет 65% от линейного напряжения, а приложенный ток будет 65% от начального значения линейного напряжения, а линейный ток будет 65. % от 65% (т.е. 42%) от начального значения сетевого напряжения. Эта разница между линейным током и током двигателя связана с действием трансформатора.Внутренние соединения автозапуска показаны на рисунке. При запуске переключатель находится в положении «пуск», и на статор подается пониженное напряжение (которое выбирается с помощью ответвителя). Когда двигатель набирает подходящую скорость, скажем, до 80% от его номинальной скорости, автотрансформатор автоматически отключается от цепи, когда переключатель переходит в положение «работа».
    Переключатель, изменяющий соединение из положения пуска в положение пуска, может быть пневматическим (малые двигатели) или масляным (большие двигатели) типом.Также предусмотрены условия для обесточивания и перегрузки с цепями выдержки времени на автостартере.

    3. Пускатель звезда-треугольник:

    Этот метод используется в двигателях, которые предназначены для работы на статоре, соединенном треугольником. Двухпозиционный переключатель используется для соединения обмотки статора по схеме звезды при пуске и по схеме треугольника при работе с нормальной скоростью. Когда обмотка статора соединена звездой, напряжение на каждой фазе двигателя будет уменьшено в 1 / (квадрат 3) раз от того, что было бы для обмотки, соединенной треугольником.Пусковой крутящий момент будет в 1/3 раза больше, чем для обмотки, соединенной треугольником. Следовательно, пускатель со звезды на треугольник эквивалентен автотрансформатору с соотношением 1 / (квадрат 3) или пониженным напряжением на 58%.

    Пуск электродвигателей с фазным ротором

    Электродвигатели с контактным кольцом запускаются с полным линейным напряжением, так как внешнее сопротивление может быть легко добавлено в цепь ротора с помощью контактных колец. Реостат, соединенный звездой, соединен последовательно с ротором через контактные кольца, как показано на рис. Введение сопротивления в ток ротора уменьшит пусковой ток в роторе (и, следовательно, в статоре).Кроме того, улучшается коэффициент мощности и увеличивается крутящий момент. Подключенный реостат может быть ручным или автоматическим.
    Поскольку введение дополнительного сопротивления в ротор улучшает пусковой момент, электродвигатели с фазным ротором могут запускаться под нагрузкой.
    Вводимое внешнее сопротивление предназначено только для запуска и постепенно отключается по мере увеличения скорости двигателя.

    Электрические машины - Схема эквивалента асинхронного двигателя

    Входная мощность для трехфазной индукционной машины равна

    .

    \ [ P_ {in} = \ sqrt {3} V_ {LL} I_ {L} \ cos \ theta = 3V_1I_1 \ cos \ theta \]

    Выходная мощность может быть найдена путем вычитания потерь из входной мощности

    Убытки
    1. Потеря меди в статоре.2R_2 \]

    2. Потери в сердечнике или потеря в железе. Потери из-за вихревых токов и гистерезисных потерь в пластинах. Это можно вычислить с помощью резистора \ (R_c \). Иногда потери в сердечнике объединяются с потерями на трение, ветер и паразитные потери. как вращательные потери.
    Мощность ротора

    Мощность, передаваемая на ротор, называется «мощностью воздушного зазора». Рассмотрим эквивалент Схема ниже (сопротивление потерь в сердечнике было удалено, а потери в сердечнике сгруппированы в потери при вращении).2R_2 \ frac {1-s} {s} \]

    Из приведенных выше уравнений видно, что мощность, преобразуемая в механическую систему, является функцией мощности воздушного зазора и скольжения:

    \ [ P_ {conv} = (1-s) P_ {gap} \]

    Конечная выходная мощность может быть получена путем вычитания потерь на вращение из \ (P_ {conv} \).

    \ [ P_ {out} = P_ {conv} -P_ {rotational} \]

    Схема, эквивалентная

    трехфазного асинхронного двигателя

    Рис.3.10 (i) показана эквивалентная схема для каждой фазы ротора при скольжении s.

    Эквивалентная трехфазная цепь Асинхронный двигатель

    Рис. 3.10 (i) показана эквивалентная схема для каждой фазы ротора при скольжении s. Ротор фазный ток равен;


    Как показано на рис. 3.10 (ii) теперь у нас есть цепь ротора с фиксированным реактивным сопротивлением X 2 соединены последовательно с переменным сопротивлением R2 / с и снабжены постоянным напряжение Е 2 .Обратите внимание, что рис. 3.10 (ii) переносит переменную в сопротивление без изменения мощности или коэффициента мощности.



    Рис. 3.10 (iii) показана эквивалентная схема ротора вместе с сопротивлением нагрузки R L .

    Теперь рис: 3.11 показана эквивалентная схема для каждой фазы трехфазного асинхронного двигателя. Примечание эта механическая нагрузка на двигатель заменена эквивалентной электрической сопротивление R L по;


    схема, изображенная на рис.3.11 аналогична эквивалентной схеме трансформатор с вторичной нагрузкой, равной R 2 по ур. (я). В ротор э.д.с. в эквивалентной схеме теперь зависит только от преобразования коэффициент K (= E 2 / E 1 ).


    Следовательно; асинхронный двигатель можно представить как эквивалентный трансформатор, подключенный к нагрузка с переменным сопротивлением R L по формуле. (я). Мощность, передаваемая R L представляет собой полную механическую мощность, развиваемую в роторе.Поскольку эквивалентная схема на рис. 3.11 является схемой трансформатора, вторичные (т. е. ротор) значения могут быть перенесены на первичные (т. е. статор) за счет соответствующего использования коэффициента трансформации K. Напомним, что когда при изменении сопротивления / реактивного сопротивления от вторичной к первичной, ее следует разделить на K2, тогда как ток следует умножить на K. Эквивалентная схема Асинхронный двигатель, относящийся к первичному, показан на рис. 3.12.


    Обратите внимание, что элемент (т.е., R ' L ), заключенный в пунктирную рамку, является эквивалентом электрическое сопротивление, связанное с механической нагрузкой на двигатель. В Следующие моменты можно отметить из эквивалентной схемы индукции двигатель:

    (я) На холостом ходу скольжение практически равно нулю, а нагрузка R ' L бесконечна. Это состояние похоже на состояние трансформатора. вторичная обмотка которого разомкнута.

    (ii) В состоянии покоя скольжение равно единице, а нагрузка R ' L равно нулю. Это состояние похоже на состояние трансформатора, вторичная обмотка которого закорочен.

