РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ДЛЯ 3 ФАЗНОГО МОТОРА

РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ДЛЯ 3 ФАЗНОГО МОТОРА

Цифровой регулятор мощности для 3 фазного мотора переменного тока выполнен с использованием специальной микросхемы MC3PHAC от фирмы NXP Semiconductor. Она генерирует 6 ШИМ-сигналов для 3 фазного двигателя переменного тока. Блок легко совмещается с мощным 3 фазным IGBT/MOSFET ключевым приводом. Плата обеспечивает 6 ШИМ сигналов для IPM или IGBT инвертора, а также сигнал торможения. Схема работает в автономном режиме и не требует программирования и кодирования.

Подключение электродвигателя 380В на 220В

Подключение электродвигателя 380В на 220В выполняется через конденсатор. Для такого подключения необходимо использовать бумажные (или пусковые) конденсаторы, при этом ВАЖНО чтобы номинальное напряжение конденсатора было больше либо равно напряжению сети (при этом рекомендуется что бы напряжение конденсатора было в 2 раза больше напряжения сети). Могут применяться конденсаторы следующих марок (типов):

МБГО, МБГЧ, МБГП, МБГТ, МБГВ, КБГ, БГТ, ОМБГ, K42-4, К42-19 и др.

Емкость конденсатора можно определить по формулам приведенным ниже, либо с помощью онлайн расчета емкости.

Первое, что необходимо сделать — это правильно соединить выводы обмоток электродвигателя. Как уже известно из статьи: схемы соединения обмоток электродвигателя обмотки электродвигателя можно соединить по схеме «звезда» (обозначается — Y) или по схеме «треугольник» (обозначается — Δ), при этом, как правило для подключения электродвигателя на 220В применяется схема «треугольник» , что бы определиться со схемой соединения обмоток необходимо посмотреть паспортные данные электродвигателя на прикрепленном к нему шильдике:

Запись: «Δ/ Y 220/380V» обозначает, что для подключения данного электродвигателя на 220В необходимо соединить его обмотки по схеме «треугольник», а для подключения на 380В — по схеме «звезда», как это сделать читайте здесь.

Второе, с чем необходимо определиться — это как будет производиться запуск электродвигателя, под нагрузкой (когда уже в момент запуска электродвигателя к его валу приложена нагрузка и он не может свободно вращаться) либо без нагрузки (когда вал электродвигателя в момент запуска свободно вращается, например наждак, вентилятор, циркулярная пила и т.п.).

При запуске двигателя без нагрузки применяется 1 конденсатор который называется рабочим, а при необходимости запуска двигателя под нагрузкой в схеме, помимо рабочего, дополнительно применяется 2-ой конденсатор который называется пусковым, он включается только в момент запуска.

Разберем схемы подключения электродвигателя 380 на 220 для обоих случаев:

Схемы подключения электродвигателя через конденсатор.

1) Подключение электродвигателя через конденсатор по схеме «треугольник», запуск — без нагрузки:

Емкость рабочего конденсатора для подключения электродвигателя при схеме соединения обмоток «треугольником» рассчитывается по формуле:

C_р=4800 * I_н/U_с ; мкф

где: I_н-номинальный ток электродвигателя в Амперах (принимается в соответствии с паспортными данными электродвигателя); U_с — напряжение сети в Вольтах.

В схеме для включения электродвигателя применяется однополюсный автоматический выключатель, однако его использование необязательно, можно включать электродвигатель напрямую в сеть через розетку используя обычную штепсельную вилку или, например, включать его через обычный выключатель освещения.

2) Подключение электродвигателя через конденсатор по схеме «звезда», запуск — без нагрузки:

Емкость рабочего конденсатора для подключения электродвигателя при схеме соединения обмоток «звездой» рассчитывается по формуле:

C_р=2800 * I_н/U_с ; мкф

где: I_н-номинальный ток электродвигателя в Амперах (принимается в соответствии с паспортными данными электродвигателя); U_с — напряжение сети в Вольтах.

