Connexion monophasée d'un moteur triphasé

Les moteurs à induction sont largement utilisés dans l'industrie en raison de la relative simplicité de conception, de bonnes performances et de la facilité de contrôle.

De tels appareils tombent souvent entre les mains d'un maître à domicile et, en utilisant les connaissances de base de l'électrotechnique, il connecte un tel moteur électrique pour fonctionner à partir d'un réseau monophasé de 220 volts. Le plus souvent, il est utilisé pour l'émeri, la transformation du bois, le broyage des grains et d'autres travaux simples.

Même sur des machines et des mécanismes industriels individuels avec des entraînements, il existe des échantillons de différents moteurs pouvant fonctionner sur une ou trois phases.

Le plus souvent, ils utilisent un démarrage par condensateur, le plus simple et le plus acceptable, bien que ce ne soit pas la seule méthode connue des électriciens les plus compétents.

Le principe de fonctionnement d'un moteur triphasé

Des appareils électriques asynchrones industriels de systèmes 0,4 kV sont disponibles avec trois enroulements statoriques. Des tensions leur sont appliquées, décalées d'un angle de 120 degrés et provoquant des courants de forme similaire.

Pour démarrer le moteur électrique, les courants sont dirigés de manière à créer un champ électromagnétique rotatif total qui agit de manière optimale sur le rotor.

La conception du stator utilisée à ces fins est représentée par:

1. logement;

2. noyau magnétique à trois enroulements;

3. connexions terminales.

Dans la version habituelle, les fils isolés des enroulements sont assemblés selon le schéma en étoile en raison de l'installation de cavaliers entre les vis des bornes. En plus de cette méthode, il existe également une connexion appelée triangle.

Dans les deux cas, la direction des enroulements est affectée: le début et la fin associés au mode d'installation - enroulement en cours de fabrication.

Les enroulements sont numérotés en chiffres arabes 1, 2, 3. Leurs extrémités sont indiquées par K1, K2, K3 et le début - H1, H2, H3. Pour certains types de moteurs, cette méthode de marquage peut être modifiée, par exemple, C1, C2, C3 et C4, C5, C6 ou d'autres symboles ou pas du tout utilisée.

Un marquage correctement appliqué simplifie la connexion des câbles d'alimentation. Lors de la création d'un arrangement de tension symétrique sur les enroulements, la création de courants nominaux assurant un fonctionnement optimal du moteur électrique est assurée. Dans ce cas, leur forme dans les enroulements correspond parfaitement à la tension appliquée, la répète sans aucune distorsion.

Naturellement, il faut comprendre qu'il s'agit d'un énoncé purement théorique, car en pratique les courants surmontent diverses résistances, légèrement déviés.

La perception visuelle des processus aide à l'image des quantités vectorielles sur le plan complexe. Pour un moteur triphasé, les courants dans les enroulements créés par la tension symétrique appliquée sont représentés comme suit.

Lorsque le moteur électrique est alimenté par un système de tensions avec trois angles uniformément espacés et des vecteurs de même ampleur, les mêmes courants symétriques circulent dans les enroulements.

Chacun d'eux forme un champ électromagnétique dont la force d'induction induit son propre champ magnétique dans l'enroulement du rotor. Du fait de l'interaction complexe des trois champs du stator avec le champ du rotor, le mouvement de rotation de ce dernier est créé, et la création d'une puissance mécanique maximale qui fait tourner le rotor est assurée.

Principes de connexion d'une tension monophasée à un moteur triphasé

Pour une connexion complète à trois enroulements de stator identiques, séparés par un angle de 120 degrés, il manque deux vecteurs de tension, il n'y en a qu'un.

Vous pouvez l'appliquer en un seul enroulement et faire tourner le rotor. Mais, pour utiliser efficacement un tel moteur ne fonctionnera pas.Il aura une très faible puissance de sortie sur l'arbre.

Par conséquent, le problème se pose de connecter cette phase afin qu'elle crée un système symétrique de courants dans différents enroulements. En d'autres termes, un convertisseur de tension monophasé à triphasé est nécessaire. Un problème similaire est résolu par différentes méthodes.

Si nous rejetons les schémas complexes des installations d'onduleurs modernes, nous pouvons alors mettre en œuvre les méthodes courantes suivantes:

1. utilisation du démarrage du condensateur;

2. l'utilisation de selfs, de résistances inductives;

3. la création de différentes directions de courants dans les enroulements;

4. Une méthode combinée avec égalisation des résistances de phase pour la formation des mêmes amplitudes aux courants.

Examinez brièvement ces principes.

Déviation de courant lors du passage à travers une capacité

Le lancement de condensateur le plus largement pratiqué, qui permet de dévier le courant dans l'un des enroulements en connectant une résistance capacitive, lorsque le courant est à 90 degrés en avant du vecteur de tension appliqué.

En tant que condensateurs, des constructions en papier métallique des séries MBGO, MBGP, KBG et similaires sont généralement utilisées. Les électrolytes ne sont pas adaptés au passage du courant alternatif, explosent rapidement, et les schémas de leur utilisation se distinguent par leur complexité et leur faible fiabilité.

Dans ce circuit, le courant diffère en angle de la valeur nominale. Il ne dévie que de 90 degrés, n'atteignant pas 30^{à propos} (120-90=30).

Écart de courant lors du passage à travers l'inductance

La situation est similaire à la précédente. Seulement ici, le courant est à la traîne de la même 90 degrés et trente manques. De plus, la conception de l'inductance n'est pas aussi simple que celle d'un condensateur. Il doit être calculé, assemblé, adapté aux conditions individuelles. Cette méthode n'est pas répandue.

Lorsque vous utilisez des condensateurs ou des selfs, les courants dans les enroulements du moteur n'atteignent pas l'angle requis par le secteur à trente degrés, indiqué en rouge sur la photo, ce qui crée déjà une augmentation des pertes d'énergie. Mais vous devez les supporter.

Ils interfèrent avec la création d'une distribution uniforme des forces d'induction et créent un effet inhibiteur. Il est difficile d'évaluer avec précision son effet, mais avec une approche simple pour diviser les angles, une perte (25/120 = 1/4) de 25% est obtenue. Mais est-il possible de le penser?

Écart de courant en appliquant une tension de polarité inversée

Dans le circuit en étoile, il est habituel de connecter un fil de tension de phase à l'entrée de l'enroulement et un fil neutre à son extrémité.

Si deux séparés par 120^{à propos} phase pour appliquer la même tension, mais pour les séparer, et dans la seconde pour inverser la polarité, alors les courants se déplaceront en angle les uns par rapport aux autres. Ils formeront des champs électromagnétiques de directions différentes, affectant la puissance générée.

Ce n'est qu'avec cette méthode que l'écart angulaire des courants d'une petite valeur est obtenu - 30^{à propos}.

Cette méthode est utilisée dans des cas individuels.

Méthodes d'utilisation complexe des condensateurs, des inductances, inversion de polarité des enroulements

Les trois premières méthodes énumérées ne permettent pas de créer une déviation symétrique optimale des courants dans les enroulements. Il y a toujours un biais dans l'angle par rapport au circuit fixe prévu pour une alimentation triphasée de haute qualité. Pour cette raison, la formation de moments opposés qui inhibent la promotion, réduit l'efficacité.

Par conséquent, les chercheurs ont mené de nombreuses expériences basées sur différentes combinaisons de ces méthodes afin de créer un convertisseur qui offre la plus grande efficacité du moteur triphasé. Ces schémas avec une analyse détaillée des processus électriques sont donnés dans la littérature pédagogique spéciale. Leur étude augmente le niveau de connaissances théoriques, mais pour la plupart, elles sont rarement appliquées dans la pratique.

Une bonne image de la répartition des courants se crée dans le circuit lorsque:

1. la phase d'enroulement direct est appliquée à un enroulement;

2. la tension est connectée aux deuxième et troisième enroulements par l'intermédiaire d'un condensateur et d'une inductance, respectivement;

3. à l'intérieur du circuit convertisseur, les amplitudes des courants sont égalisées en sélectionnant des réactances avec compensation de déséquilibre par des résistances actives.

Je voudrais prêter attention au troisième point, auquel de nombreux électriciens n'accordent pas d'importance. Il suffit de regarder l'image suivante et de conclure sur la possibilité d'une rotation uniforme du rotor avec une application symétrique de forces identiques et différentes en magnitude.

La méthode complexe vous permet de créer un schéma assez complexe. Il est très rarement appliqué dans la pratique. L'une des options pour sa mise en œuvre pour un moteur électrique de 1 kW est présentée ci-dessous.

Pour faire le convertisseur, vous devez créer un accélérateur compliqué. Cela nécessite du temps et des ressources matérielles.

De plus, des difficultés surgiront lors de la recherche de la résistance R1, qui fonctionnera avec des courants dépassant 3 ampères. Il doit:

• avoir une puissance supérieure à 700 watts;

• bien refroidir;

• isoler de manière fiable des parties actives.

Il existe plusieurs autres difficultés techniques qui devront être surmontées pour créer un tel convertisseur de tension triphasé. Cependant, il est assez polyvalent, vous permet de connecter des moteurs d'une puissance allant jusqu'à 2,5 kilowatts, assure leur fonctionnement stable.

Ainsi, le problème technique de la connexion d'un moteur asynchrone triphasé à un réseau monophasé est résolu en créant un circuit convertisseur complexe. Mais, il n'a pas trouvé d'application pratique pour une raison simple qu'il est impossible de se débarrasser - la consommation excessive d'électricité par le convertisseur lui-même.

La puissance dépensée pour créer un circuit de tension triphasé avec une telle conception dépasse au moins une fois et demie les besoins du moteur électrique lui-même. Dans le même temps, les charges totales créées par le câblage d'alimentation sont comparables au travail des anciennes machines à souder.

Le compteur électrique, pour le plus grand plaisir des vendeurs d’électricité, commence très rapidement à transférer de l’argent du portefeuille de la femme au domicile vers le compte de l’organisme fournisseur d’énergie, et les propriétaires ne l’apprécient pas du tout. En conséquence, la solution technique compliquée pour créer un bon convertisseur de tension s'est avérée inutile pour une utilisation pratique dans le ménage, ainsi que dans les entreprises industrielles.

4 conclusions finales

1. Techniquement, il est possible d'utiliser une connexion monophasée d'un moteur triphasé. Pour ce faire, a créé un grand nombre de circuits différents avec une base élémentaire différente.

2. Il n'est pas pratique d'utiliser cette méthode pour un fonctionnement à long terme des entraînements dans des machines et des mécanismes industriels en raison des pertes importantes de consommation d'énergie créées par des processus externes conduisant à une faible efficacité du système et à une augmentation des coûts de matériaux.

3. À la maison, le programme peut être utilisé pour effectuer des travaux à court terme sur des mécanismes non réactifs. De tels appareils peuvent fonctionner pendant longtemps, mais en même temps, le paiement de l'électricité augmente considérablement et la puissance d'un disque de travail n'est pas fournie.

4. Pour un fonctionnement efficace d'un moteur à induction, il est préférable d'utiliser un réseau d'alimentation triphasé complet. Si cela n'est pas possible, il vaut mieux abandonner cette entreprise et acquérir moteur électrique monophasé spécial puissance appropriée.

Voir aussi sur ce sujet:Schémas types de connexion d'un réseau triphasé à un réseau monophasé