    (iii) Когда двигатель работает под нагрузкой, значение R ' L будет зависеть от значения скольжения s.Это условие напоминает трансформатор, вторичная обмотка которого подает переменные и чисто резистивная нагрузка.

    (iv) Эквивалентное электрическое сопротивление R ' L связанные с механической нагрузкой, зависят от скольжения или скорости. Если скольжение s увеличивается, нагрузка R ' L уменьшается, а ток ротора увеличивается, и двигатель разовьет больше механической силы.Это ожидается, потому что промах двигатель увеличивается с увеличением нагрузки на вал двигателя.

    Учебные материалы, примечания к лекциям, задания, ссылки, объяснение описания Wiki, краткие сведения

    Конструкция трехфазного асинхронного двигателя

    Асинхронный двигатель, также известный как асинхронный двигатель, представляет собой разновидность электродвигателя переменного тока. По разной фазе питания его можно разделить на однофазный и трехфазный.Основная конструкция асинхронного двигателя состоит из двух частей - статора и ротора. Кроме того, есть концевые раструбы, подшипники, корпус двигателя и другие компоненты. Ниже приводится более подробная информация об основной конструкции трехфазного асинхронного двигателя или асинхронного двигателя.

    1. Статор
    Статор - это неподвижная часть асинхронного двигателя, состоящая из стального сердечника статора, обмоток статора и корпуса двигателя.

    • Стальной сердечник статора
      Как часть магнитной цепи двигателя, он устанавливается внутри корпуса двигателя.Это полый цилиндр, внешняя стенка которого соединена с корпусом двигателя. А обмотки статора помещаются в паз стального сердечника внутри. Чтобы уменьшить потери в железном сердечнике, железный сердечник статора уложен листами кремнистой стали толщиной 0,5 мм.
    • Обмотка статора
      Это часть электрической цепи двигателя, генерирующая вращающееся магнитное поле путем индукции трехфазного переменного тока. Обмотки статора намотаны изолированными медными проводами и заделаны в паз статора, которые разделены изоляционным материалом между обмотками и пазом.
      Для методов соединения обмоток статора трехфазного асинхронного двигателя не все из них соединены звездой (соединение Y). Но только при наличии большой емкости и высокого напряжения они будут подключаться таким образом. Как правило, что касается асинхронного двигателя малой мощности и низкого напряжения, шесть концов трехфазной обмотки статора вытягиваются для соединения в треугольник (соединение Δ) или соединение звездой (соединение Y). Таким образом, двигатель может быть применен к двум различным уровням напряжения питания, например, соединение звездой вводится в источник питания 380 В, а соединение треугольником используется для источника питания 220 В, что может удовлетворить требование запуска.Другими словами, он спроектирован как соединение треугольником для источника питания 380 В и заменяется на соединение звездой при запуске для достижения цели пуска с пониженным напряжением.
    • Рама двигателя
      Фиксирует сердечник статора и обмотки статора и поддерживает ротор двумя концевыми раструбами. Между тем, он защищает электромагнитную часть всего двигателя и рассеивает тепло, выделяемое во время работы двигателя. Рама обычно изготавливается из железа или алюминия.

    2.Ротор
    Ротор - это вращающаяся часть асинхронного двигателя, включая железный сердечник, обмотки, вал и т. Д.

    • Железный сердечник ротора
      Он также является частью магнитной цепи, как правило, сложен из кремнистых сталей и закреплен на валу.
    • Вал
      Он играет роль преобразования крутящего момента и поддержки ротора. Обычно он изготавливается из среднеуглеродистой или легированной стали.
    • Обмотка ротора
      Он создает индуцированный ток, разрезая магнитное поле статора, и под действием вращающегося магнитного поля заставляет ротор вращаться.По разной конструкции его можно разделить на два типа: ротор с короткозамкнутым ротором и ротор с обмоткой.
      Обмотки ротора с обмоткой могут быть соединены звездой или треугольником. Как правило, ротор малой мощности соединен треугольником, а ротор большой и средней мощности соединен звездой. Концы проводов этих трех обмоток соединены с тремя контактными кольцами, закрепленными на валу комплектом электрических щеток. Он может подключать внешний резистор к цепи обмотки ротора. Сопротивление струны предназначено для улучшения характеристик двигателя или регулировки скорости вращения.
      Обмотка ротора с короткозамкнутым ротором существенно отличается от структуры обмотки статора. На железном сердечнике ротора есть прорези с полосой на каждой прорези. Два конца железного сердечника, которые соединяют все стержни с внешним пазом соответственно, образуют короткое замыкание. Если вынуть железный сердечник из статора, форма обмотки будет похожа на беличью клетку. Некоторые стержни изготовлены из меди, а некоторые из алюминия. Если обмотка сделана из меди, подготовленная голая медная шина будет вставлена ​​в паз железного сердечника, а затем покрыта медными кольцами на обоих концах с последующей сваркой; если обмотка сделана из алюминия, жидкий расплав алюминия заливается непосредственно в пазы железного сердечника ротора, за один раз отливается с помощью колец и лопастей вентилятора.

    Установки с трехфазными двигателями



    ЦЕЛИ

    • определяют для нескольких типов трехфазных асинхронных двигателей переменного тока:
          • размер проводов, необходимых для трехфазного, трехпроводного ответвленные цепи.
          • типоразмеров предохранителей, обеспечивающих пусковую защиту.
          • средства отключения, необходимые для данного типа двигателя.
          • размер блоков тепловой перегрузки, необходимых для работы с перегрузкой по току защита. размер главного питателя к моторной установке.
          • Требуется максимальная токовая защита главного фидера.
          • Главное средство отключения для моторной установки.
    • используйте Национальный электротехнический кодекс.

    Работа электромонтера требует знания национального Требования электрического кодекса, регулирующие установку трехфазных двигателей, и возможность применения этих требований к установкам.Элементы схемы двигателя показаны на 1.

    В этом блоке описана процедура определения сечения проводов и надлежащая защита от перегрузки и пуска для типичного трехфазного двигателя монтаж. Пример установки двигателя состоит из фидерной цепи. питание трех параллельных цепей. Каждая из трех ответвленных цепей подключена к трехфазному двигателю указанной мощности. Фидерная цепь и ответвленные цепи имеют необходимую защиту от перегрузки по току. Национальным электротехническим кодексом.


    ил. 1 Линейная схема системы управления двигателем.

    НАГРУЗКА ТРЕХФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ


    ил. 2 Ответвительная цепь для каждого двигателя

    Установка промышленного двигателя, описанная в этом примере, подключена к сети 230 В, трехфазной, трехпроводной сети (2). Загрузка Эта система состоит из следующих ответвлений.

