Как преобразовать однофазную сеть в трехфазную для подключения двигателя
Трехфазные электродвигатели в быту и любительской практике приводят в действие самые различные механизмы – циркулярную пилу, электрорубанок, вентилятор, сверлильный станок, насос. Чаще всего используются трехфазные асинхронные двигатели с коротко- замкнутым 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;
♦ тринисторные «фазосдвигающие» устройства, которые еще в большей степени снижают мощность на валу двигателей;
♦ другие различные емкостные или индуктивно-емкостные фазосдвигающие цепи.
Но лучше всего – получить трехфазное напряжение из однофазного с помощью электродвигателя, выполняющего функции генератора. Рассмотрим схемы, позволяющие, имея однофазное переменное напряжение, получить две недостающие фазы.
Примечание.
Любая электрическая машина обратима: генератор может служить двигателем, и наоборот.
Ротор обычного асинхронного электродвигателя после случайного отключения одной из обмоток продолжает вращаться, причем между выводами отключенной обмотки имеется ЭДС. Это явление дает возможность использовать трехфазный асинхронный электродвигатель для преобразования однофазного напряжения в трехфазное.
Схема № 1. Например, обычный трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором для этого применил С. Гуров (с. Ильинка Ростовской обл.). У этого двигателя так же, как и у генератора, имеются: ротор; три статорные обмотки, сдвинутые в пространстве на угол 120°.
Подадим на одну из обмоток однофазное напряжение. Ротор двигателя не сможет самостоятельно начать вращение. Ему необходимо каким-либо способом дать начальный толчок. Далее он будет вращаться за счет взаимодействия с магнитным полем одной обмотки статора.
Вывод.
Магнитный поток вращающегося ротора наведет ЭДС индукции в двух других статорных обмотках, т. е. недостающие фазы будут восстановлены.
Ротор можно заставить вращаться, например, при помощи устройства с пусковым конденсатором. Кстати, его емкость не обязательно должна быть большой, так как ротор асинхронного преобразователя приводится в движение без механической нагрузки на валу.
Один из недостатков такого преобразователя – неодинаковые фазные напряжения, что приводит к снижению КПД самого преобразователя и двигателя-нагрузки.
Если дополнить устройство автотрансформатором соответствующей мощности, включив его, как показано на рис. 1, можно добиться приблизительного равенства фазных напряжений, переключая отводы. В качестве магнитопровода автотрансформатора был использован статор неисправного электродвигателя мощностью 17 кВт. Обмотка – 400 витков эмалированного провода сечением 4-6 мм
Рис. 1. Принципиальная схема преобразователя
В качестве электродвигателей преобразователей лучше использовать «тихоходные» двигатели (до 1000 об/мин.).
Они очень легко запускаются, отношение пускового тока к рабочему у них гораздо меньше, чем у двигателей с частотой вращения 3000 об/мин., а следовательно, «мягче» нагрузка на сеть.
Правило.
Мощность двигателя, используемого в качестве преобразователя, должна быть больше, чем подключаемого к нему электропривода. Первым всегда следует запускать преобразователь, а затем подключать к нему потребители трехфазного тока. Выключают установку в обратной последовательности.
Например, если преобразователем служит двигатель на 4 кВт, мощность нагрузки не должна превышать 3 кВт. Преобразователь мощностью 4 кВт, рассмотренный выше и изготовленный С. Гуровым, используется в его личном хозяйстве уже несколько лет. От него работают пилорама, крупорушка, точильный станок.
Схемы № 2-4. Под действием магнитного поля статора в короткозамкнутой обмотке ротора асинхронного двигателя протекают токи, превращающие ротор в электромагнит с явно выраженными полюсами, индуктирующий напряжение синусоидальной формы в обмотках статора, в том числе не подключенных к сети.
Сдвиг фаз между синусоидами в разных обмотках зависит только от расположения последних на статоре и в трехфазном двигателе в точности равен 120°.
Примечание.
Основное условие превращения асинхронного электродвигателя в преобразователь числа фаз – вращающийся ротор.
Поэтому его следует предварительно раскрутить, например, с помощью обычного фазосдвигающего конденсатора.
Емкость конденсатора рассчитывают по формуле:
C=k*Iф/Uсети
где к = 2800, если обмотки двигателя соединены звездой; к = 4800, если обмотки двигателя соединены треугольником; Iф – номинальный фазный ток электродвигателя, А; Uceти – напряжение однофазной сети, В.
Можно применять конденсаторы МБГО, МБГП, МБГТ К42-4 на рабочее напряжение не менее 600 В или МБГЧ К42-19 на напряжение не менее 250 В.
Примечание.
Конденсатор нужен только для пуска двигателя-генератора, затем его цепь разрывают, а ротор продолжает вращаться, поэтому емкость фазосдвигающего конденсатора не влияет на качество генерируемого трехфазного напряжения.
К обмоткам статора можно подключить трехфазную нагрузку. Если ее нет, энергия питающей сети расходуется лишь на преодоление трения в подшипниках ротора (не считая обычных потерь в меди и железе), поэтому КПД преобразователя довольно велик.
В качестве преобразователей числа фаз автором схем Клейменовым В. было испытано несколько различных электродвигателей. Те из них, обмотки которых соединены звездой, с выводом от общей точки (нейтралью) подключали по схеме, показанной на рис. 2. В случае соединения обмоток звездой без нейтрали или треугольником применяли схемы, показанные, соответственно, на рис. 3 и рис. 4.
