Как найти фазный ток двигателя

Расчет мощности двигателя при схеме соединения звезда-треугольник

В этой статье я хотел бы рассказать как изменяется мощность двигателя при схеме соединения обмоток звезда – треугольник и наоборот.

В связи со спецификой своей работы я сталкиваюсь с ремонтов различных асинхронных двигателей и в большинстве случаев выход из строя двигателя происходит при неправильном переключении обмоток двигателя, так как люди не понимают, как изменяется мощность двигателя при переключении с треугольника на звезду и обратно, и как это может отразится на работоспособности самого двигателя.

Определение мощности при схеме соединения звезда

Известно [Л1. с. 34], что при соединении в звезду линейные токи Iл и фазные токи Iф равны между собой, при этом между фазным Uф и линейным напряжением Uл существует соотношение, где Uл = √3*Uф , в результате Uф = Uл/√3.

Исходя из этого, полная мощность определяется через линейные величины:

Определение мощности при схеме соединения треугольник

При схеме соединения в треугольник, фазные и линейные напряжения равны между собой Uл = Uф, при этом между токами существует соотношение: Iл = √3*Iф, в результате Iф = Iл/√3.

Исходя из этого, полная мощность определяется, как:

Для определения активной и реактивной мощности используются формулы:

Из-за того что формулы для схемы соединения звезды и треугольника имеют одинаковый вид, у мало опытных инженеров происходят недоразумения, будто вид соединения безразличен и ни на что не влияет.

Рассмотрим на примере, на сколько ошибочные данные утверждения. В данном примере будем рассматривать электродвигатель типа АИР90L2, который имеет две схемы подключения ∆/Y, технические характеристики двигателя:

  • коэффициент мощности cosφ = 0,84;
  • коэффициент полезного действия, η = 78,5%;

Определяем ток двигателя при напряжении 380 В и схеме соединения треугольник, мощность при таком соединении составляет 3 кВт:

Теперь соединим обмотки двигателя в звезду. В результате на фазную обмотку пришлось на 1,73 раза более низкое напряжение Uф = Uл/√3, соответственно и ток уменьшился в 1,73 раза, но так как при соединении в треугольник Uл = Uф, а линейный ток был в 1,73 раза больше фазного Iл = √3*Iф, то получается, что при соединении в звезду, мощность уменьшится в √3*√3 = 3 раза, соответственно и ток уменьшиться в 3 раза.

Из всего выше изложенного можно сделать, следующие выводы:

1. При переключении двигателя со звезды на треугольник, мощность двигателя увеличивается в 3 раза и наоборот. Использовать данные переключения, можно если схемы подключения двигателя позволяет выполнять переключения ∆/Y, в противном случае, двигатель может сгореть, когда Вы будете выполнять переключение со звезды на треугольник.

2. Как Вы уже поняли, используя схему переключения обмоток двигателя со звезды на треугольник, мы уменьшаем пусковые токи при пуске двигателя на пониженном напряжении, а затем его повышаем до номинального. Когда обмотки двигателя соединены в звезду, к каждой из них подводиться напряжение меньше номинального в 1,73 раза. В процессе пуска, двигатель увеличивает скорость вращения и ток снижается. В это время происходит переключение на треугольник.

Обращаю Ваше внимание, что двигатели, которые недогружены, работают с очень низким cosφ. Поэтому рекомендуется заменить недогруженный двигатель, на двигатель меньшей мощности. Если же у недогруженного двигателя, запас мощности велик, то cosφ можно поднять путем переключения обмоток с треугольника на звезду без риска перегреть двигатель.

Как мы видим ничего сложного нету в определении мощности при схеме звезда и треугольник.

1. Звезда и треугольник. Е.А. Каминский, 1961 г.

Источник

Подключение трехфазного двигателя к сети 220 или 380 В

При изготовлении или эксплуатации устройств с мощным электроприводом нередко приходится самостоятельно выбирать нужный электродвигатель и подключать его к сети – трехфазной или однофазной. Из этой статьи мы узнаем, как подключить трехфазный асинхронный двигатель к сетям напряжением 380 и 220 В.

Читайте также:  Плавают обороты на холостом ходу ваз 2112 124 двигатель

Звезда и треугольник

Конструктивно мотор состоит из статора, на котором размещены три обмотки, и ротора. При подаче питающего напряжения, мы создаем вокруг этих обмоток вращающее поле, которое пытается «вытолкнуть» ротор из статора, представляющего собой набор короткозамкнутых витков, заставляя его вращаться.