    1. Одна ответвленная цепь, питающая трехфазную индукционную цепь с короткозамкнутым ротором. двигатель на 230 вольт, 28 ампер, 10 л.с., с маркировкой буквой F.

    2. Одна ответвленная цепь, питающая трехфазную индукционную цепь с короткозамкнутым ротором. двигатель на 230 вольт, 64 ампера, 25 л.с., с маркировкой буквой B.

    3. Одна ответвленная цепь, питающая трехфазную индукционную систему с фазным ротором. двигатель рассчитан на 230 вольт, 54 ампер и 20 л.с. Ток ротора при полной нагрузке составляет 60 ампер.

    ОТВЕТСТВЕННАЯ ЦЕПЬ ДЛЯ КАЖДОГО ДВИГАТЕЛЯ

    Значения, приведенные в таблицах NEC 310-16, 310-17, 310-18 и 310-19, включая примечания, должны использоваться с кодовой книгой тока для двигателей при определении допустимой нагрузки. сечения проводника и предохранителя.

    Три конкретных факта должны быть определены для каждой из трех ответвленных цепей. составляющая нагрузку установки.

    1. Размер жил для каждой трехфазной трехпроводной ветви схема.

    2. Размер предохранителя, который будет использоваться для защиты от короткого замыкания. Предохранители защищают проводку и двигатель от любых неисправностей или коротких замыканий в проводке или обмотки двигателя.

    3. Размер блоков тепловой перегрузки, которые будут использоваться для защиты от работы.Блоки защиты от перегрузки защищают двигатель от возможного повреждения из-за продолжающегося перегрузка мотора.

    ПРИМЕЧАНИЕ: Значения ампер при полной нагрузке должны быть взяты из паспортной таблички двигателя. только для расчета единиц тепловой перегрузки (см. статью 430-6 NEC). Другой расчеты основаны на номинальных значениях кодовой книги из 430-148, 149, 150.

    ФИЛИАЛ ЦЕПЬ 1

    Первая ответвленная цепь питает трехфазную индукционную цепь с короткозамкнутым ротором. мотор.Данные паспортной таблички этого двигателя следующие:

    Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

    Вольт 230

    Этап 3

    Кодовое письмо F

    10 л.с.

    Ампер 28

    Скорость 1735 об / мин

    Частота 60 Гц

    Температурный диапазон 40 ° Цельсия

    Размер проводника

    Раздел 430-22 (а) Кодекса гласит, что проводники ответвленной цепи, один двигатель должен иметь грузоподъемность не менее 125 процент от номинального тока полной нагрузки двигателя.Это общее правило может быть измененным в соответствии с Таблицей 430-22 (a) Исключение для некоторых специальных классификации услуг.

    Для определения сечения проводников используется следующая процедура. ответвительной цепи, питающей двигатель мощностью 10 л.с.

    а. Двигатель мощностью 10 л.с. имеет номинальный ток полной нагрузки 28 ампер. В соответствии в Раздел 430-152:

    28 x 125% = 35 ампер

    г. Используя ток 35 ампер и обращаясь к Таблице 310–16, подберите провод надлежащего размера. выбрано.Этот процесс требует, чтобы электрик определил температуру. номиналы каждой используемой оконечной нагрузки, а также номинальная мощность оборудования схема. Согласно Статье 110-14 (c) NEC, номинальная температура провод, используемый для определения амперной емкости (токовой нагрузки), не должен превышают допустимую температуру любого из соединений. Если все окончания отмечены на более высокую температуру, столбец в 310—16 отмеченный 60-градусный выбран для определения допустимой токовой нагрузки проводника.Четный при использовании стандартного строительного провода THHN размер проводника составляет # 8 в Колонна с температурой 60 градусов.

    г. В таблице C1 раздела C NEC указано, что 3 проводника THHN №8 будут поместится в кабелепровод 1/2 дюйма.

    Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором подключается непосредственно через номинальное сетевое напряжение через пускатель двигателя. Ответвительная цепь, Защита от короткого замыкания и замыкания на землю для этого двигателя состоит из трех стандартные плавкие предохранители без выдержки времени, заключенные в предохранительный выключатель, расположенный на линейная сторона магнитного пускателя.Согласно разделу 430-1 09 Закона Код, этот переключатель должен быть переключателем цепи двигателя с номинальной мощностью в лошадиных силах, автоматический выключатель или выключатель в литом корпусе и должны быть внесены в список.

    ПРИМЕЧАНИЕ: The Underwriters ’Laboratories, Inc. Электротехнические строительные материалы В списке указано, что «некоторые закрытые переключатели имеют двойную номинальную мощность, больший из которых основан на использовании предохранителей с соответствующей выдержкой времени для пусковых характеристик двигателя.Переключатели с такой мощностью рейтинги отмечены, чтобы указать на это ограничение, и проверяются на больших из двух оценок ».

    Защита параллельной цепи двигателя

    Защита от короткого замыкания и замыкания на землю для трехфазной, Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, обозначенный кодовой буквой F, приведен в Таблица 430-152. Для рассматриваемого двигателя параллельной цепи 1 двигатель устройство максимального тока цепи не должно превышать 300 процентов от полной нагрузки ток двигателя (предохранители без выдержки времени).Статья 430-52 с исключениями. относится к Таблице 430-152.

    Плавкий предохранитель параллельной цепи для параллельной цепи, питающей двигатель с короткозамкнутым ротором:

    Поскольку двигатель мощностью 10 л.с. имеет номинальный ток полной нагрузки 28 ампер и соответствующее значение из таблицы 430-152:

    28 x 300% = 84 ампера

    Раздел 430-52 гласит, что если значения для защиты параллельной цепи устройства, определенные с использованием процентных значений в Таблице 430-1 52, не соответствуют к стандартным размерам или номиналам устройства, затем к следующему большему рейтингу размера или следует использовать настройку.

    Однако в Разделе 240-6 Кодекса указывается, что следующий более крупный стандарт номинал предохранителя свыше 84 ампер равен 90 амперам. Стандартный картридж без задержки предохранители номиналом 90 ампер могут использоваться в качестве защиты параллельной цепи. для этой схемы двигателя.

    Защита параллельной цепи, короткого замыкания и замыкания на землю также может рассчитываться с использованием предохранителя с выдержкой времени. Ссылаясь на Таблицу 430–152, выбирается второй столбец и вычисляется 175% от 28 ампер (1.75 х 28 = 49 ампер). Используется следующий больший размер: в этом примере предохранители на 50 ампер. был бы выбор. Код позволяет электрику увеличить размер предохранителя по исключениям 430—52 с (1).