Рис. 2. Схема преобразователя, обмотки двигателя в котором соединены звездой, с выводом от общей точки (нейтралью)
Рис. 3. Схема преобразователя обмотки двигателя в котором соединены звездой без нейтрали
Рис. 4. Схема преобразователя; обмотки двигателя в котором соединены треугольником
Во всех случаях двигатель, запускали, нажав на кнопку SB1 и удерживая ее в течении 15 С, пока частота вращения ротора не достигнет номинальной. Затем замыкали выключатель SA1, а кнопку отпускали.
Схемы № 5. Обычно концы обмоток асинхронного трехфазного электродвигателя выведены на трех- или шестиклеммную колодку. Если колодка трехклеммная, значит, фазные статорные обмотки соединены звездой или треугольником. Если же она шестиклеммная, фазные обмотки не подключены друг к другу (Я. Шаталов, п. Ирба Красноярского края).
В последнем случае важно правильно их соединить. При включении звездой одноименные выводы обмоток (начало или конец) следует объединить в нулевую точку. Для того чтобы соединить обмотки треугольником, необходимо:
♦ конец первой обмотки соединить с началом второй;
♦ конец второй – с началом третьей;
♦ конец третьей – с началом первой.
А как быть, если выводы обмоток электродвигателя не маркированы?
Тогда поступают следующим образом. Омметром определяют три обмотки, условно обозначив их I, II и III. Чтобы найти начало и конец каждой из них, две любые соединяют последовательно и подают на них переменное напряжение 6-36 В. К третьей обмотке подключают вольтметр переменного тока (рис. 5).
Рис. 5. Схема подключения вольтметра для определения обмоток
Наличие переменного напряжения свидетельствует о том, что обмотки I и II включены согласно, а отсутствие напряжения – встречно. В последнем случае выводы одной из обмоток следует поменять местами. После этого отмечают начало и конец обмоток I и II (одноименные выводы обмоток I и II на рис. 5 отмечены точками). Чтобы определить начало и конец обмотки III, меняют местами обмотки, например, II и III, и по описанной выше методике повторяют измерения.
www.smoldomrem.ru
Трехфазное напряжение из однофазного за 5 минут
Получить трехфазное напряжение 380 В из однофазного 220 В у себя в гараже можно довольно просто. На это не потребуется много времени, всю схему можно подключить минут за 5 без лишней сложности.
К примеру, Вам необходимо запустить мощный двигатель 3 или 4 кВт. Казалось бы, можно его запитать по классической схеме от однофазной цепи через конденсатор, но не тут то было. При таком включении теряется заветная мощность процентов на сорок, плюс запуск его будет невероятно тяжелым, или даже не возможным, если двигатель изначально нагружен.
Именно для таких целей применяются расщепители фаз, которые помогают равномерно распределить все значения по всем трем фазам.
С помощью них можно запитывать не только моторы и установки с трехфазными асинхронными двигателями, но и любые другие потребители, требующие трехфазное напряжение 380 В.
Понадобится
Сделать простой расщепитель фаз можно из мощного мотора. Его мощность должна быть на 1,5 – 2 кВт больше питаемого устройства. К примеру, если нужно запитать компрессор на 3 кВт, то для схему нужно взять более мощный двигатель на 4,5 кВт и выше. В данном примере применен мотор на 5,5 кВт.
Схема расщепителя фаз
Как видите, схема невероятно проста. Сначала однофазное напряжение подается на двигатель повышенной мощности включенный по схеме звезда. Сдвиг фаз осуществляется конденсатором (классическая схема о которой говорилось выше). А уже с него снимаем равномерное трехфазное напряжение.
Как реализовано
Сначала подключение идет к мощному мотору (пускового конденсатора в кадре нет).
А уже через пакетный выключатель включаем мотор – нагрузку.
Запуск системы
Запускать систему следует обязательно следующим образом. Сначала подаем напряжение от однофазной сети на мощный двигатель. Его вал свободен от нагрузки. Мотор начинает постепенно раскручиваться. Через некоторое время его обороты достигнут оптимальных. Только после этого можно включить нагрузку щелкнув пакетник.
Подключенный двигатель в роли нагрузки без проблем раскрутиться даже под нагрузкой.
Что это дает и как работает?
Когда двигатель на 5,5 кВт раскрутился, он начнет равномерно делить всю энергию между фазами. Как только будет подключена нагрузка (3 кВт), которая в момент запуска потребляет колоссальную мощность. Всю эту нехватку энергии берет на себя мощный мотор, так как напряжение в сети на мгновение снижается, а инерция вала продолжает вращаться. Естественно, его скорость при нагрузке немного упадет. После раскрутки подключенного двигателя, скорость выражения вала мощного двигателя вернется в норму, создав плавный скачек в сети.
Если в двух словах, то двигатель в расщепителе имеет своеобразную роль трехфазного конденсатора или буфера, не допускающего резкую просадку напряжения, и равномерно распределяя сдвиги фаз по фазам без перекоса.
Смотрите видео
sdelaysam-svoimirukami.ru
Трехфазные и однофазные сети в доме. Схема, мощность, расчет трехфазных и однофазных сетей
Многие слышали такие загадочные слова, как одна фаза, три фазы, ноль, заземление или земля, и знают, что это важные понятия в мире электричества. Однако не все понимают, что они обозначают и какое отношение имеют к окружающей действительности. Тем не менее знать это обязательно.