Взглянем повнимательнее на статор. Он, как было сказано выше, состоит из трех обмоток, соединенных одним из двух способов:

Какая из схем лучше? Соединение «треугольником» обеспечивает более мягкий пуск, и, соответственно, меньшие пусковые токи. Но при таком подключении электродвигатель не развиваем паспортной мощности на валу. При включении «звездой» паспортная мощность развивается полностью, но пусковые токи много больше, что может потребовать специальных мер.

Важно! Есть и еще один нюанс при выборе схемы включения – питающее напряжение. Один и тот же двигатель, включенный по разным схемам, требует разных напряжений питания.

Напряжения

Самыми распространенными на сегодняшний день являются трехфазные двигатели на 380/220, 660/380 и 220/127 В. Что это значит, почему напряжения разбиты по парам? Дело в том, что при включении обмоток «звездой» требуется большее напряжение питания. К примеру 380/220 означает, что «звездой» двигатель нужно подключить к сети 380 В (линейное), а треугольником – 220 В (линейное). Поэтому прежде, чем выбирать схему, необходимо определиться, какие электродвигатель и сеть есть в нашем распоряжении.

Ну какое напряжение у нас в доме, мы, конечно, знаем. Осталось разобраться с двигателем. Взглянем на шильдики, расположенные на корпусе моторов. Согласно им оба эти мотора можно включить «треугольником» в сеть 220 В или «звездой» 380 В.

При этом в первом случае ток потребления будет несколько выше. Но, как было замечено выше, есть двигатели и на другое напряжение. Шильдики, фото которых представлены ниже, говорят о том, что их обладатели могут работать по схеме «звезда» в сети 380 и «треугольник» 660 В. Причем один из них (верхнее фото) способен использоваться в сетях 440/760 В, но частота этих сетей должна быть 60 Гц.

Важно! Вполне очевидно, что моторы из обоих примеров можно включить в сеть 380 В, но только по разным схемам – «треугольником» и «звездой» соответственно.

Как переключить обмотки?

Большинство трехфазных электромоторов изготавливаются с открытой схемой – их можно подключить и звездой, и треугольником. Достаточно просто переставить перемычки на распредкоробке БРНА (Блок Распределения (расключения) Начал Обмоток).

Стандартная схема установки перемычек для схем «звезда» и «треугольник» приведена на рисунке ниже.

Но встречаются двигатели, у которых блок распределения имеет всего 3 клеммы. Это означает, что обмотки уже включены по той или иной схеме и их осталось только подключить к сети. К примеру, двигатель, шильдик которого изображен ниже, можно включить только «звездой».

Полезно! При желании и некоторых умениях можно разобрать двигатель, разобраться в обмотках и соединить их по другой схеме. При этом мотор будет отлично работать.

Схема включения в сеть

С напряжениями и «звездами» разобрались, попробуем включить электродвигатель в сеть. Обычно это делают при помощи мощного реле – пускателя (контактора). Независимо от того, как соединены между собой обмотки, схема будет одна и та же.

Включение без возможности реверса

Начнем с обычного включения, когда нам не требуется реверс (обратное вращение). Взглянем на схему, она предельно проста:

Как только мы включим автомат QF, напряжение с фазы «В» поступит на электромагнит пускателя КМ-1. Напряжение же с фазы «С» пройдет через нормально замкнутую кнопку «Стоп» и появится на одном из выводов нормально разомкнутой кнопки «Пуск». Электромагнит контактора обесточен, его силовые контакты разомкнуты, двигатель АД не работает.

Нажимаем на кнопку «Пуск». Контактор срабатывает, подключая двигатель к сети, и отдельным контактом управления КМ-1.1 шунтирует (закорачивает) эту кнопку, которую теперь можно отпустить. Если мы хотим остановить двигатель, то нажимаем на кнопку «Стоп». Она снимает питание с электромагнита пускателя, тот в свою очередь снимает напряжение с мотора и одновременно разблокирует кнопку «Пуск». Кнопку «Стоп» можно отпустить.

Читайте также:  Изза чего троит двигатель

Включение с реверсом

Для решения некоторых задач, к примеру, конвейер, кран-балка и т.п., требуется, чтобы двигатель вращался в обе стороны. Чтобы обеспечить обратное вращение, достаточно поменять местами фазы «А» и «С». Сделать это несложно, но понадобится еще один пускатель и кнопка на замыкание. Взглянем на схему ниже.

Итак, кнопа «Стоп» замкнута, кнопки «Вперед» и «Назад» разомкнуты. Оба контактора отключены, двигатель молчит. Предположим, мы нажмем на кнопку «Вперед». При этом сработает контактор КМ-1, запустит двигатель и заблокирует эту кнопку. Теперь остановим мотор кнопкой «Стоп» и нажмем «Назад». Включится нижний по схеме контактор КМ-2 и подаст напряжение на мотор, но при этом поменяет местами фазы «А» и «С». Ну и, естественно, эта кнопка будет заблокирована его контактами управления.

А теперь обратим внимание на нормально замкнутые контакты КМ-1.2 и КМ-2.2. Они выполняют очень важную функцию. Если нажать на кнопку «Назад» в то время, когда мотор работает вперед (включен контактор КМ-1), то произойдет короткое замыкание между фазами «А» и «С». То же самое произойдет, если нажать на «Вперед», при включенном контакторе КМ-2.

Чтобы избежать подобной неприятности, и введены эти 2 цепи. Первая (КМ-1.2) размыкает цепь питания контактора КМ-2, когда включен КМ-1 и наоборот. Таким образом, оба контактора не смогут работать одновременно, не выжгут нам линию и не сгорят сами.

Полезно! Практически все контакторы имеют как нормально замкнутые, так и нормально разомкнутые контакты управления, так что проблем со сборкой такой схемы не будет.

Включаемся в однофазную сеть

оказывается, трехфазный двигатель может работать и от одной фазы. Правда, развиваемая им мощность будет много меньше паспортной, но нередко и этого достаточно. В зависимости от рабочего напряжения самого мотора и напряжения питания обмотки в однофазную сеть можно подключить и «звездой», и треугольником. Для этого понадобится лишь дополнительный фазосдвигающий конденсатор, который будет питать третью обмотку.

Если в нашем распоряжении двигатель с рабочим напряжением 220/127 В, то включаем его по схеме «треугольника»

такие двигатели в настоящее время встречаются намного реже, чем моторы на 380/220 В, поэтому чаще всего включение в однофазную сеть производится по схеме «звезда».

Емкость фазосдвигающего конденсатора, который называют рабочим, зависит от мощности двигателя, и может быть рассчитана по формуле:

Важно! Если мотор во время пуска имеет большую нагрузку на валу, то для надежного его запуска используют дополнительный пусковой конденсатор, кратковременно подключаемый к рабочему. После выхода мотора на номинальную мощность, этот конденсатор нужно отключить.

Схемы включения трехфазного двигателя в однофазную сеть по схеме «треугольник» и «звезда» с пусковым конденсатором

Вот, вроде, и все на тему включения трехфазного асинхронного двигателя. Теперь мы знаем, какими эти моторы бывают, по какой схеме можно соединить их обмотки, каким напряжением запитать и как запустить.

Источник

Расчет фазных и линейных величин трехфазного тока

Трехфазный генератор имеет на статоре три однофазные самостоятельные обмотки, начала и концы которых сдвинуты соответственно на 120 эл. град, или на 2/3 полюсного деления, т. е на 2/3 расстояния между серединами разноименных полюсов (рис. 1). В каждой из трех обмоток возникает однофазный переменный ток. Однофазные токи обмоток взаимно сдвинуты на 120 эл. град, т. е. на 2/3 периода. Таким образом, трехфазный ток представляет собой три однофазных тока, сдвинутых во времени на 2/3 периода (120°).

В любой момент времени алгебраическая сумма всех трех мгновенных: значений а. д. с. отдельных фаз равна нулю. Поэтому у генератора вместо шести выводов (для трех самостоятельных однофазных обмоток) делают только три вывода или четыре, когда выводится нулевая точка. В зависимости от того, как соединить отдельные фазы и как их подключить к сети, можно получить соединение в звезду или треугольник.

Читайте также:  Технические характеристики двигателя фиат альбеа

Начала обмоток обозначаются в дальнейшем буквами A, B, C, а концы их – буквами X, Y, Z.

Рис. 1. Трехфазный генератор

а) Соединение в звезду.

При соединении в звезду концы фаз X, Y, Z (рис. 2) соединяют и узел соединения называют нулевой точкой. Узел может иметь вывод – так называемый нулевой провод (рис. 272), показанный пунктиром, или быть без вывода.

При соединении в звезду с нулевым проводом можно получить два напряжения: линейное напряжение Uл между проводами отдельных фаз и фазное напряжение Uф между фазой и нулевым проводом (рис. 2). Соотношение между линейным и фазным напряжениями выражается следующим образом: Uл=Uф∙√3.

Рис. 2. Соединение в звезду

Ток, который проходит в проводе (сети), проходит и по обмотке фазы (рис. 2), т. е. Iл=Iф.

б) Соединение в треугольник.

Соединение фаз в треугольник получается при соединении концов и начал фаз согласно рис. 3, т. е. AY, BZ, CX. При таком соединении нет нулевого провода и напряжение на фазе равно линейному напряжению между двумя проводами линии Uл=Uф. Однако ток в линии Iл (сети) больше, чем ток в фазе Iф, а именно: Iл=Iф∙√3.

Рис. 3. Соединение в треугольник

При трехфазной системе в каждое мгновение, если ток в одной обмотке идет от конца к началу, то в двух других он направлен от начала к концу. Например, на рис. 2 в средней обмотке AX проходит от A к X, а в крайних – от Y к B и от Z к C.

На схеме (рис. 4) показано, как три одинаковые обмотки соединяются с зажимами двигателя в звезду или треугольник.

Рис. 4. Соединение обмоток в звезду и треугольник

1. Генератор с обмоткой статора, соединенной по представленной на рис. 5 схеме, при линейном напряжении 220 В питает током три одинаковые лампы сопротивлением по 153 Ом. Какие напряжение и ток имеет каждая лампа (рис. 5)?

Согласно включению лампы имеют фазное напряжение Uф=U/√3=220/1,732=127 В.

Ток лампы Iф=Uф/r=127/153=0,8 А.

2. Определить схему включения трех ламп на рис. 6, напряжение и ток каждой лампы сопротивлением по 500 Ом, подключенных к питающей сети с линейным напряжением 220 В.

Ток в лампе I=Uл/500=220/500=0,45 А.

3. Сколько вольт должен показывать вольтметр 1, если вольтметр 2 показывает напряжение 220 В (рис. 7)?

Фазное напряжение Uф=Uл/√3=220/1,73=127 В.

4. Какой ток показывает амперметр 1, если амперметр 2 показывает ток 20 А при соединении в треугольник (рис. 8)?

При соединении в треугольник ток в фазе потребителя меньше, чем в линии.

5. Какие напряжение и ток будут показывать измерительные приборы 2 и 3, включенные в фазу, если вольтметр 1 показывает 380 В, а сопротивление фазы потребителя 22 Ом (рис. 9)?

Вольтметр 2 показывает фазное напряжение Uф=Uл/√3=380/1,73=220 В. а амперметр 3 – фазный ток Iф=Uф/r=220/22=10 А.

6. Сколько ампер показывает амперметр 1, если сопротивление одной фазы потребителя 19 Ом с падением напряжения на нем 380 В, которое показывает вольтметр 2, включенный согласно рис. 10.

Ток в фазе Iф=Uф/r=Uл/r=380/19=20 А.

Ток потребителя по показанию амперметра 1 Iл=Iф∙√3=20∙1,73=34,6 А. (Фаза, т. е. сторона треугольника, может представлять собой обмотку машины, трансформатора или другое сопротивление.)

7. Асинхронный двигатель на рис. 2 имеет обмотку, соединенную в звезду, и включается в трехфазную сеть с линейным напряжением Uл=380 В. Каким будет фазное напряжение?

Фазное напряжение будет между нулевой точкой (зажимы X, Y, Z) и любыми из зажимов A, B, C:

8. Обмотку асинхронного двигателя из предыдущего примера замкнем в треугольник, соединив зажимы на щитке двигателя согласно рис. 3 или 4. Амперметр, включенный в линейный провод, показал ток Iл=20 А. Какой ток проходит по обмотке (фазе) статора?

Линейный ток Iл=Iф∙√3; Iф=Iл/√3=20/1,73=11,56 А.

Источник

Adblock
detector