    Трехполюсный, трехпредохранительный, Выключатели безопасности переменного тока 230 В

    Ампер

    Приблизительное значение мощности в лошадиных силах производителя

    Стандартный

    Максимум

    30

    60

    100

    200

    400

    3

    7 1/2

    15

    25

    50

    7 1/2

    15 *

    30 *

    60 *

    100 *

    ил.3 Стол для выключателей безопасности

    Средства отключения

    Согласно таблице для выключателей безопасности (3) отключающие означает, что для этого двигателя мощностью 10 л.с. предусмотрен предохранительный выключатель мощностью 15 л.с. и 100 ампер, в котором установлены предохранители на 90 ампер.

    Поскольку эти предохранительные выключатели имеют двойной номинал, их установка разрешается. предохранительный выключатель на 60 ампер с максимальной мощностью 15 л.с., если выдержка времени предохранители соответствуют пусковым характеристикам двигателя.В размер предохранителей с выдержкой времени, установленных в выключателе безопасности, зависит от желаемая степень защиты и требуемый тип обслуживания мотор. Предохранители с выдержкой времени номиналом от 35 до 60 ампер могут быть установлен в выключателе безопасности.

    Максимальная токовая защита при работе

    Защита от перегрузки по току состоит из трех мониторов тока, обычно тепловой, размещенный в пускателе двигателя.(См. обратите внимание на таблицу 430-37 Кодекса для исключения из этого утверждения.)

    Раздел 430-32 (а) (1) Кодекса гласит, что рабочая перегрузка по току защита (защита двигателя и параллельной цепи от перегрузки) для двигателя должен срабатывать при не более 125% тока полной нагрузки (как показано на паспортной табличке) для двигателей с отмеченным превышением температуры не более 40 градусов Цельсия.

    Ток отключения тепловых блоков, используемых в качестве максимальной токовой защиты. это:

    28 x 125% = 35 ампер

    Когда выбранного реле перегрузки недостаточно для запуска двигателя или для перевозки груза, Раздел 430-3 4 разрешает использование следующего более высокого размер или номинал, но должен срабатывать не более чем на 140 процентов полной нагрузки ток двигателя.

    ФИЛИАЛ ЦЕПЬ 2

    Вторая ответвленная цепь питает трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Данные паспортной таблички этого двигателя следующие:

    Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

    Вольт 230

    Этап 3

    Буквенный код B

    Ампер 64

    Скорость 1740 об / мин

    Частота 60 Гц

    25 л.с.

    Температурный режим 40 градусов Цельсия

    Размер проводника

    Для определения сечения проводников используется следующая процедура. параллельной цепи, питающей 25-сильный двигатель.

    а. Двигатель мощностью 25 л.с. имеет номинальный ток полной нагрузки 68 ампер (см. NEC Таблица 430-150). (Согласно разделу 430-22 (а) Кодекса 125% необходимо для емкость):

    68 x 125% = 85 ампер

    г. Таблица 310-1 6 показывает, что медный провод № 3 типа TW или THHN или провод № 3 типа THW. (Предположим, что клеммы 60 ° C).

    г. Таблица C1 раздела C показывает, что три проводника TW или THW № 3 может быть установлен в кабелепровод диаметром 1 1/4 дюйма.Требуется 1-дюймовый кабелепровод для трех проводов № 3 THHN.

    ПРИМЕЧАНИЕ: Раздел 360-4F (c) Кодекса требует, чтобы проводники Размер № 4 или больше входит в корпус, изолирующую втулку или эквивалент должен быть установлен на кабелепроводе.

    Защита параллельной цепи двигателя

    Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 25 л.с. запускается с помощью автотрансформатора. Максимальная токовая защита параллельной цепи для этой цепи двигателя состоит из трех предохранителей без задержки времени, расположенных в предохранительном выключателе, установленном на линейная сторона пускового компенсатора.

    Для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, который обозначен кодовой буквой B и который используется с пусковым компенсатором, таблица 430-152 Кодекс требует, чтобы максимальная токовая защита параллельной цепи не превышала 300 процентов от тока полной нагрузки двигателя.

    Максимальная токовая защита параллельной цепи для питания параллельной цепи этот мотор:

    Поскольку двигатель мощностью 25 л.с. имеет номинальный ток полной нагрузки 68 ампер (NEC Таблица 43 0-150),

    68 x 300% = 204 ампера

    Раздел 240-6 не показывает 204 ампера в качестве стандартного номинала предохранителя.Однако Раздел 430-52 разрешает использование предохранителя следующего большего размера. если рассчитанный размер не является стандартным. В этом случае 200 ампер следует попытаться. Таким образом, три предохранителя без задержки на 200 ампер могут использоваться в качестве защиты параллельной цепи для этого двигателя.

    Средства отключения

    Согласно таблице для предохранительных выключателей на рис. 2 1–3, отключающие Средство для двигателя мощностью 25 л.с. - это предохранительный выключатель мощностью 25 л.с., 200 ампер, в котором установлены предохранители на 200 ампер.

    Предохранители с выдержкой времени могут быть установлены в выключатели безопасности. В этом примере 175% x 68A = 11 9A. 125 предохранителей являются следующим по величине размером и могут использоваться по исключениям к 430-52. Аварийный выключатель будет таким же размер.

    Защита от перегрузки по току (перегрузка двигателя и параллельной цепи Защита)

    Защита от перегрузки по току состоит из трех магнитных перегрузок. находится в пусковом компенсаторе.Согласно паспортной табличке, мотор имеет номинальный ток полной нагрузки 64 ампера. Текущая настройка магнитные блоки перегрузки настроены на срабатывание на

    64 x 125% = 80 ампер (ток отключения)

    ФИЛИАЛ ЦЕПЬ 3

    Третья ответвленная цепь питает трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором. Данные на заводской табличке этого двигателя следующие:

    Асинхронный двигатель с фазным ротором

    Вольт 230

    Этап 3

    Частота 60 Гц

    Амперы статора 54

    Ампер ротора 60

    20 л.с.

    Температурный режим 40 градусов Цельсия

    Размер проводника (статор)

    Для определения сечения проводников используется следующая процедура. параллельной цепи, питающей 20-сильный двигатель.

    а. Двигатель мощностью 20 л.с. имеет номинальный ток полной нагрузки 54 ампера. В соответствии согласно разделу 430-22 (a) NEC и таблице 430-150, 54 x 125% = 67,5 ампер

    г. В таблице 310-1 6 указано, что проводник № 4 типа TW, THW, THHN (70 амперы).