В случае если запуск двигателя 380 на 220 Вольт происходит под нагрузкой, в схеме дополнительно должен применяться пусковой конденсатор иначе силы момента на валу электродвигателя не хватит для его раскрутки и двигатель не сможет запуститься.

Пусковой конденсатор подключается параллельно рабочему и должен включаться только в момент запуска двигателя, после того как двигатель наберет обороты его необходимо отключать.

Емкость пускового конденсатора должна быть в 2,5 — 3 раза больше рабочего.

C_п= (2,5…3) * C_р ; мкф

При данной схеме для запуска электродвигателя необходимо нажать и держать кнопку SB, после чего подать напряжение включив автоматический выключатель, как только двигатель запустится кнопку SB необходимо отпустить. В качестве кнопки так же можно использовать обычный выключатель.

Однако лучшим вариантом для подключения электродвигателя 380 на 220 является использование ПНВС-10 (пускатель нажимной с пусковым контактом):

Кнопки «пуск» в этих пускателя имеют 2 контакта один из них при отпускании кнопки «пуск» размыкается отключая пусковой конденсатор, а второй остается замкнутым и через него подается напряжение на электродвигатель через рабочий конденсатор, отключение производится кнопкой «стоп».

Реверс электродвигателя подключенного на 220 Вольт через конденсатор.

Итак, из схем приведенных выше следует, что при любом способе соединения обмоток (звезда или треугольник) в клеммной коробке двигателя остается три точки для его подключения к сети, условно: на первый вывод подключается ноль, на второй — фаза, а на третий подается фаза через конденсатор, но что делать если двигатель при запуске начал вращаться не в ту сторону в которую необходимо? Что бы изменить направление вращения двигателя подключенного через конденсатор необходимо просто переключить фазный провод с одного вывода электродвигателя на другой, а нулевой провод при этом оставить на том же выводе, т.е. условно: ноль оставить на первом выводе, фазу подать на третий, а на второй подать фазу через конденсатор.

Т.к. переключение выводов в клеммной коробке занимает определенное время, то в случае необходимости часто менять направление вращения конденсаторного электродвигателя лучше применять схему подключения через однополюсный пакетный переключатель на 2 направления:

При такой схеме в положении пакетного выключателя «0» двигатель будет отключен, а при положениях «1» и «2» запускаться по часовой либо против часовой стрелки.

Использование группы (блока) конденсаторов.

При подключении электродвигателя через конденсатор очень важно как можно точнее подобрать его емкость. Чем ближе будет значение фактической емкости конденсатора к расчетной тем более оптимальным будет сдвиг вектора напряжения относительно вектора тока, что в свою очередь даст более высокие показатели момента на валу двигателя и его КПД.

Например: согласно расчету необходимая емкость рабочего конденсатора составила 54 мкФ, при этом найти конденсатор подходящей емкости не удается, в таком случае наиболее целесообразным вариантом является использование группы параллельно соединенных конденсаторов (конденсаторного блока).

Как известно, при параллельном соединении конденсаторов их емкость суммируется, таким образом, что бы получить нужные нам 54 мкФ можно использовать 2 параллельно соединенных конденсатора — на 40 и на 14 мкФ (40+14=54), либо любое другое количество конденсаторов суммарная емкость которых будет давать нужное значение, например 30, 20 и 4 мкФ:

Примечание: Все конденсаторы в группе должны быть одного типа, иметь одинаковое номинальное напряжение и частоту.

Подробнее о схемах подключения конденсаторов и расчета их характеристик читайте в статье: Схемы соединения конденсаторов — расчет емкости.

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Тип конденсаторов

Специалисты рекомендуют в качестве пускового и рабочего конденсаторов использовать одинаковые модели. Самый простой вариант – это бумажные конструкции в герметичном металлическом корпусе. Правда, есть у них один существенный недостаток – большие габаритные размеры. Поэтому если перед вами стоит вопрос, как подключить небольшой мощности двигатель 380 на 220 вольт, то количество таких конденсаторов будет приличным, и вся конструкция будет смотреться не очень.

Можно использовать для этих целей электролитические приборы, но их схема подключения отличается от предыдущей, потому что в нее придется установить резисторы и диоды. К тому же эти конденсаторы при пробое взрываются. Есть более современные виды – это полипропиленовые модели металлизированного типа. Себя они зарекомендовали хорошо, претензий к ним сейчас у специалистов нет.

Схемы вывода обмоток двигателей

В трехфазном двигателе электрическом катушечные группы (обмотки) обычно подводятся к шести клеммам в распределительной коробке двигателя. Клеммы соединяются посредством трех пластин, соединяющих катушечные группы в звезду или треугольник. Катушечные группы имеют условно буквенное обозначение U, V и W, а 2 вывода катушечной группы — начало и конец обозначаются 1 и 2 соответственно.

Фазы обмотки статора после подключения к сети подключаются по одной из схем:

Подключение по схеме звезда

Можно легко догадаться, что этот тип подключения схематически похож на звезду с тремя лучами – это когда три конца статорной обмотки обираются в одну точку, и напряжение в 380 вольт подается на начало каждой из обмоток.

Подключение по схеме треугольник

По аналогии с предыдущей схемой, этот тип подключения схематически похож на треугольник – обмотки статора соединяются последовательно – конец одной обмотки соединён с началом следующей. К каждой обмотке подается напряжение 380 вольт.

Подключение двигателя электрического к трёхфазной сети 380 вольт

Наши действия при подключении двигателя:

1. Какое напряжение нам нужно и позволяет ли наша сеть подключить данный двигатель.

2. Информация о возможности подключения по напряжению, как правило, схематически отражено на шильдике: Δ / Y

Двигатель для однофазной сети 220В ↓

Двигатель для трехфазной сети 220/380В ↓

3. Для подключения трёхфазного двигателя необходимо одновременно подать напряжение на три фазы.

При современных возможностях пускозащитной аппаратуры существует два варианта подключения электродвигателя через автоматику:

— с применением АЗД

АЗД — (автомат защиты электродвигателя) уберегает электродвигатель от перегрузок. При перегрузке у двигателя значительно повышаются рабочие токи, АЗД автоматически выключает питание, при превышении определенных значений соответствующего к конкретному электродвигателю. Данное устройство способно отключить электродвигатель в случае короткого замыкания и потере фазы в сети. К АЗД также предлагаются дополнительные контакты – расцепители напряжения. Такой контакт обеспечивает автоматическое включения АЗД при полном восстановлении напряжения в сети.

Схема подключения на рисунке:

Подключение двигателя электрического к однофазной сети 220 вольт

Для подключения к сети 220 В используются, так называемые, однофазные электродвигатели, которые подключаются именно к бытовой сети с напряжением 220 вольт, достаточно просто вставить вилку в розетку. Максимально допустимая мощность электродвигателя, который разрешено подключать к бытовой однофазной сети в России – 2,2 кВт. Однако на рынок осуществляются поставки электродвигателей с мощностью до 4 кВт из КНР под брендом и гарантией компании РФ, использование таких двигателей допустимо, но нужно быть уверенным, что сеть выдержит. Возможно подключение однофазного двигателя через частотный преобразователь, предназначенный для бытовой сети 220 В. Можно самостоятельно подключить трехфазный электродвигатель в сеть с питанием 220 с использованием конденсатора, но такое подключение приведёт к потере мощности электродвигателя примерно на 30%. Лучше приобретать однофазный электродвигатель заводской сборки, который выдает именно ту мощность, которая указана на бирке электродвигателя.

Частотный преобразователь в современных условиях

Частотные преобразователи (фото 1) используются для управления частотой вращения электродвигателя, что позволяет не только экономить электроэнергию, но и управлять, например в насосах, подачей и напором перекачиваемой жидкости. При использовании ЧП необходимо учитывать, что регулировка частоты, без доработки электродвигателя, возможна в пределах регулировки частоты +/- 30% от рабочей. Для работы на низкой частоте, т. е. уменьшение частоты вращения более 30% (увеличивается перегрев обмоток двигателя) требуется установка дополнительного вентилятора принудительного охлаждения электродвигателя (фото 2). А при увеличении частоты вращения более 30% (при таких скоростях есть вероятность выхода из строя подшипников), требуется замена подшипников на усиленные.

Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети 220В

Для использования асинхронного электродвигателя от бытовой электрической сети 220 В применяют фазосдвигающий конденсатор. Таким образом достигается мягкий запуск агрегата. Методы подключения конденсаторов к бытовой сети 220В:

• с выключателем
• напрямую, без выключателя
• параллельное включение двух электролитов

Конденсатор для двигателя должен превышать его по напряжению минимум в 1,5 раза. В противном случае возникнут скачки напряжения, что чревато поломками.

Подбор конденсатора для подключения двигателя к сети питания 220В

Правильный подбор конденсатора для подключения трехфазного двигателя к однофазной сети предполагает расчет емкости. Ее значение зависит от схемы подключения обмоток и других параметров.

Формула расчета емкости конденсатора для схемы «Звезда»

Формула расчета емкости конденсатора для схемы «Треугольник»

Где Емк — емкость рабочего конденсатора в мкФ, I — ток в А, U — напряжение сети в В.

Устройство электродвигателя

Однофазные двигатели 220 В имеют две фазы, но основная работа выполняется одной, и такие моторы стали называть однофазными. В состав мотора входят следующие детали.

1. Статор, или неподвижная часть мотора.
2. Ротор, или подвижная (вращающаяся) часть мотора.

Однофазный электромотор можно охарактеризовать как асинхронный электрический мотор, в котором имеется рабочая обмотка на его неподвижной части, она подключается к сети переменного однофазного тока.

Пусковая катушка

Для того чтобы однофазный мотор мог самостоятельно запускаться и начинать вращение, на них устанавливается ещё одна катушка. Она разработана для запуска двигателя. Пусковая катушка устанавливается по отношению к рабочей со смещением на 90 градусов. Для того чтобы получить сдвиг токов, следует установить в цепь звено, которое будет сдвигать фазы. В качестве фазосдвигающего звена могут выступать несколько средств.

1. Активный резистор.
2. Конденсатор.
3. Катушка индуктивности.

Ротор и статор мотора металлические. Для того чтобы изготовить ротор или статор, нужна специальная электротехническая сталь марки 2212.

Двух и трёхфазные моторы

Существует возможность 2 или 3-фазный мотор подключить к однофазному источнику питания. Иногда по ошибке такие моторы называют однофазными. Это заблуждение, правильно будет называть это «двух (или трёх) фазный электромотор, подключённый в однофазную сеть питания переменного тока». Просто подключить двух или трёхфазный мотор в однофазную сеть не получится. Нужна схема согласования.

Таких схем есть несколько, согласование можно реализовать при помощи конденсаторов. После подключения к мотору конденсаторов согласно схеме, мотор будет работать, причём все фазы мотора будут работать, они всё время будут находиться под напряжением и выполнять работу по вращению ротора.

Принцип действия

Переменный электроток создаёт магнитное поле в статоре, которое имеет два поля, они одинаковы по амплитуде, частоте, но разнонаправленны. Эти поля воздействуют на неподвижный ротор, и, вследствие того, что поля разнонаправленны, ротор начинает вращение. При отсутствии в моторе пускового механизма, то ротор будет стоять на месте. Ротор, начав вращение в одну сторону, будет вращаться далее в этом же направлении.

Запуск мотора

Посредством магнитного поля производится запуск мотора, магнитное поле, воздействуя на ротор, принуждает его вращаться. Создают магнитное поле главная и дополнительная катушки, пусковая имеет меньший размер, подключается она к дополнительной через конденсатор, катушку индуктивности или активный резистор.

Если мотор низкой мощности, пусковая фаза замкнута. Чтобы запустить такой двигатель, подключать электричество к пусковой катушке можно лишь временно, не более чем на три секунды. Для этого существует пусковая кнопка. Кнопка вставлена в пусковое устройство.

Когда происходит нажатие пусковой кнопки, происходит подача электроэнергии на рабочую и на пусковую катушку одновременно, двигатель в эти первые секунды запуска работает как двухфазный, но через три секунды ротор уже набрал обороты, мотор запустился, и кнопка отпускается. Прекращается подача электроэнергии на пусковую катушку, но подача электричества на рабочую обмотку не прекращается, так устроено пусковое устройство, затем устройство работает уже как однофазное.

Важно помнить, что не следует долго держать пусковую кнопку, так как пусковая катушка может перегреться и выйти со строя, она рассчитана на работу несколько секунд. Для обеспечения безопасности в корпусе однофазного силового агрегата может быть встроено тепловое реле, центробежный выключатель. Центробежный выключатель устроен таким образом, что когда ротор набрал обороты, центробежный выключатель выключается сам, без вмешательства человека. Пусковой ток однофазного двигателя выше рабочего, после запуска ток снижается до уровня рабочего. Схему подключения однофазного двигателя смотрите здесь.

Тепловое реле

Тепловое реле действует следующим образом: при нагревании обмоток до установленного на реле предела, реле производит прекращение подачи электроэнергии на обе фазы, таким образом, исключается выход из строя при перегрузке или другой причине, это не даст возникнуть пожару.

Достоинства

К положительным качествам такого мотора можно отнести простоту его устройства, ротор в этой конструкции короткозамкнутый, обмотка статора не представляет собой большой сложности.

Недостатки

Кроме достоинств, в этом моторе имеются и некоторые недостатки.

1. Невысокий пусковой момент мотора.
2. Низкий КПД электродвигателя.
3. Электродвигатель не способен генерировать магнитное поле, которое выполняет вращение.

По этой причине такой двигатель сам не может начать вращение. Дело в том что для того, чтобы мотор начал вращение, он должен иметь не менее двух обмоток, а следовательно, и двух фаз, но мотор имеет одну фазу изначально, таково его устройство. Кроме наличия двух фаз, требуется чтобы одна обмотка была смещена по отношению к другой на определённый угол.

Схема подключения двигателя и тип конденсаторов

Подключить трехфазный двигатель можно по схеме «звезда» или «треугольник». Для каждой из этих схем существуют свои формулы расчета конденсаторной емкости, но можно использовать и общую формулу, которая была приведена выше.

Теперь настало время поговорить про тип конденсаторов, которые можно использовать для подключения трехфазного двигателя в однофазной сети. Для пускового и рабочего конденсаторов рекомендуется использовать один и тот же тип.

Для этого подойдут бумажные конденсаторы типа: МБГО, МПГО, КБП или МБГП. Допускается использовать для подключения асинхронного двигателя и электролитические конденсаторы, но несколько по другой схеме. Здесь важно предусмотреть установку диодного моста и резисторов. В противном случае, электролитические конденсаторы могут взорваться.

Наилучшим типом конденсаторов для подключения асинхронного двигателя считаются полипропиленовые конденсаторы переменного тока. Это современные конденсаторы, предназначенные для рабочего напряжения 400-450 Вольт.

Подключение мотора трёхфазного

Ротор, подсоединённый по трёхфазной схеме, вращается посредством поля магнитного, которое появляется от тока, возникающего в различное время по разнообразным обмоткам.

Однако при подсоединении данного мотора к однофазной схеме, вращение ротора не наблюдается. К самому не сложному методу подключения относится присоединение третьего контакта посредством конденсатора фазодвигающего.

При включении в схему однофазную у двигателя возникает быстрота вращения как при функционировании от сети с тремя фазами. Однако потери мощности высокие и напрямую зависят от конденсаторной ёмкости, условий эксплуатации двигателя, варианта подключения.

К самым распространенным вариантам цепей при подсоединении мотора электрического считается трёхфазная, представляющая собой совокупность электроцепей с равноценной частотой ЭДС, отличающихся фазами, но создающиеся одним энергетическим источником.

Невзирая на тот факт, что многие моторы справляются с функционированием от сети однофазной, бесперебойно работать всё же может не каждый. Отличным вариантом в подобно ситуации считаются электромоторы, рассчитанные на 380/220 вольт.

Данное напряжение указано в инструкции, а также на табло, имеющемся на агрегате. Помимо этого в паспорте имеется схема подсоединения и способы её возможного изменения.