Как подключить трехфазный электродвигатель к однофазной сети
В ремонтной и любительской практике очень часто возникает необходимость в использовании трехфазных электродвигателей для силового привода (станки, наждаки и другие устройства). Однако для их питания совсем не обязательно наличие трехфазной сети. Наиболее эф-
фективный способ пуска электродвигателя — это подключение третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор.
Чтобы двигатель с конденсаторным пуском работал нормально, емкость конденсатора должна меняться в зависимости от числа оборотов. Поскольку это условие трудно выполнимо, на практике управляют двигателем двухступенчато. Включают двигатель с расчетной (пусковой)емкостью конденсатора, а после его разгона пусковой конденсатор отключают, оставляя рабочий (рис.
1). Пусковой конденсатор отключают вручную переключателем В2.
Рабочая емкость конденсатора (в микрофарадах) для трехфазного двигателя определяется по формуле
если обмотки соединены по схеме «звезда» (рис.
если обмотки соединены по схеме «треугольник» (рис. 1,6). При известной мощности электродвигателя ток (в амперах) можно определить из выражения:
где Р — мощность двигателя, указанная в паспорте (на щитке), Вт; U — напряжение сети, В; cos ф — коэффициент мощности; n — КПД.
Конденсатор пусковой Сп должен быть в 1,5—2 раза больше рабочего Ср.
Рабочее напряжение конденсаторов должно быть в 1,5 раза больше напряжения сети, а конденсатор обязательно бумажным, например типа МБГО, МБГП и др.
Рис. 1. Соединение обмоток трехфазного двигателя при подключение к однофазной сети.
Для электродвигателя с конденсаторным пуском существует очень простая схема реверсирования. При переключении переключателя В1 (см. рис. 1) двигатель меняет направление вращения.
Эксплуатация двигателей с конденсаторным пуском имеет некоторые особенности. При работе электродвигателя вхолостую по обмотке, питаемой через конденсатор, протекает ток на 20—40% больше номинального.
При перегрузке двигатель может остановиться, тогда для его запуска необходимо снова включить пусковой конденсатор. Необходимо знать, что при таком включении мощность, развиваемая электродвигателем, составляет 50% от номинального значения. Все ли трехфазные электродвигатели могут быть включены в однофазную сеть?
В однофазную сеть могут быть включены любые трехфазные электродвигатели. Но одни из них в однофазной сети работают плохо, например двигатели с двойной клеткой короткозамкнутого ротора серии МА, а другие при правильном выборе схемы включения и параметров конденсаторов — хорошо (асинхронные электродвигатели серий А, АО, А02, Д, АОЛ, АПН, УАД).
Мощность используемых электродвигателей ограничивается величиной допустимых токов питающей сети.
Литература: В. Г. Бастанов. 300 практических советов, 1986г.
992
Принципы и технологии
- Схемы ламповых радиоприемников ЭКЛ-4 и ТЭСД-2 типа 1-V-2
- Четырехкаскадный радиоприемник на лампах 6КЗ, 6Н8С, 6П6С
- Приемник с фиксированной настройкой на волны 1734, 1141, 547 и 344 м
- Любительский УКВ приемник на девяти лампах 6Ж1П, 6Н2П, 6С1П, 6Ж3П
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети без потери мощности
Главная > Энергетика > Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети без потери мощности
Как известно, при включении трёхфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть, по распространенным конденсаторным схемам: «треугольник», или «звезда», мощность двигателя используется только наполовину (в зависимости от применяемого двигателя).
В предлагаемой статье описан метод подключения двигателя без потери мощности.
В различных любительских электромеханических станках и приспособлениях чаще всего используются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. К сожалению, трехфазная сеть в быту — явление крайне редкое, поэтому для их питания от обычной электрической сети любители применяют фазосдвигающий конденсатор, что не позволяет в полном объеме реализовать мощность и пусковые характеристики двигателя. Существующие же тринисторные «фазосдвигающие» устройства еще в большей степени снижают мощность на валу двигателей.
Вариант схемы устройства запуска трехфазного электродвигателя без потери мощности приведен на рис. 1.