    г. Таблицы C1 раздела C показывают, что три проводника № 4 TW или THW или THHN может быть установлен в кабелепровод диаметром 1 дюйм.

    ПРИМЕЧАНИЕ: Статья 300-4F (c) требует, чтобы проводники размера № 4 или в корпус большего размера необходимо установить изолирующую втулку или эквивалент. установлен на водоводе.

    Защита параллельной цепи двигателя

    Асинхронный двигатель с фазным ротором мощностью 20 л.с. запускается с помощью Поперечный магнитный выключатель двигателя. Этот пускатель двигателя применяет номинальное трехфазное напряжение на обмотку статора. Предусмотрен контроль скорости с помощью ручного барабанного контроллера, используемого в роторе или вторичной цепи. Все сопротивления контроллера вставляется в цепь ротора, когда мотор запускается. В результате пусковой ток двигателя меньше, чем если бы двигатель запускался на полном напряжении.

    МТЗ в параллельной цепи асинхронного двигателя с ротором согласно Таблице 430-152 Кодекса не должно превышать 150 процентов от рабочий ток двигателя при полной нагрузке.

    Максимальная токовая защита параллельной цепи для питания параллельной цепи этот мотор:

    Ток полной нагрузки равен 54 А для двигателя с фазным ротором мощностью 20 л.с.

    54 x150% = 81 ампер

    Раздел 240-6 не показывает 81 ампер в качестве стандартного предохранителя.Статья 430-52 позволяет использовать следующий больший размер. Следует выбрать предохранитель на 90 А.

    Средства отключения

    Согласно таблице для предохранительных выключателей на рис. 14-3, отключающие Средство для двигателя мощностью 20 л.с. - это аварийный выключатель на 25 л.с., 200 ампер. Редукторы должен быть установлен в этот выключатель для установки требуемых 90-амперных предохранителей. для защиты параллельной цепи двигателя. Из-за двойного рейтинга эти предохранительные выключатели, допустимо использовать выключатель на 100 ампер, имеющий максимальный рейтинг 30 лс.В этом случае стандартная 90-амперная безвременная задержка могут быть установлены предохранители или предохранители с выдержкой времени на 90 ампер.

    Защита от перегрузки по току (защита двигателя)

    Максимальная токовая защита состоит из трех тепловых перегрузок. блоки, расположенные в пускорегулирующем аппарате магнитного двигателя (за исключением указано в примечании после таблицы 430-3 7). Согласно паспортной табличке, двигатель имеет номинальный ток полной нагрузки 54 ампера.Номинальная поездка ток каждого теплового агрегата:

    54 x125% = 67,5 ампер

    Размер проводника (ротор)

    Обмотка ротора асинхронного двигателя с фазным ротором мощностью 20 л.с. 60 ампер. Следующая процедура используется для определения размера проводники вторичной цепи от контактных колец ротора к барабану контроллер.

    а. Раздел 430-23 (а) требует, чтобы проводники, соединяющие вторичный асинхронного двигателя с фазным ротором к его контроллеру имеют токоведущий мощность не менее 125 процентов вторичного тока полной нагрузки мотор для продолжительного режима.

    60 x125% = 75 ампер

    г. Таблица 310-1 6 показывает, что несколько типов медных проводников могут могут использоваться: № 3 Тип TW, Тип THW или Тип THHN, при условии, что заделки 60 °.

    г. Таблица C1 раздела C показывает, что три проводника TW № 3 могут быть установлен в кабелепровод диаметром 1¼ дюйма. Требуется 1¼-дюймовый кабелепровод, если три Используются проводники № 3 THW. Требуется 1-дюймовый кабелепровод для трех No. 3 провода THHN.

    ПРИМЕЧАНИЕ: Статья 300-4F (c) требует использования изоляционных втулок или аналогичных. на всех кабелепроводах, содержащих проводники №Вход 4 размера и больше вольеры. Если резисторы установлены вне регулятора скорости, текущая емкость проводов между контроллером и резисторами не должно быть меньше значений, указанных в таблице 430-23 (c).

    Например, ручной регулятор скорости, используемый с ротором мощностью 20 л.с. асинхронный двигатель должен использоваться для интенсивной периодической работы. Раздел 430-23 (c) требует, чтобы проводники, соединяющие резисторы с регулятором скорости иметь допустимую нагрузку не менее 85 процентов номинального тока ротора.

    60 x 85% = 51 ампер

    Таблица 310-1 6 показывает, что 51 ампер может безопасно переноситься с помощью № 6. провод. В результате температуры, возникающие в месте расположения резистора являются важным соображением.

    Раздел 430-32 (d) гласит, что вторичные цепи индукции с фазным ротором двигатели, включая проводники, контроллеры и резисторы, должны рассматриваться как защита от перегрузки за счет максимальной токовой защиты во время работы двигателя в первичных цепях или цепях статора, поэтому нет защиты от перегрузки по току необходимо во вторичном контуре ротора.

    ГЛАВНЫЙ ФИДЕР

    Когда по проводам фидера питаются два или более двигателей, требуется размер провода определяется согласно правилам Кодекса. Раздел 430-24 Кодекса гласит: что питатель должен иметь допустимую нагрузку не менее 125 процентов ток полной нагрузки двигателя с наивысшей номинальной мощностью плюс сумма номинальных значений тока полной нагрузки остальных двигателей в группе. Ток полной нагрузки двигателя взят из таблицы 430-150 NEC.

    Двигатель с наибольшим рабочим током при полной нагрузке - это двигатель мощностью 25 л.с. Этот двигатель имеет номинальный ток полной нагрузки 68 ампер. Главный питатель размер, то в соответствии с разделом 430-24, составляет:

    68 x 125% = 85 ампер

    Тогда: 85 + 54 + 28 = 167 ампер.

    Таблица 310-1 6 показывает, что медные проводники № 4/0 типа TW или THHN может использоваться при использовании заделки 600.

    Таблица C1 раздела C показывает, что три No.Возможна установка проводников 4/0 TW в 2-дюймовом кабелепроводе. Три проводника № 4/0 THHN могут быть установлены в 2-дюймовый канал.

    Защита главного фидера от короткого замыкания

    Раздел 430-62 (а) гласит, что питатель, который питает двигатели, должен быть с максимальной токовой защитой. Максимальная токовая защита фидера не должен быть больше, чем наибольший номинальный ток параллельной цепи. защитное устройство для любого двигателя из группы, согласно Таблице 430-152, плюс сумма токов полной нагрузки других двигателей группы.

    Ответвительная цепь, питающая двигатель мощностью 25 л.с., имеет наибольшее значение максимального тока. защита. Это значение, как определено из таблицы 430-152, составляет 170 ампер. (68 x 300 или 200 ампер.)