Рис. 1. Схема однофазной цепи
Тот провод, по которому ток идет, называется фазовым, или просто фазой, а по которому возвращается — нулевым, или нолем. Трехфазная цепь состоит из трех фазовых проводов и одного обратного. Такое возможно потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута по отношению к соседнему на 120 °C (рис. 2). Более подробно на этот вопрос поможет ответить учебник по электромеханике.
Рис. 2. Схема трехфазной цепи
Передача переменного тока происходит именно при помощи трехфазных сетей. Это выгодно экономически — не нужны еще два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток разделяется на три фазы, и каждой из них дается по нолю. Так он попадает в квартиры и дома. Хотя иногда трехфазная сеть заводится прямо в дом. Как правило, речь идет о частном секторе, и такое положение дел имеет свои плюсы и минусы. Об этом будет рассказано позднее.
Земля, или, правильнее сказать, заземление — третий провод в однофазной сети. В сущности, рабочей нагрузки он не несет, а служит своего рода предохранителем.
Это можно объяснить на примере. В случае когда электричество выходит из-под контроля (например, короткое замыкание), возникает угроза пожара или удара током. Чтобы этого не произошло (то есть значение тока не должно превышать безопасный для человека и приборов уровень), вводится заземление. По этому проводу избыток электричества в буквальном смысле слова уходит в землю (рис. 3).
Рис. 3. Простейшая схема заземления
Еще один пример. Допустим, в работе электродвигателя стиральной машины возникла небольшая поломка и часть электрического тока попадает на внешнюю металлическую оболочку прибора. Если заземления нет, этот заряд так и будет блуждать по стиральной машине. Когда человек прикоснется к ней, он моментально станет самым удобным выходом для данной энергии, то есть получит удар током. При наличии провода заземления в этой ситуации излишний заряд стечет по нему, не причинив никому вреда. В дополнение можно сказать, что нулевой проводник также может быть заземлением и, в принципе, им и является, но только на электростанции.
Некоторые умельцы, полагаясь на начальные знания по электротехнике, устанавливают нолевой провод как заземляющий. Никогда так не делайте. При обрыве нолевого провода корпуса заземленных приборов окажутся под напряжением 220 В.
В 99 % случаев для квартиры устанавливается однофазная сеть. Отличить ее от трехфазной очень просто. Если во входящем кабеле 3 или 2 провода, то сеть однофазная, когда 5 или 4 — трехфазная (рис. 4).
Рис. 4. Четырехжильным или двухжильным кабель становится, если убирается заземляющий провод
Как известно, по проводам, передающим энергию на расстояние, течет трехфазный ток — так выгоднее. В квартиру он заходит однофазным. Расщепление трехфазной цепи на 3 однофазных происходит во ВРУ. Туда входит пятижильный кабель, а выходит трехжильный (рис. 5).
Рис. 5. Схема расщепления трехфазной сети на однофазные потребители
На вопрос, куда деваются еще 2, ответ простой: питают другие квартиры. Это не значит, что квартир только 3, их может быть сколько угодно, лишь бы кабель выдержал. Просто внутри щита выполняется схема разъединения трехфазной цепи на однофазные (рис. 6).
Рис. 6. Однофазная электрическая сеть
К каждой фазе, отходящей в квартиру, добавляются ноль и заземление, так и получается трехжильный кабель.
В идеале в трехфазной сети только один ноль. Больше и не надо, поскольку ток сдвинут по фазе относительно друг друга на одну треть. Ноль — это нейтральный проводник, в котором напряжения нет. Относительно земли у него нет потенциала в отличие от фазового, в котором напряжение равно 220 В. В паре «фаза — фаза» напряжение 380 В. В трехфазной сети, к которой ничего не подключено, в нейтральном проводнике нет напряжения. Самое интересное начинает происходить, когда сеть подключается к однофазной цепи. Одна фаза входит в квартиру, где стоят 2 лампочки и холодильник, а вторая — где 5 кондиционеров, 2 компьютера, душевая кабина, индукционная плита и т. д. (рис. 7).
Рис. 7. Трехфазная электрическая сеть
Понятно, что нагрузка на 2 эти фазы неодинакова и ни о каком нейтральном проводнике речи уже не идет. На нем тоже появляется напряжение, и чем неравномернее нагрузка, тем оно больше.
Фазы уже не компенсируют друг друга, чтобы в сумме получился ноль.
В последнее время ситуация с некомпенсацией токов в такой сети усугубилась тем, что появились новые электроприборы, которые называются импульсными. В момент включения они потребляют намного больше энергии, чем при нормальной работе. Эти импульсные приборы вкупе с разной нагрузкой на фазы создают такие условия, что в нейтральном проводнике (ноле) возникает напряжение, которое может быть раза в 2 больше, чем на любой фазе. Однако нейтраль такого же сечения, что и фазовый провод, а нагрузка больше.
Вот почему в последнее время все чаще возникает явление, называемое отгоранием ноля — нейтральный проводник просто не справляется с нагрузкой и перегорает. Бороться с таким явлением непросто: надо либо увеличивать сечение нейтрального провода (а это дорого), либо распределять нагрузку между 3 фазами равномерно (что в условиях многоквартирного дома невозможно). На худой конец можно купить понижающий разделительный трансформатор, он же стабилизатор напряжения.