Обмотки двигателя 220/380 В соединены треугольником, а конденсатор С1 включен, как обычно, параллельно одной из них. Конденсатору «помогает» дроссель L1, включенный параллельно другой обмотке. При определенном соотношении емкости конденсатора С1, индуктивности дросселя L1 и мощности нагрузки можно получить сдвиг фаз между напряжениями на трех ветвях нагрузки, равный точно 120°.
На рис. 2 приведена векторная диаграмма напряжений для устройства, представленного на рис. 1, при чисто активной нагрузке R в каждой ветви. Линейный ток Iл в векторном виде равен разности токов Iз и Ia, а по абсолютному значению соответствует величине Iф√3, где Iф=I1=I2=I3=Uл/R — фазный ток нагрузки, Uл=U1=U2=U3=220 В — линейное напряжение сети.
К конденсатору С1 приложено напряжение Uc1=U2, ток через него равен Ic1 и по фазе опережает напряжение на 90°.
Аналогично к дросселю L1 приложено напряжение UL1=U3, ток через него IL1 отстает от напряжения на 90°.
При равенстве абсолютных величин токов Ic1 и IL1 их векторная разность при правильном выборе емкости и индуктивности может быть равной Iл.
Сдвиг фаз между токами Ic1 и IL1 составляет 60°, поэтому треугольник из векторов Iл, Iс1 и IL1 — равносторонний, а их абсолютная величина составляет Iс1=IL1=Iл=Iф√3. В свою очередь, фазный ток нагрузки Iф=Р/ЗUL, где Р — суммарная мощность нагрузки.
Иными словами, если емкость конденсатора С1 и индуктивность дросселя L1 выбрать такими, чтобы при поступлении на них напряжения 220 В ток через них был бы равен Ic1=IL1=P/(√3⋅Uл)=P/380, показанная на рис.
1 цепь L1C1 обеспечит на нагрузке трехфазное напряжение с точным соблюдением сдвига фаз.
Таблица 1
| P, Вт | IC1=IL1, A | C1, мкФ | L1, Гн |
|---|---|---|---|
| 100 | 0.26 | 3.8 | 2.66 |
| 200 | 0.53 | 7.6 | 1.33 |
| 300 | 0.79 | 11.4 | 0.89 |
| 400 | 1.05 | 15.2 | 0.67 |
| 500 | 1.32 | 19.0 | 0.53 |
| 600 | 1.58 | 22.9 | 0.44 |
| 700 | 1.84 | 26.7 | 0.38 |
| 800 | 2.11 | 30.5 | 0.33 |
| 900 | 2.37 | 34.3 | 0.30 |
| 1000 | 2.63 | 38.1 | 0.27 |
| 1100 | 2.89 | 41. 9 | 0.24 |
| 1200 | 3.16 | 45.7 | 0.22 |
| 1300 | 3.42 | 49.5 | 0.20 |
| 1400 | 3.68 | 53.3 | 0.19 |
| 1500 | 3.95 | 57.1 | 0.18 |
В табл. 1 приведены значения тока Ic1=IL1. емкости конденсатора С1 и индуктивности дросселя L1 для различных величин полной мощности чисто активной нагрузки.
Реальная нагрузка в виде электродвигателя имеет значительную индуктивную составляющую. В результате линейный ток отстает по фазе от тока активной нагрузки на некоторый угол ф порядка 20…40°.
На шильдиках электродвигателей обычно указывают не угол, а его косинус — широко известный cosφ, равный отношению активной составляющей линейного тока к его полному значению.
Индуктивную составляющую тока, протекающего через нагрузку устройства, показанного на рис.
1, можно представить в виде токов, проходящих через некоторые катушки индуктивности Lн, подключенные параллельно активным сопротивлениям нагрузки
Из рис. 3,б видно, что поскольку ток через индуктивность противофазен току через емкость, катушки индуктивности LH уменьшают ток через емкостную ветвь фазосдвигающей цепи и увеличивают через индуктивную. Поэтому для сохранения фазы напряжения на выходе фазосдвигающей цепи ток через конденсатор С1 необходимо увеличить и через катушку уменьшить
Векторная диаграмма для нагрузки с индуктивной составляющей усложняется. Ее фрагмент, позволяющий произвести необходимые расчеты, приведен на рис. 4.
Полный линейный ток Iл разложен здесь на две составляющие: активную Iлcosφ и реактивную Iлsinφ.
В результате решения системы уравнений для определения необходимых значений токов через конденсатор С1 и катушку L1:
IC1sin30° + IL1sin30° = Iлcosφ, IC1cos30° — IL1cos30° = Iлsinφ,
получаем следующие значения этих токов:
IC1 = 2/√3⋅Iлsin(φ+60°), IL1 = 2/√3⋅Iлcos(φ+30°).
При чисто активной нагрузке (φ=0) формулы дают ранее полученный результат Ic1=IL1=Iл.
На рис. 5 приведены зависимости отношений токов Ic1 и IL1 к Iл от cosφ, рассчитанные по этим формулам Для (cosφ = √3/2 = 0,87) ток конденсатора С1 максимален и равен 2/√3Iл = 1.15Iл, а ток дросселя L1 вдвое меньше.
Этими же соотношениями с хорошей степенью точности можно пользоваться для типовых значений cosφ, равных 0,85…0,9.
Таблица 2
| P, Вт | IC1, A | IL1, A | C1, мкФ | L1, Гн |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 0.35 | 0.18 | 5.1 | 3.99 |
| 200 | 0.70 | 0.35 | 10.2 | 2.00 |
| 300 | 1.05 | 0.53 | 15.2 | 1.33 |
| 400 | 1.40 | 0.70 | 20.3 | 1.00 |
| 500 | 1.75 | 0. 88 | 25.4 | 0.80 |
| 600 | 2.11 | 1.05 | 30.5 | 0.67 |
| 700 | 2.46 | 1.23 | 35.6 | 0.57 |
| 800 | 2.81 | 1.40 | 40.6 | 0.50 |
| 900 | 3.16 | 1.58 | 45.7 | 0.44 |
| 1000 | 3.51 | 1.75 | 50.8 | 0.40 |
| 1100 | 3.86 | 1.93 | 55.9 | 0.36 |
| 1200 | 4.21 | 2.11 | 61.0 | 0.33 |
| 1300 | 4.56 | 2.28 | 66.0 | 0.31 |
| 1400 | 4.91 | 2.46 | 71.1 | 0.29 |
| 1500 | 5.26 | 2.63 | 76.2 | 0.27 |
В табл.
2 приведены значения токов IC1, IL1, протекающих через конденсатор С1 и дроссель L1 при различных величинах полной мощности нагрузки, имеющей указанное выше значение cosφ = √3/2.
Для такой фазосдвигающей цепи используют конденсаторы МБГО, МБГП, МБГТ, К42-4 на рабочее напряжение не менее 600 В или МБГЧ, К42-19 на напряжение не менее 250 В.
Дроссель проще всего изготовить из трансформатора питания стержневой конструкции от старого лампового телевизора. Ток холостого хода первичной обмотки такого трансформатора при напряжении 220 В обычно не превышает 100 мА и имеет нелинейную зависимость от приложенного напряжения.
Если же в магнитопровод ввести зазор порядка 0,2…1 мм, ток существенно возрастет, а зависимость его от напряжения станет линейной.
Сетевые обмотки трансформаторов ТС могут быть соединены так, что номинальное напряжение на них составит 220 В (перемычка между выводами 2 и 2′), 237 В (перемычка между выводами 2 и 3′) или 254 В (перемычка между выводами 3 и 3′).
Сетевое напряжение чаще всего подают на выводы 1 и 1′. В зависимости от вида соединения меняются индуктивность и ток обмотки.
В табл. 3 приведены значения тока в первичной обмотке трансформатора ТС-200-2 при подаче на нее напряжения 220 В при различных зазорах в магнитопроводе и разном включении секций обмоток.
Сопоставление данных табл. 3 и 2 позволяет сделать вывод, что указанный трансформатор можно установить в фазосдвигающую цепь двигателя с мощностью примерно от 300 до 800 Вт и, подбирая зазор и схему включения обмоток, получить необходимую величину тока.
Индуктивность изменяется также в зависимости от синфазного или противофазного соединения сетевой и низковольтных (например, накальных) обмоток трансформатора.
Максимальный ток может несколько превышать номинальный ток в рабочем режиме. В этом случае для облегчения теплового режима целесообразно снять с трансформатора все вторичные обмотки, часть низковольтных обмоток можно использовать для питания цепей автоматики устройства, в котором работает электродвигатель.
Таблица 3
| Зазор в магнитопроводе, мм | Ток в сетевой обмотке, A, при соединении выводов на напряжение, В | ||
|---|---|---|---|
| 220 | 237 | 254 | |
| 0.2 | 0.63 | 0.54 | 0.46 |
| 0.5 | 1.26 | 1.06 | 0.93 |
| 1 | — | 2.05 | 1.75 |
В табл. 4 приведены номинальные величины токов первичных обмоток трансформаторов различных телевизоров и ориентировочные значения мощности двигателя, с которыми их целесообразно использовать фазосдвигающую LC-цепь следует рассчитывать для максимально возможной нагрузки электродвигателя.
Таблица 4
| Трансформатор | Номинальный ток, A | Мощность двигателя, Вт |
|---|---|---|
| ТС-360М | 1.8 | 600…1500 |
| ТС-330К-1 | 1. 6 | 500…1350 |
| СТ-320 | 1.6 | 500…1350 |
| СТ-310 | 1.5 | 470…1250 |
| ТСА-270-1, ТСА-270-2, ТСА-270-3 | 1.25 | 400…1250 |
| ТС-250, ТС-250-1, ТС-250-2, ТС-250-2М, ТС-250-2П | 1.1 | 350…900 |
| ТС-200К | 1 | 330…850 |
| ТС-200-2 | 0.95 | 300…800 |
| ТС-180, ТС-180-2, ТС-180-4, ТС-180-2В | 0.87 | 275…700 |
При меньшей нагрузке необходимый сдвиг фаз уже не будет выдерживаться, но пусковые характеристики по сравнению с использованием одного конденсатора улучшатся.
Экспериментальная проверка проводилась как с чисто активной нагрузкой, так и с электродвигателем.
Функции активной нагрузки выполняли по две параллельно соединенных лампы накаливания мощностью 60 и 75 Вт, включенные в каждую нагрузочную цепь устройства (см рис.
1), что соответствовало общей мощности 400 Вт В соответствии с табл. 1 емкость конденсатора С1 составляла 15 мкф Зазор в магнитопроводе трансформатора ТС-200-2 (0,5 мм) и схема соединения обмоток (на 237 В) были выбраны из соображений обеспечения необходимого тока 1,05 А.
Измеренные на нагрузочных цепях напряжения U1, U2, U3 отличались друг от друга на 2…3 В, что подтверждало высокую симметрию трехфазного напряжения.
Эксперименты проводились также с трехфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором АОЛ22-43Ф мощностью 400 Вт. Он работал с конденсатором С1 емкостью 20 мкф (кстати, такой же, как и при работе двигателя только с одним фазосдвигающим конденсатором) и с трансформатором, зазор и соединение обмоток которого выбраны из условия получения тока 0,7 А.
В результате удалось быстро запустить двигатель без пускового конденсатора и заметно увеличить крутящий момент, ощущаемый при торможении шкива на валу двигателя.
К сожалению, провести более объективную проверку затруднительно, поскольку в любительских условиях практически невозможно обеспечить нормированную механическую нагрузку на двигатель.
Следует помнить, что фазосдвигающая цепь — это последовательный колебательный контур, настроенный на частоту 50 Гц (для варианта чисто активной нагрузки), и без нагрузки подключать к сети эту цепь нельзя.
ac — Твердотельный аналоговый фазовращатель
\$\начало группы\$
У меня есть один источник A/C, который я хотел бы сдвинуть по фазе на три разные фразы, смещенные на 120 градусов, в результате чего получится примерно следующее:
Я видел в реальном мире, как люди делают этот тип преобразования путем питания однофазного двигателя в трехфазный генератор. Я хотел бы найти способ сделать это, используя только твердотельные компоненты; Я не вижу причин, почему это невозможно (если это невозможно, скажите, пожалуйста, почему!)
Итак, я хотел бы разработать отдельные схемы «PS1», «PS2» и «PS3». Мне повезло с фазосдвигающим напряжением с использованием конденсаторов (глупый пример), но я не смог понять математику, как рассчитать правильные размеры конденсатора (или катушки индуктивности), чтобы это работало.
Кажется, что простая смена на 120 должна быть осуществима, но я застрял. Как должна выглядеть простая схема фазового сдвига на 120 градусов? С какой математикой я должен возиться, чтобы рассчитать размеры компонентов?
- переменный ток
- трехфазный
- двухфазный
- двухфазный
\$\конечная группа\$
6
\$\начало группы\$
Однажды я сконструировал испытательное оборудование (PSA-100), которое требовало возможности регулировки фазового угла выходного напряжения в диапазоне 0–360 градусов по отношению к опорному току или напряжению, а также номинально обеспечивало три фазы на 120 градусов друг к другу, но также варьируются между ними. Он использовал интегратор и усилитель с регулируемым напряжением, чтобы обеспечить 9фазовый сдвиг 0 градусов и два инвертирующих усилителя для получения 180 градусов и 270 градусов.
Сигналы 120 и 240 градусов были получены из этих эталонов с использованием соответствующих номиналов резисторов, а весь трехфазный выход был сдвинут в диапазоне 0-360 градусов с помощью синусоидального/косинусоидального потенциометра.
Это может проиллюстрировать принцип для 30 и 60 градусов:
\$\конечная группа\$
2
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
Анализ механизма двухфазной работы трехфазного двигателя на основе конденсаторного метода фазового сдвига
Заголовки статей
BLDCM Коммутационный крутящий момент Оптимизация стратегии Ripple
стр.2039
Исследование метода калибровки трехфазного интеллектуального счетчика
стр. 2043
Исследование коротковолновой круговой адаптивной защиты от помех
стр.2049
Исследование контроля заряда и разряда литиевой батареи большой емкости при использовании в спасательной капсуле
стр.
2054
Анализ механизма двухфазной работы трехфазного двигателя на основе метода фазового сдвига конденсатора
стр. 2058
Исследование ККМ на основе повышающего преобразователя
стр. 2063
Многоцелевой оптимальный поток мощности с переходными ограничениями устойчивости
стр.2067
Анализ усталостной долговечности при случайных вибрациях на основе флуктуационного ветра антенной конструкции
стр. 2072
Анализ и оптимизация механизма DRX для энергосбережения в LTE
стр.
2076
Главная Прикладная механика и материалы Прикладная механика и материалы Vols. 556-562 Анализ двухфазного механизма действия…
Предварительный просмотр статьи
Аннотация:
При отсутствии трехфазного источника питания однофазная работа трехфазного асинхронного двигателя при использовании однофазного источника питания имела определенное практическое значение. В этой статье, использованный метод симметричных компонентов проанализировал систему асимметричных цепей двигателя, напряжение и ток трехфазных обмоток статора разложили на три группы симметричных компонентов положительной, отрицательной и нулевой последовательности. Проанализирована теория и выведена формула конденсаторного метода фазового сдвига, решена проблема пускового момента, предложено добавить пусковые конденсаторы и выведено оптимальное значение пускового конденсатора. Наконец, однофазная работа трехфазного асинхронного двигателя моделируется и проверяется программным обеспечением для моделирования.
Доступ через ваше учреждение
Вас также могут заинтересовать эти электронные книги
Предварительный просмотр
* — Автор, ответственный за переписку
Рекомендации
[1] Отто Дж. М. Смит. Высокоэффективный однофазный двигатель[J]. Транзакция IEEE по преобразованию энергии. 1992, 7 (3): 560-569.
Академия Google
[2]
Набиль А.
Ахмед. Трехфазный асинхронный двигатель, работающий от однофазной сети с конденсатором с электронным управлением. Исследования электроэнергетических систем. 2005, 73: 121-128.
DOI: 10.1016/j.epsr.2004.06.007
Академия Google
[3] A Tozune, DEng. Сбалансированная работа трехфазного асинхронного двигателя с несимметричными обмотками статора, подключенного к однофазной сети [J]. РАЗБИРАТЕЛЬСТВО IEE-B. 1991, 138(4): 167-174.
DOI: 10.1049/ip-b.1991.
0021
Академия Google
[4] Альшамасин, Махди Салман. Управление торможением нулевой последовательности для трехфазного асинхронного двигателя, работающего от однофазной сети с регулируемым конденсатором. Журнал прикладных наук [J]. 2012, 24(12): 2616-2620.
DOI: 10.3923/jas.2012.2616.2620
Академия Google
[5]
Аль-Кандари, Ахмад М. Ахмед, Набиль А. Трехфазный асинхронный двигатель с конденсаторным питанием и электронной коммутацией, работающий от однофазного источника питания.