    Номинальный ток полной нагрузки двигателя мощностью 20 л.с. составляет 54 ампера, а номинальный ток номинальный ток полной нагрузки двигателя мощностью 10 л.с. составляет 28 ампер. Размер предохранители, устанавливаемые в цепи главного фидера, не должны быть больше чем сумма 200 + 54 + 28 = 282 ампер.

    Поэтому для фидера используются три плавких предохранителя на 250 ампер. схема. Эта процедура должна соответствовать Примеру 8, раздел 9 Кодекса. Исключения могут быть сделаны, если предохранители не позволяют двигателю для запуска или запуска.

    Основные средства отключения

    Раздел 430-1 09 перечисляет несколько исключений из постановления о том, что отключение средством должен быть выключатель цепи двигателя, рассчитанный в лошадиных силах, или цепь выключатель.Средства отключения должны иметь грузоподъемность не менее 115 процентов от суммы номинальных значений тока двигателей, Раздел 430-110 (c1 и 2). Следовательно, предохранители на 250 ампер, необходимые для защиты от сверхтока. Защита главного фидера установлена ​​в предохранителе на 400 ампер.

    Типы и размеры проводов подбираются в зависимости от температуры окружающей среды в месте. установки и экономики всей установки, такой как минимальный размер трубы, стоимость сечения проводов и стоимость рабочей силы для установки различных вариантов.

    РЕЗЮМЕ

    Установка двигателя - один из самых сложных расчетов для выполнения и получения всех компонентов в правильном месте, в правильном месте и в правильном месте. размер. Кодовая книга проведет вас по основным компонентам расчета. но вы должны знать, где искать и как применять правильные коды. Там Есть много аспектов для правильной установки, включая устройство подачи и устройство подачи защита, защита ответвлений и ответвлений, сечения проводов и перегрузки по току защита, максимальная токовая защита и защита вторичной цепи.

    ВИКТОРИНА ОБЗОРА

    Фидерная цепь питает три ответвленные цепи двигателя. Отводная цепь двигателя № 1 имеет нагрузку, состоящую из асинхронного двигателя со следующей паспортной табличкой данные:

    № 1:

    Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

    230 В

    3 фазы

    5 л.с.

    15 Ампер

    60 Гц

    Код классификации D

    Температурный диапазон 40 ° Цельсия

    № цепи электродвигателя ответвления.2 имеет нагрузку, состоящую из асинхронного двигателя. со следующими данными паспортной таблички: (Этот двигатель оснащен автотрансформатором пусковой компенсатор.):

    № 2:

    Асинхронный двигатель с фазным ротором

    230 В

    3 фазы

    7,5 л.с.

    40 Ампер

    60 Гц

    Код классификации F

    Температурный диапазон 40 ° Цельсия

    № цепи электродвигателя ответвления.3 имеет нагрузку, состоящую из индуктора с фазным ротором. двигатель со следующими данными паспортной таблички:

    Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

    230 В

    3 фазы

    15 л.с.

    22 Амперы статора

    26 Ампер ротора

    60 Гц

    Температурный диапазон 40 ° Цельсия

    1.См. Следующую схему.

    а. Определите защиту от перегрузки в амперах, необходимую для электродвигатель в параллельной цепи №1.

    г. Определите подходящий размер провода (TW). (Вставьте ответы в диаграмма.)


    Рис. Q1 ПРИНЯТЬ СОЕДИНЕНИЯ ДЛЯ ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ СДЕЛАНЫ; МАГНИТНЫЙ ПУСКАТЕЛЬ ДВИГАТЕЛЯ НА ПРОТЯЖЕНИИ

    2. См. Следующую схему.

    а. Определите защиту от перегрузки в амперах, необходимую для электродвигатель в параллельной цепи No.2.

    г. Определите подходящий размер медных проводов TW. Примечание что в этой цепи запущен асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 15 л.с. с помощью пускового компенсатора.

    (Вставьте ответы в схему.)


    ил. 2 квартал

    3. См. Следующую схему.

    а. Определите защиту от перегрузки в амперах, необходимую для электродвигатель в параллельной цепи №3.

    г.Определите подходящий размер медных проводников. (Вставлять ответы на схеме.)

    г. Определите сечение проводников, необходимых для вторичной цепи. асинхронного двигателя с фазным ротором в параллельной цепи №3. или цепь ротора проходит между контактными кольцами намотанного ротора и регулятор скорости. Укажите размер кабелепровода. Используйте провода TW.


    ил. 3 квартал

    4.См. Следующую схему.

    а. Определите номинальный ток предохранителей в амперах (без выдержки времени). используется в качестве защиты от перегрузки для главной цепи фидера, показанной на схеме.

    г. Определите размер провода TW для главного выключателя фидера. (Вставлять ответы на схеме.)


    ил. 4 квартал

    5. См. Следующую схему.

    а. Используя медные проводники типа 1W, определите размер проводов и кабелепровода, необходимых для основной цепи фидера, которая питает три ответвленные цепи двигателя.Укажите размеры на схеме.

    г. Определите номинал предохранителей в амперах, необходимых для пусковой перегрузки. защита каждой из параллельных цепей.

    Цепь двигателя № 1 ______

    Цепь двигателя № 2 ______

    Цепь двигателя № 3 ______

    (Вставьте ответы в схему.)

    г. Используя медные проводники типа 1W, определите размер жесткого кабелепровода. требуется для каждой из трех цепей.

    Цепь двигателя № 1 _____

    Цепь двигателя № 2 _____

    Цепь двигателя № 3 _____

    (Вставьте ответы в схему.)


    ил. q5

    Разработка стартера с системами защиты для трехфазного асинхронного двигателя

    Сообщается о частом сгорании обмоток трехфазных асинхронных двигателей. Первыми симптомами, наблюдаемыми до возгорания обмоток, были увеличение рабочего тока и повышение температуры.Система защиты и управления асинхронным двигателем была спроектирована, разработана и сконструирована для уменьшения проблемы сгорания обмотки за счет раннего обнаружения и отключения питания, если проблема не устраняется. Он оказался эффективным, надежным, долговечным и прочным. Эта система является стимулом для нигерийских промышленников, поскольку она сокращает случаи возгорания асинхронных двигателей и, как следствие, время простоя и затраты. Система дешевая и проста в ремонте и обслуживании, поскольку детали и компоненты, используемые в конструкции, доступны на месте.