В частном доме ситуация получше, поскольку хозяин один и распределить электроэнергию по фазам намного проще. Это даже увлекательное занятие — рассчитать мощность электроприборов и распределять их по фазам, чтобы нагрузка была одинаковой. Все расчеты делаются примерно, и вовсе не значит, что надо включать свет и 2 телевизора, а если заработал столярный станок на улице — это перебор. Все зависит от желания хозяина дома: провести трехфазную сеть или однофазную. Здесь есть свои плюсы и минусы.
Минусов трехфазной сети 2.
1. Напряжение на отдельном участке сильно зависит от работы других. Если перегружена одна из фаз, остальные могут работать некорректно. Проявиться это может как угодно. Чтобы такого не происходило, нужен стабилизатор — вещь недешевая.
2. Необходимо оборудование в щит, рассчитанное именно под трехфазную сеть, а также расходы на устройство трехфазной сети. Они будут больше, нежели для однофазной. Кроме того, нужно знать правила эксплуатации трехфазных сетей.
Плюсов трехфазной сети тоже 2.
1. Трехфазная сеть позволяет получить больше мощности. Если однофазная сеть при суммарной мощности приборов в 10 кВт уже испытывает перегрузки, то трехфазная прекрасно справляется и с 30 кВт. Пример очень простой. Если с линии ЛЭП в дом заходит всего 1 фаза, то при сечении входящего проводника 16 мм2 максимальная мощность составит всего 14 кВт, а если все 3 фазы — то уже 42 кВт. Разница весьма ощутимая.
2. Необычайно просто становится подключать электроприборы, имеющие трехфазное питание (электрические плиты). Самое главное в случае с частным домом — трехфазные электрические двигатели, которые стоят на многих станках.
www.eti.su
Однофазное подключение для трехфазного двигателя: обзор способов
Среди поделок домашних умельцев часто встречаются станки и механизмы для обработки дерева, заточки инструментов, высверливания отверстий, измельчения круп, которые работают от асинхронных электродвигателей в бытовой сети 220 вольт.
Это уже практически вторая жизнь этих изделий. Первоначально они создавались для работы в составе промышленного оборудования и запитывались от трех фаз переменного тока с напряжением 380 вольт.
Относительная простота конструкции, надежность в работе, удобное управление удобными электромеханическими схемами, высокий ресурс при соблюдении условий эксплуатации делают эти двигатели привлекательными для мастеров.
Однако, при переделке схемы и подключении двигателя в работу от однофазной сети встречается много технических трудностей, а конечный результат часто разочаровывает, не оправдывает ожидания домашнего мастера.
Почему это происходит рассказывается в этой статье, а как учесть особенности трехфазной конструкции для оптимальной переделки схемы читайте в ее продолжении. Для этого можете подписаться на получение новостей сайта. Форма расположена в правой колонке страницы.
Как устроен и работает трехфазный двигатель
Конструкция
Электродвигатель выполнен из двух отдельных частей:
- неподвижно установленного статора;
- вращающегося ротора.
Они между собой механически соединяются посредством подшипников, отделены очень небольшим рабочим зазором.
Для переделки двигателя на однофазное питание достаточно внести изменения в схеме подключения статора, а ротор трогать нет надобности. Поэтому его конструкцию рассматривать не будем.
Статор изготавливается в виде корпуса с вмонтированными:
- сердечником-магнитопроводом;
- тремя одинаковыми обмотками, разнесенными симметрично на 120O по углу с навитыми витками;
- выходными клеммами.
Провода обмоток выводятся на клеммные болты для подключения внешней сети. У отдельных моделей часть соединений может быть спрятана внутри корпуса, а на клемму приходить одной общей жилой. Этот прием иногда используется на двигателях с обмотками, смонтированными по схеме звезды. Второй способ их соединения называется треугольником.
Начало навивки каждой обмотки производители обозначают C1, C2, C3 или h2, h3, h4, а их окончания C4, C5, C6 или K1, K2, K3. Встречаются и другие способы заводской маркировки, особенно на двигателях последних моделей или иностранной сборки.
Силовые кабели питания для подключения к схеме заводятся на клеммник. Его конструкция обычно содержит перемычки для изменения схемы подключения обмоток, но может быть и без них, как показано на фотографии.
Принцип работы
Его будем рассматривать на примере схемы звезды, ибо отличительные черты, особенности для треугольника сказываются незначительно. Для понимания происходящих процессов при работе их можно не учитывать.
На каждую обмотку (а они разнесены на 120 градусов), подводится собственное фазное напряжение. В своей симметричной системе эти вектора разведены на такой же угол.
Под действием приложенной ЭДС в обмотках, обладающих маленьким активным сопротивлением и равным индуктивным, создаются симметричные синусоидальные токи, повторяющие форму векторов напряжений.
Более наглядно эти процессы принято показывать расположением векторных величин на единичной комплексной плоскости.
Каждый ток, проходящий по своей обмотке, образует электромагнитное поле, индуцирующее в роторе токи, создающие собственное магнитное поле.
Поскольку вектора напряжений сети вращаются с промышленной частотой, то токи статора, повторяя это движение, создают вращающееся магнитное поле, которое воздействует на ротор, раскручивает его.
Симметричная конструкция статора обеспечивает создание от каждой обмотки одинаковых сил индукции, равномерно приложенных к ротору.
Эти принципы заложены в основу работы двигателя при питании током от трехфазной схемы. Далее рассмотрим, как они выполняются при питании от однофазной цепи.
Особенности работы трехфазного двигателя от однофазного напряжения
У домашнего мастера нет трех фаз напряжения, ему приходится обходиться одной. Если ее подать только в одну обмотку, то теоретически ротор можно раскрутить. Но пользу от этого извлечь не получиться: слишком маленькая механическая мощность не позволит совершать полезную работу.
Подключение одного и того же напряжения во все три обмотки тоже не имеет смысла. Из одной фазы необходимо делать три или хотя бы две. Для этих целей создают преобразователь.
Существующие в продаже инверторные установки, использующие сложные электрические схемы, большие алгоритмы и микропроцессорную технику для подобного преобразования, мы специально сейчас не рассматриваем. Это отдельная тема.
Преобразовать напряжение из одной фазы можно за счет:
- конденсаторной сборки;
- дроссельных устройств;
- изменения полярности напряжения;
- комплексного сочетания емкостей, индуктивностей и выравнивания амплитуд токов в фазах.
Принципы работы конденсаторных сборок
Для работы в цепях переменного тока лучше подходят металлобумажные конструкции конденсаторов с марками МБГП, МБГО, КБГ и других подобных с напряжением от 400 вольт и более. Из них методом параллельного подключения набирают определенную емкость.
Применять модели электролитических конструкций крайне нежелательно из-за опасности их взрыва при нагреве. Как вариант, можно использовать специальные схемы подключения, учитывающие полярность пропускаемого через них тока и ограничивающие его амплитуду. Но, это сложно и не очень надежно.
Использование конденсатора для запуска двигателя основано на опережении угла тока, проходящего через емкость, относительно вектора приложенного напряжения на девяносто градусов. При этом угол тока не доходит до оптимальной величины на 30O.
Принципы работы дроссельных устройств
На индуктивном сопротивлении ток отстает от вектора напряжения на такие же углы.
В обеих ситуациях возникает не достающий до оптимального поворота вектора сектор, выделенный на картинке желтым цветом. Он влияет на возникновение противодействующих моментов, создающих торможение, снижает механическую мощность.
Сами дроссели в готовом для запуска двигателя виде промышленностью практически не создаются. Их требуется изготовить, приложить определённые усилия для выполнения расчётов, сборки, наладки. Это не всем мастерам по силам.
Принципы изменения полярности входного напряжения
Объясним его на примере двух обмоток схемы звезды с разобранной нейтралью, когда в них поочередно подается один вектор напряжения, но с разной полярностью.
В итоге образуются два разных вектора тока, сдвинутых по углу. Даже такое небольшое смещение позволяет влиять на работу двигателя.
Принципы использования комплексного метода
Пользуясь поодиночке любым из трех рассмотренных способов невозможно обеспечить равномерное распределение векторов тока по обмоткам ни по углу, ни по амплитуде. Всегда возникает перекос.
Поэтому для создания полноценных условий работы двигателя необходимо использовать все три способа в комплексе. Многочисленные экспериментаторы создали более двух десятков отличающихся схем, но к единому мнению исследователи так и не пришли.
Одним из лучших методов создания преобразователя трехфазного напряжения является:
- сборка обмоток статора по схеме треугольника;
- подача напряжения прямой полярности на одну из обмоток;
- изменение направления вектора напряжения на других за счет индуктивностей и конденсаторов;
- выравнивание амплитуд токов в обмотках подбором токоограничивающих сопротивлений.
Хочется обратись внимание на последний пункт. Им часто пренебрегают, а зря. Одинаковые по величине токи формируют такие же силы индукции, образующие пропорциональные крутящие моменты. Нагрузка на ротор должна прикладываться не только симметрично, но и равномерно.
Когда этот принцип нарушается, то двигателю создаются неблагоприятные условия нагрузки.
Одна из оптимальных схем преобразователя напряжения, учитывающая выполнение перечисленных условий, представлена на нижерасположенной картинке.
Для ее реализации необходимо изготовить дроссель сложной конструкции с регулируемым воздушным зазором, который первоначально своими секциями перераспределяет напряжение по отдельным цепочкам для последующего изменения.
Преобразователь с таким подключением дросселя создает устойчивую работу двигателя под номинальными нагрузками, обеспечивает относительно небольшие потери энергии при вращении ротора.
Но, подобная схема не нашла практического применения по ряду причин:
- сложное самостоятельное изготовление и наладка;
- необходимость использования дефицитных деталей;
- повышенное потребление энергии самим преобразователем, превышающее мощность двигателя почти вдвое.
Особенно огорчает последний пункт, когда работу простого станка, созданного по сложной схеме своими руками за длительное время, требуется платить деньги, как за пользование сварочным оборудованием. Это настолько огорчает домашнего мастера, что он отказывается от дальнейшей эксплуатации созданного им устройства.
Промышленные предприятия тоже не используют этот метод из-за низкой экономической эффективности.
Продолжение темы, рассказывающей об оптимальных вариантах переделки асинхронного двигателя для его подключения к однофазной сети переменного тока, читайте в следующей статье. Рекомендуем не пропустить ее. Сейчас подошло время, чтобы подписаться на нашу рассылку.
А для закрепления материала рекомендуем просмотреть старый учебный фильм советских времен, хорошо рассказывающий об общем устройстве асинхронного двигателя и прекрасно объясняющий принципы его работы.
Возникающие у вас вопросы задавайте в комментариях.
Полезные товарыhousediz.ru
Как получить 3-фазное напряжение из 1-фазного?
