Пуск с понижением напряжения
Подходит для запуска электродвигателя высокой мощности, но так же оптимален для аналогов средней, если напряжение в рабочей сети не позволяем разогнать мотор с помощью прямого пуска.
Для понижения напряжения существует три способа:
- Переключение намоток статора с треугольника (нормальная схема) на звезду (пусковая схема). Запуск начинается со звезды, а при достижении номинальной частоты происходит переключение на треугольник. При этом напряжение, питающее фазы статорных обмоток, падает в 1,73 раз. Это позволяет уменьшиться во столько же раз фазным токам, а линейные сокращаются втрое.
- Запуск с добавочным сопротивлением, приводящим к падению вольтажа на статорной обмотке (рисунок а). На момент пуска в электроцепь включают реакторы или резисторы (реактивное и активное сопротивление соответственно).
- Пуск с подключением через трансформатор понижающего типа с несколькими автоматически переключаемыми ступенями (рисунок б).
Главное преимущество – возможность разгона двигателя почти при том же напряжении, которое необходимо для нормальной работы. К недостаткам относится лишь падение Мп и Ммакс (максимальный момент). Эти величины прямо пропорционально зависят от напряжения: чем меньше Вольт, тем меньше моменты. Поэтому с нагрузкой мотор не запустится.
Выбираем автоматический выключатель и пусковое устройство.
Прежде чем заняться подключением двигателя, давайте подберем пускорегулирующую аппаратуру. Современная промышленность выпускает огромное количество автоматов для защиты электродвигателя. Купив такой прибор, можно сразу отбросить вопросы по дальнейшему выбору.
Это интересно — «Способы крепления светильников».
Единственное, что придется сделать — рассчитать аппарат по номинальному току. Вычисляется по формуле: для трехфазной сети — I = Р/ Un*1 .73*n*cosф, и для однофазной — I = Р/ Un*cosф, где Р – мощность электромотора, Un – рабочее напряжение, n – его КПД (как правило, есть в паспорте на изделие, обычно 0,85), а cosф – коэффициент мощности (можно найти в паспорте, для электромоторов, обычно, он равен 0,85). Далее получив результат, умножаем его на температурный коэффициент (это примерно 1,2). Из этого следует, что если, к примеру, мы имеем двигатель 1кВт – то его номинальный ток получится 2,1А для 380в и 6,3А для 220в. Подбираем автоматические выключатели (АВ) с ближайшими параметрами на увеличение. Хорошо зарекомендовали себя автоматы защиты двигателя с встроенным тепловым реле производства Moeller, ABB, Schneider Electric. Но есть одно «НО», они достаточно дорогие.
Поэтому, исходя из финансовых вопросов, берем обычный модульный АВ с характеристикой «С». Однако, к нему еще необходимо тепловое реле (теплушка). Самым оптимальным вариантом будет выбор ПМЛ-1220. И наконец, давайте сами соберем это устройство, тем более, что в нем нет ничего сложного. Нам понадобится: кроме АВ, модульный или просто контактор с 4 нормально-разомкнутыми контактами. Теплушка и две кнопки без фиксации (по одной с нормально-разомкнутыми нормально-замкнутым контактами). Дальше делаем как представлено ниже.
Принцип действия частотного преобразователя
Эффективное и качественное управление асинхронными электродвигателями стало возможно за счет использования совместно с ними частотных преобразователей. Общая конструкция представляет собой частотно-регулируемый привод, который позволил существенно улучшить технические характеристики машин и механизмов.
В качестве управляющего элемента данной системы выступает преобразователь частоты, основной функцией которого является изменение частоты питающего напряжения. Его конструкция выполнена в виде статического электронного узла, а формирование переменного напряжения с заданной изменяемой частотой осуществляется на выходных клеммах. Таким образом, за счет изменения амплитуды напряжения и частоты регулируется скорость вращения электродвигателя.
Управление асинхронными двигателями осуществляется двумя способами:
- Скалярное управление действует в соответствии с линейным законом, согласно которому амплитуда и частота находятся в пропорциональной зависимости между собой. Изменяющаяся частота приводит к изменениям амплитуды поступающего напряжения, оказывая влияние на уровень крутящего момента, коэффициент полезного действия и коэффициент мощности агрегата. Следует учитывать зависимость выходной частоты и питающего напряжения от момента нагрузки на валу двигателя. Для того чтобы момент нагрузки был всегда равномерным, отношение амплитуды напряжения к выходной частоте должно быть постоянным. Данное равновесие как раз и поддерживается частотным преобразователем.
- Векторное управление удерживает момент нагрузки в постоянном виде во всем диапазоне частотных регулировок. Повышается точность управления, электропривод более гибко реагирует на изменяющуюся выходную нагрузку. В результате, момент вращения двигателя находится под непосредственным управлением преобразователя. Нужно учитывать, что момент вращения образуется в зависимости от тока статора, а точнее – от создаваемого им магнитного поля. Под векторным управлением фаза статорного тока изменяется. Эта фаза и есть вектор тока осуществляющий непосредственное управление моментом вращения.
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.
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:
А чтобы найти активную мощность применим следующую формулу:
где cosф- коэффициент мощности, n- КПД
Из формулы активной мощности выразим ток:
где cosф- коэффициент мощности, n- КПД
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.
Подключение звездой
В этом случае концы обмоток статора соединяются вместе в одной точке с помощью специальной перемычки. Трехфазное напряжение подается на их начала. Таким образом, на фазной обмотке напряжение будет 220в, а линейное напряжение между двумя оставшимися фазными обмотками – 380в.
Подключение трехфазных двигателей с питающим напряжением 220/127в к стандартным однофазным сетям выполняется только по типу звезды, в противном случае агрегат быстро придет в негодность. Также именно по данной схеме подключаются все электромоторы российского производства на 380в.
В целом подключение звездой обеспечивает более мягкий запуск двигателя и плавность его работы, давая также возможность перезагрузки. Поэтому двигатели средней мощности принято запускать по данной схеме. Однако следует учесть, что в этом случае трехфазный двигатель не сможет работать на полную мощность.
Определение схемы
Если не разобраться с тем, как соединяются между собой фазы обмоток, то включить устройство не удастся. В электродвигателях на 3 фазы соединение происходит в треугольник или звезду, иногда эти методы комбинируют между собой.
Все основные параметры устройства указаны на шильде, поэтому по ней чаще всего определяют возможности мотора. Помимо технических параметров там есть номинал рабочего напряжения. Среди обозначений есть параметры подключения двигателя на 220/380 В. Многое здесь зависит от производителя, иногда указывают обозначения сразу для треугольника и звезды, это предпочтительный вариант.
Шильд есть не на всех двигателях, иногда подключение электродвигателя на 380 В невозможно только потому, что информация с таблички стерлась. В этом случае схему узнают после открытия блока. Когда под крышкой находятся 6 выводов с клеммными соединениями, тип обмотки определить проще всего. Модели с тремя выводами и внутренним способом подключения доставляют больше проблем. Тут для получения информации придется полностью разобрать мотор.
Подключение треугольником
Обмотки соединяются последовательно в замкнутую ячейку, т.е. конец одной из них соединяется с началом следующей и т.д. Ряды контактов с клеммами располагаются так, чтобы они были смещены относительно друг друга (т.е. напротив вывода С6 (W2)помещается С1 (U1) и т.п.). Места соединения следует подключить к соответствующим фазам питающего напряжения. Линейное напряжение сети и напряжение на фазной обмотке равны 220в
Соединение треугольник гарантирует достижение максимальной мощности асинхронного электродвигателя (т.е. полной паспортной мощности, что в полтора раза больше, чем при соединении звездой), но при этом он подвержен большему нагреву и имеет большие значения пусковых токов. Это обусловлено конструктивными особенностями двигателей данного типа: ротор достаточно массивен и имеет большую инерционность, следовательно, когда он раскручивается, мотор работает в режиме перегрузки. Соответственно, двигатель может быстро выйти из строя. Однако если вам нужно подключить к электросети электромотор, произведенный в Европе и рассчитанный на номинальное напряжение 400/690, то это единственно правильный вариант.
Как подключить электродвигатель с 380 на 220В без конденсатора?
Как отмечалось выше, для пуска ЭД с короткозамкнутым ротором от сети с одной фазой чаще всего применяется конденсатор.
Именно он обеспечивает пуск устройства в первый момент времени после подачи однофазного тока. При этом емкость пускового устройства должна в три раза превышать этот же параметр для рабочей емкости.
Для АД, имеющих мощность до 3-х киловатт и применяемых в домашних условиях, цена на пусковые конденсаторы высока и порой соизмерима со стоимостью самого мотора.
Следовательно, многие все чаще избегают емкостей, применяемых только в момент пуска.
По-другому обстоит ситуация с рабочими конденсаторами, использование которых позволяет загрузить мотор на 80-85 процентов его мощности. В случае их отсутствия показатель мощности может упасть до 50 процентов.
Тем не менее, бесконденсаторный пуск 3-х фазного мотора от однофазной сети возможен, благодаря применению двунаправленных ключей, срабатывающих на короткие промежутки времени.
Требуемый момент вращения обеспечивается за счет смещения фазных токов в обмотках АД.
Сегодня популярны две схемы, подходящие для моторов с мощностью до 2,2 кВт.
Интересно, что время пуска АД от однофазной сети ненамного ниже, чем в привычном режиме.
Основные элементы схемы — симисторы и симметричный динистры. Первые управляются разнополярными импульсами, а второй — сигналами, поступающими от полупериода питающего напряжения.
Схема №1.
Подходит для электродвигателей на 380 Вольт, имеющих частоту вращения до 1 500 об/минуту с обмотками, подключенными по схеме треугольника.
В роли фазосдвигающего устройства выступает RC-цепь. Меняя сопротивление R2, удается добиться на емкости напряжения, смещенного на определенный угол (относительно напряжения бытовой сети).
Выполнение главной задачи берет на себя симметричный динистор VS2, который в определенный момент времени подключает заряженную емкость к симистору и активирует этот ключ.
Греется электродвигатель 220 и 380 Вольт, причины и способы их устранения
Схема №2.
Подойдет для электродвигателей, имеющих частоту вращения до 3000 об/минуту и для АД, отличающихся повышенным сопротивлением в момент пуска.
Для таких моторов требуется больший пусковой ток, поэтому более актуальной является схема разомкнутой звезды.
Особенность — применение двух электронных ключей, замещающих фазосдвигающие конденсаторы
В процессе наладки важно обеспечить требуемый угол сдвига в фазных обмотках
Делается это следующим образом:
- Напряжение на электродвигатель подается через ручной пускатель (его необходимо подключить заранее).
- После нажатия на кнопку требуется подобрать момент пуска с помощью резистора R
При реализации рассмотренных схем стоит учесть ряд особенностей:
- Для эксперимента применялись безрадиаторные симисторы (типы ТС-2-25 и ТС-2-10), которые отлично себя проявили. Если использовать симисторы на корпусе из пластмассы (импортного производства), без радиаторов не обойтись.
- Симметричный динистор типа DB3 может быть заменен на KP Несмотря на тот факт, что KP1125 сделан в России, он надежен и имеет меньше переключающее напряжение. Главный недостаток — дефицитность этого динистора.
Как подключить электродвигатель с 380 на 220 В?
Схема подключения трехфазного двигателя зависит от конструкции устройства, требуемых характеристик, имеющихся нагрузок. Обычно для этого используют конденсаторы, но определить их количество удается не всем, поэтому мы перечислим несколько доступных вариантов.
Конденсаторы
Для запуска устройства потребуется пусковой и рабочий конденсатор. Первый используется редко, поскольку за счет емкости увеличивается напряжение в обмотке и создается большое усилие.
На рисунке показано, что создается однофазное напряжение, которое концентрируется между несколькими конечными элементами. Двигатель соединяется с двумя обмотками, а третья проходит через переключатели, которые воздействуют на конденсаторы.
Включение двигателя с 380 на 220 В происходит в несколько этапов:
- После запуска устройства контакты SA1 и SA2 двигаются, поэтому по обмотке проходит ток.
- Если отпустить кнопку пуска, то другой контакт замкнется. Фаза сместится на конденсатор С1. Первый контакт разомкнется и С2 перестанет работать.
- Характеристики вернутся к номинальным значениям и двигатель заработает в обычном темпе.
В этом случае ротор вращается только в одну сторону, если используется сеть на 220 В. Для реверсивных движений придется поработать над точками подключения или выбрать другой метод.
Пускатель
При создании высокой пусковой и рабочей нагрузки лучше использовать контактор. Он защитит двигатель на 380 В от поломки и при этом зафиксирует требуемые показатели.
Включение происходит после нажатия пусковой кнопки. Она замыкает цепь и напряжение идет на основной конденсатор. Когда ток идет по катушке, то контакты К 1.1 и К 1.2 замыкаются. Первая пара используется для отключения электролинии, а вторая влияет на пусковую кнопку. После этого она отключается и цепь размыкается.
Реверс
В некоторых ситуациях используется не только прямое, но и обратное вращение двигателя, чтобы при подключении сохранялась последовательность смены напряжения. Некоторые вручную влияют на деталь, но это подходит только для единичных случаев. Когда менять направление требуется по несколько раз в час, проще всего предусмотреть автоматический реверс.
Для этого используется коммутатор с несколькими контактами, которые имеют обратную логику. Схему подбирают в зависимости от технических особенностей устройства. Некоторые используют для этого поворотный переключатель или тумблер, который ставят на место пусковой кнопки.
Схема остается такой же, как при включении конденсаторов. Разница заключается только в наличии двух положений у переключателя (SA). В дном из них напряжение передается с фазы на конденсатор, а во втором оно переходит от проводника. При использовании тумблера происходит чередование обмоток, за счет этого быстро появляется противоположное направление.
Без конденсаторов
Некоторые предпочитают подключать двигатель без каких-либо емкостных элементов. Для этого просто разводят полупроводниковые ключи транзистором, чтобы мощность оставалась стабильной.
После этого напряжение подключается к двум точкам мотора. Затем напряжение идет на третью точку и переходит на времязадающую цепочку. Интервал сдвига регулирует магазин сопротивления обычным бегунком, затем конденсатор пропускает сигнал на симистор. Если работа проходит на высоких оборотах, то используется два симистора и несколько времязадающих элементов.
Независимо от выбранного метода пусковая кнопка иногда перестает работать. Проблемы с ней возникают в 70% случаев, но для их решения достаточно почистить контакты, поскольку они подгорают при появлении высокого напряжения.
Подключение трехфазного двигателя к сети 380В
Различают две базовые схемы (видео и схемы в следующем подразделе статьи):
- треугольник,
- звезда.
Преимущество соединения треугольником – работа на максимальной мощности. Но при включении электродвигателя в намотках продуцируются высокие пусковые токи, опасные для техники. При подключении звездой пуск мотора плавный, поскольку токи при нем низкие. Но достичь максимальной мощности при этом не получится.
В связи с вышесказанным двигатели при питании от 380 Вольт соединяют только звездой. Иначе высокий вольтаж при включении треугольником способен развить такие пусковые токи, что агрегат выйдет из строя. Но при высокой нагрузке выдаваемой мощности может не хватать. Тогда прибегают к хитрости: запускают двигатель звездой для безопасного включения, а затем переключаются с этой схемы на треугольник для набора высокой мощности.
Треугольник и звезда
Перед тем, как рассмотрим эти схемы, условимся:
- У статора есть 3 обмотки, у каждой из которых – по 1 началу и по 1 концу. Они выведены наружу в виде контактов. Поэтому для каждой намотки их 2. Будем обозначать: обмотка – О, конец – К, начало – Н. На схеме ниже 6 контактов, пронумерованных от 1 до 6. Для первой обмотки начало – 1, конец – 4. Согласно принятым обозначениям это НО1 и КО4. Для второй обмотки – НО2 и КО5, для третьей – НО3 и КО6.
- В электросети 380 Вольт 3 фазы: A, B и C. Их условные обозначения оставим прежними.
При соединении обмоток электродвигателя звездой сначала соединяют все начала: НО1, НО2 и НО3. Тогда к КО4, КО5 и КО6 соответственно подают питание от A, B и C.
При подключении асинхронного электродвигателя треугольником каждое начало соединяют с концом намотки последовательно. Выбор порядка номеров обмоток произвольный. Может получиться: НО1-КО5-НО2-КО6-НО3-КО2 .
Соединения звездой и треугольником выглядят так:
Смотрите видео, которое поможет разобраться в способах соединения намоток.
Переходная схема
Для плавного включения электродвигателя 380 в 3х фазную электросеть и высокой отдачи мощности запускают его звездой. После разгона он автоматически переключается со схемы и начинает работать треугольником. Недостаток метода – невозможность смены направления вращения вала.
- Первый на схеме обозначен МП1 (магнитный пускатель 1). Он соединяет начала намоток статора НО1, НО2 и НО3 с фазами сети напряжением 380 Вольт: А, В и С.
- Второй пускатель – МП2. Он соединяет концы обмоток КО4, КО5 и КО6 с фазными проводами А, В и С треугольником.
- Третий пускатель – МП3. Необходим для соединения концов намоток с 3х фазной сетью звездой.
Принцип работы:
- Включается первый пускатель;
- Срабатывает реле времени, которое включает третий магнитный пускатель (пуск звездой);
- Через заданное время реле отключает третий и включает второй пускатель (работа треугольником).
Работу прекращают через размыкание МП1. При повторном запуске пункты 1-3 повторятся.
Комбинированное подключение
Эту функцию используют только для двигателей с соответствующей пометкой (Δ/Y), которая обозначает, что возможны оба варианта соединения. Запуск осуществляется при подключении звездой для уменьшения пускового тока, затем после набора номинальной частоты вращения переключение на треугольник происходит в автоматическом режиме. Таким образом мы получаем максимально возможную мощность на выходе.
Использование данного способа связано со скачками токов. При переключении между схемами происходит следующее: прекращается подача тока, снижается скорость вращения ротора (иногда достаточно резко), затем восстанавливается изначальная скорость вращения.
Обзор моделей
конденсатор CBB-60
Существует несколько популярных моделей, которые можно встретить в продаже.
Стоит отметить, что эти модели отличаются не по емкости, а по виду конструкции:
- Металлизированные полипропиленовые варианты исполнения марки СВВ-60. Стоимость подобного варианта исполнения около 300 рублей.
- Пленочные марки НТС стоят несколько дешевле. При одинаковой емкости, стоимость составляет около 200 рублей.
- Э92 – продукция отечественных производителей. Их стоимость небольшая – порядком 120-150 рублей при той же емкости.
Существуют и другие модели, зачастую они отличаются типом используемого диэлектрика и видом изоляционного материала.
Отличие от трехфазных двигателей
Использование асинхронных электродвигателей в чистом виде при стандартном подключении возможно только в трехфазных сетях с напряжением в 380 вольт, которые используются, как правило, в промышленности, производственных цехах и других помещениях с мощным оборудованием и большим энергопотреблением. В конструкции таких машин питающие фазы создают на каждой обмотке магнитные поля со смещением по времени и расположению (120˚ относительно друг друга), в результате чего возникает результирующее магнитное поле. Его вращение приводит в движение ротор.
Однако нередко возникает необходимость подключения асинхронного двигателя в однофазную бытовую сеть с напряжением в 220 вольт (например в стиральных машинах). Если для подключения асинхронного двигателя будет использована не трехфазная сеть, а бытовая однофазная (то есть запитать через одну обмотку), он не заработает. Причиной тому переменный синусоидальный ток, протекающий через цепь. Он создает на обмотке пульсирующее поле, которое никак не может вращаться и, соответственно, двигать ротор. Для того, чтобы включить однофазный асинхронный двигатель необходимо:
- добавить на статор еще одну обмотку, расположив ее под 90˚ углом от той, к которой подключена фаза.
- для фазового смещения включить в цепь дополнительной обмотки фазосдвигающий элемент, которым чаще всего служит конденсатор.
Редко для сдвига по фазе создается бифилярная катушка. Для этого несколько витков пусковой обмотки мотаются в обратную сторону. Это лишь один из вариантов бифиляров, которые имеют несколько другую сферу применения, поэтому, чтобы изучить их принцип действия, следует обратиться к отдельной статье.
После подключения двух обмоток такой двигатель с конструкционной точки зрения является двухфазным, однако его принято называть однофазным из-за того что в качестве рабочей выступает лишь одна из них.
Схема подключения коллекторного электродвигателя в 220В
Схема подключения однофазного асинхронного двигателя (схема звезда)