    1. Введение

    Асинхронные двигатели - это высоконадежные, прочные и эффективные машины для нескольких промышленных применений [1–3]. Однако двигатели подвержены трем классам неисправностей: механическим, электрическим и неисправностям, связанным с окружающей средой. Связанные с электричеством неисправности асинхронных двигателей возникают в результате обрыва фазы, несбалансированного напряжения или тока питания, изменения чередования фаз, замыкания на землю, перегрузки, поломки шин и концевого кольца, нарушения изоляции и коротких замыканий [4].Большинство этих неисправностей приводят к перегоранию обмоток. Частое сгорание обмоток асинхронных двигателей должно быть серьезной угрозой для малых и средних производств, которые используют двигатели в качестве первичных двигателей для производства, а также технологического оборудования [1]. При попытке перемотать или заменить сгоревшие двигатели теряется много полезного времени и ресурсов. В [3] сообщалось, что двигатели с перемоткой назад имеют пониженную мощность и низкий КПД, что может привести к длительным потерям энергии и мониторингу.О потере эффективности 0,5–0,7% сообщалось в [5]. Хотя влияние перемотки на КПД двигателя кажется незначительным, в процессе возникают простои, необходимые для рассмотрения, а также дополнительные расходы. Следовательно, необходимо свести к минимуму случаи перегорания обмоток.

    Два симптома очевидны до того, как обмотки асинхронного двигателя могут сгореть, а именно, увеличение рабочего тока и температуры [6]. Защита от чрезмерного рабочего тока может быть достигнута с помощью реле перегрузки.

    Избыточная температура увеличивает скорость разрушения изоляции обмоток двигателя, ухудшения качества смазки и выхода подшипников из строя [7]. Выгорание обмоток двигателя происходит из-за нарушения изоляции, и каждые 10% повышения температуры сокращают срок службы изоляции на 50% [4]. Помимо сгорания обмоток, повышение температуры может привести к увеличению энергопотребления, снижению скорости и эффективности. Термическое напряжение, возникающее в результате чрезмерной температуры, в значительной степени способствует снижению производительности и срока службы асинхронных двигателей [8].Таким образом, возникает необходимость защиты двигателя от чрезмерных температур. В результате в рамках данного исследования был разработан и реализован электронный пускатель двигателя, способный защитить двигатель от экстремальных температур.

    2. Теоретическая модель влияния температуры на обмотки двигателя

    Защита индукции от теплового напряжения, возникающего в результате чрезмерной температуры, является обязательной для непрерывной и надежной работы. В результате Национальная ассоциация производителей электрооборудования установила допустимые пределы рабочих температур в зависимости от классов (Y, A, E, B, F и H) изоляции обмотки статора [9].В [10] сообщалось, что современные двигатели производятся с классом допуска F.

    Двигатели класса F

    обычно рассчитаны на работу с максимальной температурой охлаждающей жидкости 40 ° C и максимальным повышением температуры до 100 ° C, что приводит к потенциальной максимальной температуре обмотки 140 ° C [11].

    Эксплуатация двигателя сверх максимального значения не вызовет немедленного отказа, а скорее приведет к сокращению срока службы этого двигателя [12]. Общее практическое правило, применяемое к деградации изоляции, заключается в том, что при повышении температуры на каждые 10 ° C ожидаемый срок службы уменьшается вдвое, поскольку сопротивление обмотки ( R T ) увеличивается с увеличением температуры [9]: где R o = сопротивление материала при комнатной температуре, α = коэффициент линейного расширения и t = температура.

    Кроме того, мощность, рассеиваемая в обмотках, представляет собой потери в меди, которые пропорциональны квадрату тока и сопротивлению обмотки R T согласно [13]

    Увеличение тока на 10% при вытяжке приведет к увеличению потерь в меди на 21% и, следовательно, к увеличению повышения температуры на 21%, что составляет 21 ° C для двигателя класса F. Это примерно соответствует сокращению срока службы до четверти от ожидаемого. Это показывает, что чрезмерная температура влияет на срок службы двигателя.

    Кроме того, КПД () двигателя не снижается, поскольку где P 1 = выходная мощность и P 2 = выходная мощность (P 1 ) + мощность убыток ( P L ).

    Комбинированная система управления и защиты была разработана для защиты асинхронного двигателя от этих проблем, чтобы можно было полностью гарантировать его срок службы.

    3. Конструкция системы

    Конструкция системы включает следующие подразделения: (i) Стартер (ii) Блок питания постоянного тока для схемы управления (iii) Измерение температуры и кондиционирование (iv) Измерение и кондиционирование перегрузки по току (v) Блок управления вентилятором принудительного охлаждения (vi) Блоки задержки, отключения и индикации

    3.1. Стартер

    Существуют различные способы пуска асинхронного двигателя. Они варьируются от прямого включения, сопротивления, реактивного сопротивления первичной обмотки, автотрансформатора, запуска электродвигателей с контактным кольцом, звезды-треугольника и так далее. Для этой модели использовался асинхронный двигатель мощностью 1,5 кВт. Поскольку номинальная мощность меньше 3,75 кВт [14], был принят метод прямого включения в сеть.

    Электроэнергия подается на асинхронный двигатель через замыкание контактов главного контактора, как показано на Рисунке 1. Замыкание контактов выполняется путем подачи питания на катушку катушки контактора (подача на катушку полного переменного тока 220 В).


    Для эффективного управления двигателем, как показано на Рисунке 1, использовалась схема линии управления, показанная на Рисунке 2.


    Для подачи питания на катушку необходимо сформировать полную цепь путем нажатия нормально разомкнутой кнопки пуска и соединения нормально замкнутой кнопки останова и нормально замкнутых контактов реле автоматической остановки. При отпускании кнопки пуска цепь поддерживается удерживающим контактом главного подрядчика.

    Это, однако, можно размагнитить, нажав кнопку останова, чтобы разорвать цепь, или разомкнув контакт реле автоматической остановки.Это также откроет удерживающий контакт.

    3.2. Блок питания постоянного тока

    Блок питания состоит из понижающего трансформатора, кремниевых выпрямителей, электролитического емкостного фильтра, трехконтактных стабилизаторов интегральной схемы и индикатора включения питания. Компоненты были выбраны таким образом, чтобы выходное напряжение давало a + 12 В, 0 В и -12 В. Принципиальная схема источника питания показана на рисунке 3.


    3.3. Блок измерения и кондиционирования температуры

    В качестве датчика температуры использовался термистор с отрицательным температурным коэффициентом ( NTC ), резистивные свойства которого уменьшаются с повышением температуры.Для используемого термистора было получено соотношение температуры и сопротивления для 0–250 ° C. Причина этого в том, что это помогает дать представление о постоянном резисторе ( R ), который должен быть подключен последовательно с ним для образования сети с разделением напряжения, как показано на рисунке 4. Напряжение ( В a ) в точке подключения, согласно уравнению (4), изменяется в зависимости от изменения температуры: где R T - сопротивление термистора.