Главная » Новости
Опубликовано: 18.12.2017
Как сделать 3-ёх фазное напряжение в гараже за 5 минут. МИРовая библиотекаТрехфазное напряжение из однофазного 220 Вольт.
Трехфазные электродвигатели в быту и любительской практике приводят в действие самые различные механизмы — циркулярную пилу, электрорубанок, вентилятор, сверлильный станок, насос. Для питания таких двигателей от однофазной сети применяют различные емкостные или индуктивно-емкостные фазосдвигающие цепи. Неплохо было бы иметь одну такую цепь для всех двигателей, но сделать это не позволяет необходимость изменять параметры ее элементов в зависимости от мощности и схемы соединения обмоток двигателя. Есть другой выход — получить трехфазное напряжение из однофазного с помощью электродвигателя, выполняющего функции генератора.
Как из однофазной сети сделать трехфазную. Фазный преобразователь.
Известно, что любая электрическая машина обратима. Генератор может служить двигателем, и наоборот. Ротор обычного асинхронного электродвигателя после случайного отключения одной из обмоток продолжает вращаться, причем между выводами отключенной обмотки имеется ЭДС. Это явление подтолкнуло к мысли использовать трехфазный асинхронный электродвигатель для преобразования однофазного напряжения в трехфазное. Под действием магнитного поля статора в короткозамкнутой обмотке ротора асинхронного двигателя протекают токи, превращающие ротор в электромагнит с явно выраженными полюсами, индуктирующий напряжение синусоидальной формы в обмотках статора, в том числе не подключенных к сети.
Преобразователь однофазного тока в трёх фазный
Сдвиг фаз между синусоидами в разных обмотках зависит только от расположения последних на статоре и в трехфазном двигателе в точности равен 120 град. Основное условие превращения асинхронного электродвигателя в преобразователь числа фаз — вращающийся ротор. Поэтому его следует предварительно раскрутить, например, с помощью обычного фазосдвигающего конденсатора, емкость которого рассчитывают по формуле С=К*Iф/Uc. где К=2800 если обмотки двигателя соединены звездой, или 4800, если — треугольником, Iф — номинальный фазный ток электродвигателя, A, U — напряжение однофазной сети, В. Можно применять конденсаторы МБГО, МБГП. МБГТ К42-4 на рабочее напряжение не менее 600 В или МБГЧ. К42-19 на напряжение не менее 250 В Конденсатор нужен только для пуска двигателя-генератора затем его цепь разрывают причем ротор продолжает вращаться Поэтому емкость фазосдвигающего конденсатора не влияет на качество генерируемого трехфазного напряжения. К обмоткам статора можно подключить трехфазную нагрузку. Если ее нет энергия питающей сети расходуется лишь на преодоление трения в подшипниках ротора (не считая обычных потерь в меди и железе) поэтому КПД преобразователя довольно велик.
Твитнуть
dasamara.ru
Трехфазный или однофазный ввод | Электрика и слаботочка
Можно подключить электропитание к дому или коттеджу двумя видами: однофазным и трехфазным. В России сейчас это доступно повсеместно, при наличии технической возможности. Хотя несколько лет назад трехфазное подключение было доступно не для всех.
Что лучше: однофазный ввод с напряжением 220 вольт или трехфазный с напряжением 380 вольт? Выбор вида ввода электропроводки в большинстве случаев зависит от того, какие потребители электроэнергии будут в доме использоваться.
Рассмотрим отличительные свойства однофазной или трехфазной электропроводки.
Пояснение к однофазному вводу
Однофазный ввод и далее электропроводка в доме прокладывается двухжильным проводом. Одна жила или провод с напряжением 220 вольт и частотой 50 Гц, то есть «фаза», другая нейтральная под названием «ноль» («рабочий ноль»). Бывает и трехжильный провод, третья жила используется для заземления.
Например, двухжильный провод идет от розетки в электрощит, в счетчик, и через вводной кабель, к проводам ЛЭП.
Все бытовые электроприборы однофазные и работают от напряжения 220В, даже если ввод в дом является трехфазным. Три фазы от вводного автомата в электрощите расходятся по дому однофазными двухполюсными проводами. Фены, электрочайники, светильники, компьютер являются потребителями однофазного тока в 220В.
Электроплита и бойлер могут иметь вилку для трехфазного тока.
Но тут надо напомнить, что трехфазного нагревательного тэна ни в электроплите, ни в духовом шкафу, ни в бойлере нет. Тэны все однофазные, и при желании, могут быть подключены к одной фазе. У трехфазной вилки есть четыре вывода-штыря для трех фаз и ноля, бывает и пятый штырь, для заземления. Каждая пара фаза-ноль рассчитана на 220 В, а между фазами всегда будет 380 В.
Так что обойтись без трёх фаз в доме можно, при необходимости переделав соединения в розетках, что для обычного электрика достаточно простая задача.
О проводе заземления
В современных розетках предусмотрен контакт для заземления. Этот контакт подключается к проводу заземления и уходит в землю через специальный контур в земле. По этому проводу заземления токи утечки с электроприборов уходят в землю, не причиняя вреда человеку. С проводом заземления связана работа УЗО в электрощите, защищающая человека от поражения током.
Трехфазный ввод и его возможности
При трехфазном вводе от столба ЛЭП в дом подключаются четыре провода к вводному автомату, к счетчику, далее прокладывается трехфазная электропроводка. Три провода фазовых и один нейтральный или «ноль». Рабочее напряжение между фазами 380 В, между фазами и нолем 220 В. Трехфазное напряжение это три фазы в трех разных проводах, только с разным одномоментным потенциалом и частотой 50 Гц. Какие появляются возможности?
После вводного автомата и электросчетчика в электрощите трехфазный провод идет на автоматы и управляющие устройства трехфазных потребителей на 380 В, а так же разделяется на три однофазные непересекающиеся группы по 220 В с однофазной проводкой для бытовых приборов, освещения и т.д. При этом надо стараться равномерно распределить нагрузку на каждую фазу, чтобы избежать перегрузки на одной из фаз, иначе управляющие устройства могут отключить электропитание.
При трехфазной электропроводке можно подключать электроприборы и электроаппараты с необходимостью подключения трех разных фаз. Как правило, это энергоемкие электродвигатели, бойлеры.
Насколько лучше трехфазный ввод однофазного ввода?
При трехфазном вводе появляются возможности использования электроприборов и аппаратов, требующих только трехфазного подключения, что часто выходит за рамки обычного бытового энергопотребления. Отопление больших домов, деревообрабатывающие станки, электроприборы с мощными электродвигателями, энергоемкие системы освещения требуют трехфазного подключения.
При обычном использовании электроэнергии, когда электропотребление не выходит за рамки бытового потребления, и потребности в трехфазном подключении нет, проще использовать однофазный ввод. И всегда нужно правильно подбирать сечение проводов электропроводки.
homemasters.ru
Схемы подключения трехфазного двигателя. К 3-х и 1-о фазной сети
Схемы подключения трехфазного двигателя — двигатели, рассчитанные на работу от трехфазной сети, имеют производительность гораздо выше, чем однофазные моторы на 220 вольт. Поэтому, если в рабочем помещении проведены три фазы переменного тока, то оборудование необходимо монтировать с учетом подключения к трем фазам. В итоге, трехфазный двигатель, подключенный к сети, дает экономию энергии, стабильную эксплуатацию устройства. Не нужно подключать дополнительные элементы для запуска. Единственным условием хорошей работы устройства является безошибочное подключение и монтаж схемы, с соблюдением правил.
Схемы подключения трехфазного двигателя
Из множества созданных схем специалистами для монтажа асинхронного двигателя практически используют два метода.
- Схема звезды.
- Схема треугольника.
Названия схем даны по методу подключения обмоток в питающую сеть. Чтобы на электродвигателе определить, по какой схеме он подключен, необходимо посмотреть указанные данные на металлической табличке, которая установлена на корпусе двигателя.
Даже на старых образцах моторов можно определить метод соединения статорных обмоток, а также напряжение сети. Эта информация будет верна, если двигатель уже был в эксплуатации, и никаких проблем в работе нет. Но иногда нужно произвести электрические измерения.
Схемы подключения трехфазного двигателя звездой дают возможность плавного запуска мотора, но мощность оказывается меньше номинального значения на 30%. Поэтому по мощности схема треугольника остается в выигрыше. Существует особенность по нагрузке тока. Сила тока резко увеличивается при запуске, это отрицательно сказывается на обмотке статора. Возрастает выделяемое тепло, которое губительно воздействует на изоляцию обмотки. Это приводит к нарушению изоляции, и поломке электродвигателя.
Много европейских устройств, поставленных на отечественный рынок, имеют в комплекте европейские электродвигатели, действующие с напряжением от 400 до 690 В. Такие 3-фазные моторы необходимо монтировать в сеть 380 вольт отечественного напряжения только по треугольной схеме обмоток статора. В противном случае моторы сразу будут выходить из строя. Российские моторы на три фазы подключаются по звезде. Изредка производится монтаж схемы треугольника для получения от двигателя наибольшей мощности, применяемой в специальных видах промышленного оборудования.
Изготовители сегодня дают возможность подключать трехфазные электромоторы по любой схеме. Если в монтажной коробке три конца, то произведена заводская схема звезды. А если есть шесть выводов, то мотор можно подключать по любой схеме. При монтаже по звезде нужно три вывода начал обмоток объединить в один узел. Остальные три вывода подать на фазное питание напряжением 380 вольт. В схеме треугольника концы обмоток соединяют последовательно по порядку между собой. Фазное питание подсоединяется к точкам узлов концов обмоток.
Проверка схемы подключения мотора
Представим худший вариант выполненного подключения обмоток, когда на заводе не обозначены выводы проводов, сборка схемы проведена во внутренней части корпуса мотора, и наружу выведен один кабель. В этом случае необходимо разобрать электродвигатель, снять крышки, разобрать внутреннюю часть, разобраться с проводами.
Метод определения фаз статора
После разъединения выводных концов проводов применяют мультиметр для измерения сопротивления. Один щуп подключают к любому проводу, другой подносят по очереди ко всем выводам проводов, пока не найдется вывод, принадлежащий к обмотке первого провода. Аналогично поступают на остальных выводах. Нужно помнить, что обязательна маркировка проводов, любым способом.
Если в наличии нет мультиметра или другого прибора, то используют самодельные пробники, сделанные из лампочки, проводов и батарейки.
Полярность обмоток
Чтобы найти и определить полярность обмоток, необходимо применить некоторые приемы:
- Подключить импульсный постоянный ток.
- Подключить переменный источник тока.
Оба способа действуют по принципу подачи напряжения на одну катушку и его трансформации по магнитопроводу сердечника.
Как проверить полярность обмоток батарейкой и тестером
На контакты одной обмотки подключают вольтметр с повышенной чувствительностью, который может отреагировать на импульс. К другой катушке быстро присоединяют напряжение одним полюсом. В момент подключения контролируют отклонение стрелки вольтметра. Если стрелка двигается к плюсу, то полярность совпала с другой обмоткой. При размыкании контакта стрелка пойдет к минусу. Для 3-й обмотки опыт повторяют.
Путем изменения выводов на другую обмотку при включении батарейки определяют, насколько правильно сделана маркировка концов обмоток статора.
Проверка переменным током
Две любые обмотки включают параллельно концами к мультиметру. На третью обмотку включают напряжение. Смотрят, что показывает вольтметр: если полярность обеих обмоток совпадает, то вольтметр покажет величину напряжения, если полярности разные, то покажет ноль.
Полярность 3-й фазы определяют путем переключения вольтметра, изменения положения трансформатора на другую обмотку. Далее, производят контрольные измерения.
Схема звезды
Этот тип схемы подключения трехфазного двигателя образуется путем соединения обмоток в разные цепи, объединенные нейтралью и общей точкой фазы.
Такую схему создают после того, как проверена полярность обмоток статора в электромоторе. Однофазное напряжение на 220В через автомат подают фазу на начала 2-х обмоток. К одной врезают в разрыв конденсаторы: рабочие и пусковые. На третий конец звезды подводят нулевой провод питания.
Величину емкости конденсаторов (рабочих) определяют по эмпирической формуле:
С = (2800 · I) / U
Для схемы запуска емкость повышают в 3 раза. В работе мотора при нагрузке нужно контролировать величину токов обмоток измерениями, корректировать емкость конденсаторов по средней нагрузке привода механизма. В противном случае произойдет, перегрев устройства, пробой изоляции.
Подключение мотора в работу хорошо делать через выключатель ПНВС, как показано на рисунке.
В нем уже сделана пара контактов замыкания, которые вместе подают напряжение на 2 схемы путем кнопки «Пуск». Во время отпускания кнопки цепь разрывается. Такой контакт применяют для запуска цепи. Полное отключение питания делают, нажав на «Стоп».
Схема треугольника
Схемы подключения трехфазного двигателя треугольником является повтором прошлого варианта в запуске, но имеет отличие методом включения обмоток статора.
Токи, проходящие в них, больше значений цепи звезды. Рабочие емкости конденсаторов нуждаются в повышенных номинальных емкостях. Они рассчитываются по формуле:
С = (4800 · I) / U
Правильность выбора емкостей также вычисляют по отношению токов в катушках статора путем измерения с нагрузкой.
Двигатель с магнитным пускателем
Трехфазный электродвигатель работает через магнитный пускатель по аналогичной схеме с автоматическим выключателем. Такая схема имеет дополнительно блок включения и выключения, с кнопками Пуск и Стоп.
Одна фаза, нормально замкнутая, соединенная с мотором, подключается к кнопке Пуск. При ее нажатии контакты замыкаются, ток идет к электромотору. Необходимо учитывать, что при отпускании кнопки Пуск, клеммы разомкнутся, питание отключится. Чтобы такой ситуации не произошло, магнитный пускатель дополнительно оборудуют вспомогательными контактами, которые называют самоподхватом. Они блокируют цепь, не дают ей разорваться при отпущенной кнопке Пуск. Выключить питание можно кнопкой Стоп.
В результате, 3-фазный электромотор можно подключать к сети трехфазного напряжения совершенно разными методами, которые выбираются по модели и типу устройства, условиям эксплуатации.
Подключение мотора от автомата
Общий вариант такой схемы подключения выглядит как на рисунке:
Здесь показан автомат защиты, который выключает напряжение питания электромотора при чрезмерной нагрузке по току, и по короткому замыканию. Автоматический защитный выключатель – это простой 3-полюсный выключатель с тепловой автоматической характеристикой нагруженности.
Для примерного расчета и оценки нужного тока тепловой защиты, необходимо мощность по номиналу двигателя, рассчитанного на работу от трех фаз, увеличить в два раза. Номинальная мощность указывается на металлической табличке на корпусе мотора.
Такие схемы подключения трехфазного двигателя вполне могут работать, если нет других вариантов подключения. Длительность работы нельзя прогнозировать. Это тоже самое, если скрутить алюминиевый провод с медным. Никогда не знаешь, через какое время скрутка сгорит.
При применении схемы подключения трехфазного двигателя нужно аккуратно выбрать ток для автомата, который должен быть на 20% больше тока работы мотора. Свойства тепловой защиты выбрать с запасом, чтобы при запуске не сработала блокировка.
Если для примера, двигатель на 1,5 киловатта, наибольший ток 3 ампера, то автомат нужен минимум на 4 ампера. Преимуществом этой схемы соединения мотора является низкая стоимость, простое исполнение и техобслуживание.
Если электродвигатель в одном числе, и работает полную смену, то есть следующие недостатки:
- Нельзя отрегулировать тепловой ток сработки автоматического выключателя. Чтобы защитить электромотор, ток защитного отключения автомата устанавливают на 20% больше рабочего тока по номиналу мотора. Ток электродвигателя нужно через определенное время замерять клещами, настраивать ток тепловой защиты. Но у простого автоматического выключателя нет возможности настроить ток.
- Нельзя дистанционно выключить и включить электродвигатель.
Похожие темы:
electrosam.ru