Электронное устройство для запуска трехфазного двигателя к однофазной сети

Прочее

Бесконденсаторный пуск трехфазных электродвигателей от однофазной сети

Как известно, для запуска трехфазного электродвигателя (ЭД) с короткозамкнутым ротором от однофазной сети наиболее часто в качестве фазосдвигающего элемента применяют конденсатор. При этом емкость пускового конденсатора должна быть в несколько раз больше емкости рабочей конденсатора. Для ЭД чаще всего применяемых в домашнем хозяйства (0,5. 3 кВт), стоимость пусковых конденсаторов соизмерима со стоимость к электродвигателя. Поэтому желательно избежать применения дорогостоящих пусковых конденсаторов, работающих лишь кратковременно. В тожe время применение рабочих, постоянно включенных фазосдвигающих конденсоторов можно считать целесообразным, так как они позволяют загрузить двигатель на75. 85% его мощности при 3-фазном включении (безконденсаторов его мощность снижается примерно на 50%).

Вращающий момент, вполне достаточный для запуска указанных ЭД от однофазной сети 220 В/50 Гц, можно получить за счет сдвига токов по фазе в фазных обмотках ЭД, применив для этого двунаправленные электронные ключи, включение которых осуществляется в определенное время.

Исходя из этого, для пуска 3-фазных ЭД от однофазной сети автором были разработаны и отлажены две простые схемы. Обе схемы опробованы на ЭД мощностью 0,5. 2,2 кВт и показали очень хорошие результаты (время пуска не намного больше, чем в трехфазном режиме). В схемах применяются симисторы, управляемые импульсами разной полярности, и симметричный динистор, который формирует управляющие сигналы в течение каждого полупериода питающего напряжения.

Первая схема (рис.1) предназначена для пуска ЭД с номинальной частотой вращения, равной или меньше 1500 об/мин, обмотки которых соединены в треугольник. За основу этой схемы была взята схема [1], которая упрощена до предела. В этой схеме электронный ключ (симистор VS1) обеспечивает сдвиг тока в обмотке «С» на некоторый угол (50. 70°), что обеспечивает достаточный вращающий момент.

Фазосдвигающим устройством является RC-цепочка. Изменяя сопротивление R2, получают на конденсаторе С напряжение, сдвинутое относительно питающего напряжения на некоторый угол. В качестве ключевого элемента в схеме применен симметричный динистор VS2. В момент, когда напряжение на конденсаторе достигнет напряжения переключения динистора, он подключит заряженный конденсатор к управляющему выводу симистора VS1 i включит этот двунаправленный силовой ключ.

Вторая схема (рис.2) предназначена для пускс ЭД с номинальной частотой вращения равной 3000 об/мин, а также для электродвигателей, работающих на механизмы с большим моментом сопротивле ния при пуске. В этих случаях требуется значительно больший пусковой момент. Поэтому была применена схема соединения обмоток ЭД «разомкнутая звезда ([2], рис. 14,в), которая обеспечивает максимальный пусковой момент. В указанной схеме фазосдвигающие конденсаторы заменены двумя электронными ключами Один ключ включен последовательно с обмоткой фазы «А» и создает в ней «индуктивный» (отстающий)

сдвиг тока, второй — включен параллельно обмотке фазы «В» и создает в ней «емкостной» (опережающий) сдвиг тока. Здесь учитывается то, что сами обмотки ЭД смещены в пространстве на 120 электрических градусов одна относительно другой.

Наладка заключается в подборе оптимального угла сдвига токов в фазных обмотках, при котором происходит надежный запуск ЭД. Это можно сделать без применения специальных приборов. Выполняется она следующим образом.

Подача напряжения на ЭД осуществляется пускателем нажимного «ручного» типа ПНВС-10, через средний полюс которого подключается фазосдвигающая цепочка. Контакты среднего полюса замкнуты только при нажатой кнопке «Пуск».

Нажав кнопку «Пуск», путем вращения движка подстроечного сопротивления R2 подбирают необходимый пусковой момент. Так поступают при наладке схемы, показанной на рис.2.

При наладке схемы рис.1 из-за прохождения больших пусковых токов некоторое время (до разворота) ЭД сильно гудит и вибрирует. В этом случае лучше изменять величину R2 ступенями при снятом напряжении, а затем, путем кратковременной подачи напряжения, проверять, как происходит запуск ЭД. Если при этом угол сдвига напряжения далек от оптимального, то ЭД гудит и вибрирует очень сильно. По мере приближения к оптимальному углу двигатель «пытается» вращаться в ту или другую сторону, а при оптимальном запускается достаточно хорошо.

Читайте также:  Двигатель для аппаратов высокого давления

Автор производил отладку схемы, показанной на рис.1, на ЭД 0,75 кВт 1500 об/мин и 2,2 кВт 1500 об/мин, а схемы, показанной на рис.2, на ЭД 2,2 кВт 3000 об/мин.

При этом опытным путем установлено, что подобрать значения R и С фазовращающей цепочки, соответствующие оптимальному углу, можно предварительно. Для этого нужно последовательно с ключом (симистором) соединить лампу накаливания 60 Вт и включить их в сеть

220 В. Изменяя величину R, надо установить напряжение на лампе 1 70 В (для схемы рис.1 ) и 1 00 В (для схемы рис.2). Эти напряжения замерялись стрелочным прибором магнитоэлектрической системы, хотя форма напряжения на нагрузке не синусоидальная.

Необходимо отметить, что добиться оптимальных углов сдвига токов можно при различных сочетаниях значений R и С фазосдвигающей цепочки, т.е. изменив номинал емкости конденсатора, придется подобрать и соответствующее ему значение сопротивления.

Эксперименты проводились с симисторами ТС-2-10 и ТС-2-25 без радиаторов. В этой схеме они работали очень хорошо. Можно применить и другие симисторы с двухполярным управлением на соответствующие рабочие токи и класса напряжения не ниже 7. При использовании импортных симисторов в пластмассовом корпусе их следует установить на радиаторы.

Симметричный динистор DB3 можно заменить отечественным КР1125. У него немного меньше напряжение переключения. Возможно, это и лучше, но этот динистор очень сложно найти в продаже.

Конденсаторы С любые неполярные, рассчитанные на рабочее напряжение не менее 50 В (лучше — 100 В). Можно применить также два полярных конденсатора, включенных последовательно-встречно (в схеме рис.2 их номинал должен быть 3,3 мкФ каждый).

Внешний вид электропривода измельчителя травы с описанной схемой запуска и ЭД 2,2 кВт 3000 об/мин показан на фото 1.

Источник

Трехфазный двигатель в однофазной сети: схемы запуска

Конструирование станков своими руками связано с необходимостью преобразования доступной электрической энергии в кинетическую, обеспечивающую вращение различных механизмов.

С этой целью хорошо справляется трехфазный двигатель в однофазной сети. Он доступен по цене, часто достается умельцам практически бесплатно от списанного промышленного оборудования.

Предлагаю ознакомиться с кратким обзором типовых схем его запуска. Выбрать наиболее подходящую.

Принцип работы двигателя в трехфазной схеме

Конструкция статора изготовлена из магнитопровода, в котором запрессованы три электрические изолированные обмотки. Они выполнены одинаковым проводом, имеют равное количество витков, но разнесены в пространстве на 120 угловых градусов.

На каждую обмотку подается отдельная фаза напряжения сети. Их чередование определяет направление вращения ротора. Он движется под действием сложения сил магнитных полей, создаваемых протекающими токами.

Векторные диаграммы помогают представить более наглядно этот процесс.

Каждая обмотка является отдельной электрической цепью, но суммарно они образуют разветвленную схему подключения. В промышленном исполнении их собирают:

· звездой с общей нейтралью;

С их описанием удобно ознакомиться здесь .

Подача трехфазного напряжения на схему звезды или треугольника обеспечивает наиболее эффективное преобразование электрической энергии в мощность крутящего момента на валу двигателя. Его величину характеризуют коэффициентом полезного действия.

Технология создания крутящего момента от однофазной сети

В этой ситуации мы имеем всего одно напряжение. Из него надо сделать три разных тока, сдвинутых в идеале под 120 градусов, что не просто.

Для этого используют реактивное сопротивления, зная, что у емкости ток опережает фазу напряжения, а на индуктивности он отстает на 90 градусов. Недобор отклонения угла составляет 25%, который уже влияет на потери энергии.

Трехфазный двигатель в однофазной сети работает неэффективно: потери мощности могут превышать до 50%, а у отдельных схем и выше.

Однако часто этот недостаток не является критичным. Он устраивает большинство пользователей.

Конденсаторные схемы запуска

Сразу оговорюсь, что в электротехнике существует довольно большое количество их разработок. Рассматриваю только наиболее популярные. Для них необходимо подобрать конденсаторы по емкости и рабочему напряжению.

Поскольку амплитуда синусоиды постоянно изменяет свой знак, то безопасно эксплуатировать можно только конденсаторы, изоляция которых рассчитана на 500 вольт или больше.

Читайте также:  Сколько фаз у шагового двигателя

Схема запуска для звезды

Потенциалы фазы и нуля прикладывают к началам двух обмоток, а третью подключают через конденсаторы. Разделяют их на две цепочки: рабочую, смонтированную постоянно и пусковую, задействуемую через выключатель.

Иногда цепь запуска используется для преодоления мощных нагрузок. Но длительно работать так нельзя: обмотка двигателя перегревается, изоляция может сгореть.

Схема запуска для треугольника

Принцип подачи напряжения через цепочки конденсаторов и выключатель остался прежним. Особенность только в том, что потенциалы подводятся на сборки начал и концов обмоток.

Схема запуска через самодельный преобразователь

Привожу вариант разработки подачи сдвинутых по фазе токов на обмотки треугольника.

· активное сопротивление резистора на одной фазе создает ток, совпадающий с подводимым напряжением;

· конденсатор обеспечивает опережение тока на 90 градусов;

· дроссель сдвигает ток назад.

Комплексный подход обеспечивает довольно хорошую работу двигателя с высокой устойчивостью к нагрузкам.

Однако здесь в целом низкий КПД и большие потери электричества: сам преобразователь потребляет столько же энергии, как и трехфазный двигатель. Ее двойной расход вряд ли окупится. Анализ работы этой схемы изложен в статье, приведенной по первой ссылке.

Схемы без конденсаторного запуска

Принцип работы основан на применении электронного устройства, сдвигающего фазу тока в одной из обмоток.

Благодаря этому возникает крутящий момент, вращающий ротор.

Схемы без конденсаторного запуска тоже разработаны разными вариантами исполнения. Популярны три ниже опубликованные .

Источник

Запуск трехфазного электродвигателя от 220В

У многих в том числе и у меня в закромах валяются без дела мощные и не мощные трехфазные асинхронные двигатели. Эти двигатели хороши в эксплуатации, они выносливы, но к сожалению не работают от однофазной сети 220В без дополнительных примочек. Самый распространенный способ это нарастить пусковые и фазосдвигающие конденсаторы, но цена на такие конденсаторы очень большая, для движка мощностью 2кВт наборка конденсаторов нужна в районе 200мкФ, а это в среднем 2-3 тысячи рублей, если верить ЧипДип. Можно добавить еще пару тысяч и взять частотник, но это тоже много, и он не всегда используется по назначению. Есть дешевый выход за 500 рубликов, собрать своими ручками простенькую схему

Это устройство является двунаправленным электронным ключом которое включается в нужный момент, предложил его В. ГОЛИК с города Брянск. С таким устройством пуск и работа более стабильная и мощностью двигателю с наборкой конденсаторов нечем не уступает
Для создания на валу асинхронного двигателя вращающегося момента необходимы импульсы сдвинутые по фазе на 120* на любой не ведомой обмотке, именно это и делает данное пусковое устройство. В идеале оно создает сдвиг всего на 50-70 градусов, что вполне достаточно для стабильной работы

Схема проста и не содержит дефицитных компонентов справится с ней любой желающий повторить.

По схеме развел печатную плату. Все компоненты устанавливаются на печатке, так что ничего лишнего не требуется

Скачать печатную плату
Прочитайте Получить пароль от архива

В настройке устройство просто. Перед запуском двигателя подстроечный резистор выставляется на минимальное сопротивление, в этот момент фазовый сдвиг максимальный, и производится запуск двигателя. После запуска резистором выставляется самый оптимальный ход двигателя на этом настройка окончена.

По словам автора схема стабильно ведет себя с двигателями с частотой вращения до 1500 об\мин, при этом обмотки подключены треугольником

Источник Журнал Радио № 6 за 1996г., Автор В. ГОЛИК с города Брянск
А вот видео работы данной схемы с трехфазным двигателем

Источник

Бесконденсаторный пуск трехфазных электродвигателей от однофазной сети

Вращающий момент, вполне достаточный для запуска указанных электродвигателей от однофазной сети 220 В/50 Гц, можно получить за счет сдвига токов по фазе в фазных обмотках ЭД, применив для этого двунаправленные электронные ключи, включение которых осуществляется в определенное время.
Исходя из этого, для пуска 3-фазных ЭД от однофазной сети были разработаны и отлажены две простые схемы. Обе схемы опробованы на ЭД мощностью 0,5. 2,2 кВт и показали очень хорошие результаты (время пуска не намного больше, чем в трехфазном режиме). В схемах применяются симисторы, управляемые импульсами разной полярности, и симметричный динистор, который формирует управляющие сигналы в течение каждого полупериода питающего напряжения.

Читайте также:  Двигатель n62 bmw схема

Первая схема (рис.1) предназначена для пуска ЭД с номинальной частотой вращения, равной или меньше 1500 об/мин, обмотки которых соединены в треугольник. В этой схеме электронный ключ (симистор Т1) обеспечивает сдвиг тока в обмотке «С» на некоторый угол (50. 70°), что обеспечивает достаточный вращающий момент.

Фазосдвигающим устройством является RC-цепочка. Изменяя сопротивление R2, получают на конденсаторе С напряжение, сдвинутое относительно питающего напряжения на некоторый угол. В качестве ключевого элемента в схеме применен симметричный динистор Т2. В момент, когда напряжение на конденсаторе достигнет напряжения переключения динистора, он подключит заряженный конденсатор к управляющему выводу симистора Т1 и включит этот двунаправленный силовой ключ.

Вторая схема (рис.2) предназначена для пускa ЭД с номинальной частотой вращения равной 3000 об/мин, а также для электродвигателей, работающих на механизмы с большим моментом сопротивления при пуске. В этих случаях требуется значительно больший пусковой момент. Поэтому была применена схема соединения обмоток ЭД «разомкнутая звезда, которая обеспечивает максимальный пусковой момент. В указанной схеме фазосдвигающие конденсаторы заменены двумя электронными ключами. Один ключ включен последовательно с обмоткой фазы «А» и создает в ней «индуктивный» (отстающий)
сдвиг тока, второй — включен параллельно обмотке фазы «В» и создает в ней «емкостной» (опережающий) сдвиг тока. Здесь учитывается то, что сами обмотки ЭД смещены в пространстве на 120 электрических градусов одна относительно другой.
Наладка заключается в подборе оптимального угла сдвига токов в фазных обмотках, при котором происходит надежный запуск ЭД. Это можно сделать без применения специальных приборов. Выполняется она следующим образом.
Подача напряжения на ЭД осуществляется пускателем нажимного «ручного» типа ПНВС-10, через средний полюс которого подключается фазосдвигающая цепочка. Контакты среднего полюса замкнуты только при нажатой кнопке «Пуск».
Нажав кнопку «Пуск», путем вращения движка подстроечного сопротивления R2 подбирают необходимый пусковой момент. Так поступают при наладке схемы, показанной на рис.2.
При наладке схемы рис.1 из-за прохождения больших пусковых токов некоторое время (до разворота) ЭД сильно гудит и вибрирует. В этом случае лучше изменять величину R2 ступенями при снятом напряжении, а затем, путем кратковременной подачи напряжения, проверять, как происходит запуск ЭД. Если при этом угол сдвига напряжения далек от оптимального, то ЭД гудит и вибрирует очень сильно. По мере приближения к оптимальному углу двигатель «пытается» вращаться в ту или другую сторону, а при оптимальном запускается достаточно хорошо.
Автор производил отладку схемы, показанной на рис.1, на ЭД 0,75 кВт 1500 об/мин и 2,2 кВт 1500 об/мин, а схемы, показанной на рис.2, на ЭД 2,2 кВт 3000 об/мин.
При этом опытным путем установлено, что подобрать значения R и С фазовращающей цепочки, соответствующие оптимальному углу, можно предварительно. Для этого нужно последовательно с ключом (симистором) соединить лампу накаливания 60 Вт и включить их в сеть 220 В. Изменяя величину R, надо установить напряжение на лампе 170 В (для схемы рис.1) и 100 В (для схемы рис.2). Эти напряжения замерялись стрелочным прибором магнитоэлектрической системы, хотя форма напряжения на нагрузке не синусоидальная.
Необходимо отметить, что добиться оптимальных углов сдвига токов можно при различных сочетаниях значений R и С фазосдвигающей цепочки, т.е. изменив номинал емкости конденсатора, придется подобрать и соответствующее ему значение сопротивления.
Эксперименты проводились с симисторами ТС-2-10 и ТС-2-25 без радиаторов. В этой схеме они работали очень хорошо. Можно применить и другие симисторы с двухполярным управлением на соответствующие рабочие токи и класса напряжения не ниже 7. При использовании импортных симисторов в пластмассовом корпусе их следует установить на радиаторы.
Симметричный динистор DB3 можно заменить отечественным КР1125. У него немного меньше напряжение переключения.
Конденсаторы С любые неполярные, рассчитанные на рабочее напряжение не менее 50 В (лучше — 100 В). Можно применить также два полярных конденсатора, включенных последовательно-встречно (в схеме рис.2 их номинал должен быть 3,3 мкФ каждый).

Источник

Adblock
detector