    Для дальнейшей обработки сигнала ( В, и ) использовался инструментальный усилитель, в котором напряжение ( В, , , ) подавалось на один вход, а опорное напряжение ( В) b ) устанавливается переменным резистором, подключенным к другому входу.

    Инструментальный усилитель представляет собой дифференциальный усилитель и имеет выходное напряжение, равное разнице между В, и , и опорным сигналом, умноженным на коэффициент усиления, где « м » - резистор регулировки усиления [9].

    Принципиальная схема датчика температуры и кондиционирования показана на Рисунке 4.

    3.4. Блок измерения и стабилизации сверхтока

    Малые трансформаторы тока были подключены к кабелю, по которому ток идет к двигателю (по одному на фазу). Трансформатор тока необходим, потому что ток, протекающий в нагрузку, слишком велик, чтобы его можно было использовать напрямую с блоком управления. Таким образом, трансформатор тока служит двойной цели - понижению тока, а также изоляции.

    Выход трансформатора тока пропорционален току, протекающему в нагрузке (асинхронный двигатель), и подключен к переменному резистору, используемому в качестве аттенюаторов, через диоды выпрямителя. Сигнал представляет собой пульсирующее напряжение постоянного тока, амплитуда которого пропорциональна току, потребляемому нагрузкой.

    Пиковые ослабленные значения пульсирующего постоянного напряжения сравниваются с предварительно установленным опорным напряжением, установленным В R 4, В R 5, и В R 6 с использованием операционных усилителей IC 7 a , IC 7 b , и IC 7 c в качестве компараторов.

    Выход операционных усилителей был подключен с помощью диодов для формирования схемы логического элемента ИЛИ. Конфигурация схемы показана на рисунке 5.


    3.5. Блок управления вентилятором принудительного охлаждения

    Блок вентилятора принудительного охлаждения использовался для управления скоростью вентилятора, который представляет собой небольшой двигатель переменного тока, пропорционально температуре асинхронного двигателя. Вентилятор питался от симистора (BT136). Затвор симистора запускался через (IC2) оптрон Diac-LED (MOC3010) [10].Светодиодная секция питалась от генератора, управляемого напряжением (ГУН), сконфигурированного с использованием монолитной интегральной схемы с таймером 555, подключенной в нестабильном режиме (автономный генератор) с частотой ( f ), указанной в [15] как

    .

    На клемму управляющего напряжения таймера 555 подавалось переменное напряжение от инструментального усилителя. Таким образом, когда температура двигателя начинает расти, скорость вентилятора принудительного охлаждения увеличивается. На рисунке 6 показана принципиальная схема этого устройства.


    3,6. Блоки задержки, индикатора и автоматического выключения

    Выход блока измерения температуры подключен к компаратору, настроенному с помощью IC1d. Выходное напряжение сравнивается с опорным напряжением, установленным В R3 . Если температура двигателя превышает установленное значение, выходной сигнал компаратора становится высоким.

    Выходы обоих датчиков были подключены к сети задержки, образованной R 18 и C 6 через диоды D 13 и D 15.

    Цепь задержки необходима для обеспечения периода пуска, когда протекает высокий пусковой ток.

    Напряжение на конденсаторе задержки ( C 6 ) снова сравнивается с фиксированным опорным напряжением, установленным на В R7

    . Мы используем компаратор, сконфигурированный из IC 7d , выход которого становится высоким, когда напряжение конденсатора превышает опорное напряжение.

    Механизм автоматического отключения - это нормально замкнутый контакт реле, который размыкается при обнаружении неисправности.Его может вызвать одно из двух условий неисправности (перегрузка по току или перегрев). Поэтому, чтобы оператор мог знать, что привело к отключению, был включен бистабильный мультивибратор и сконфигурирован с использованием интегральной схемы с таймером 555.

    Срабатывание мультивибратора обусловлено как выходом детектора неисправности, так и выходом задержки. В качестве логического элемента использовался триггер Шмитта И-НЕ с двумя входами (4093).

    Выходы бистабильных мультивибраторов объединены по схеме ИЛИ с использованием диодов D 17 и D 18 для смещения транзистора ( Q 1) для переключения реле для размыкания нормально замкнутого контакта на отключите двигатель автоматически.Принципиальная схема этого раздела показана на Рисунке 7, а на Рисунке 8 показана полная принципиальная схема системы.



    Расположение блока управления, вентилятора принудительного охлаждения и защищенного асинхронного двигателя показано на рисунке 9.


    4. Изготовление и тестирование

    Как видно из принципиальной схемы, просто и относительно В дополнение к другим местным материалам использовались доступные электронные дискретные и интегральные компоненты, которые можно приобрести в обычных магазинах электроники.Компоненты недорогих электронных дискретных и интегральных схем, используемые при реализации системы, включают диоды, операционные усилители, таймер 555, конденсаторы, транзисторы, резисторы, трансформаторы тока, термистор и другие компоненты, уже упомянутые в разделе 3. Система была собрана и протестированы, как показано на рисунках 10 и 11 соответственно.



    Чтобы проверить работоспособность системы, двигатель, используемый для тестирования, был загружен в три этапа. На первом этапе он был загружен на 50% от полной нагрузки и проработал шесть часов, в случае чего ни вентилятор, ни отключение по перегрузке не сработали.На втором этапе двигатель был загружен на 100%, при этом внешний охлаждающий вентилятор включился через тридцать восемь минут, когда температура достигла 920 ° C, и оставался включенным в течение двух часов без отключения по перегрузке. Наконец, двигатель был загружен выше полной допустимой нагрузки, в случае чего перегрузка сработала через сорок три секунды. Результаты показывают, что система может адекватно защитить асинхронные двигатели от перегрузки по току и чрезмерной температуры. Внешний вентилятор принудительного охлаждения помогал поддерживать температуру двигателя ниже нормальной рабочей температуры, тем самым предотвращая пробой изоляции медных проводников, используемых для обмоток.

    4.1. Влияние на стоимость

    Прототип, используемый для трехфазного асинхронного двигателя мощностью 1,5 кВт, по состоянию на июнь 2020 года стоит N6 780:00, что вполне доступно для малых и средних промышленников и бизнес-операторов.

    5. Заключение

    Система защиты и управления асинхронным двигателем была спроектирована, разработана и изготовлена.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *