Еднофазна връзка на трифазен двигател

Индукционните мотори са широко използвани в индустрията поради относителната простота на дизайна, доброто представяне, лекотата на управление.

Такива устройства често попадат в ръцете на домашен майстор и, използвайки познания по основите на електротехниката, той свързва такъв електромотор за работа от еднофазна 220 волтова мрежа. Най-често се използва за наждачки, обработка на дърва, смилане на зърно и други прости работи.

Дори на отделни индустриални машини и механизми с задвижвания има проби от различни двигатели, които могат да работят на една или три фази.

Най-често те използват кондензаторен старт, като най-простият и приемлив, въпреки че това не е единственият метод, известен на повечето компетентни електротехници.

Принципът на работа на трифазен двигател

Промишлени асинхронни електрически устройства на 0,4 kV системи се предлагат с три намотки на статора. Към тях се прилагат напрежения, изместени под ъгъл от 120 градуса и причиняват токове с подобна форма.

За стартиране на електродвигателя токовете са насочени по такъв начин, че създават общо въртящо се електромагнитно поле, което оптимално действа върху ротора.

Използваният за тези цели дизайн на статора е представен от:

1. жилище;

2. магнитно ядро ​​с три намотки, положени в него;

3. терминални връзки.

В обичайната версия изолираните проводници на намотките се сглобяват според схемата на звездите, като се монтират джъмпери между клемните винтове. В допълнение към този метод има и връзка, наречена триъгълник.

И в двата случая е зададена посоката на намотките: началото и края, свързани с метода на инсталиране - навиване по време на производството.

Намотките са номерирани с арабски цифри 1, 2, 3. Краищата им са обозначени с K1, K2, K3, а началото - H1, H2, H3. За някои видове двигатели този метод на маркиране може да бъде променен, например, C1, C2, C3 и C4, C5, C6 или други символи или изобщо да не се използва.

Правилно приложената маркировка опростява свързването на силови проводници. При създаване на симетрично разположение на напрежението върху намотките се осигурява създаването на номинални токове, които осигуряват оптимална работа на електродвигателя. В този случай формата им в намотките напълно съответства на приложеното напрежение, повтаря го без никакво изкривяване.

Естествено трябва да се разбере, че това е чисто теоретично твърдение, защото на практика токовете преодоляват различни съпротивления, леко се отклоняват.

Визуалното възприемане на процесите помага за изобразяването на векторни количества в сложната равнина. За трифазен двигател токовете в намотките, създадени от приложеното симетрично напрежение, са изобразени, както следва.

Когато електродвигателят се захранва от система от напрежения с три равномерно разположени ъгъла и вектори с еднаква величина, в намотките текат еднакви симетрични токове.

Всеки от тях образува електромагнитно поле, индукционната сила на което индуцира собствено магнитно поле в намотката на ротора. В резултат на сложното взаимодействие на трите полета на статора с роторното поле се създава въртеливото движение на последното и се осигурява създаването на максимална механична сила, която върти ротора.

Принципи на свързване на еднофазно напрежение към трифазен двигател

За пълно свързване към три еднакви намотки на статора, разделени под ъгъл 120 градуса, липсват два вектора на напрежението, има само един от тях.

Можете да го приложите само в една намотка и да накарате ротора да се върти. Но, за ефективно използване на такъв двигател няма да работи.Той ще има много ниска изходна мощност на вала.

Следователно възниква проблемът за свързването на тази фаза, така че тя създава симетрична система от токове в различни намотки. С други думи, необходим е еднофазен към трифазен преобразувател на напрежение. Подобен проблем се решава с различни методи.

Ако изхвърлим сложните схеми на съвременните инверторни инсталации, тогава можем да приложим следните общи методи:

1. използване на старт на кондензатора;

2. използването на дросели, индуктивни съпротивления;

3. създаването на различни посоки на токове в намотките;

4. Комбиниран метод с изравняване на фазовите съпротивления за образуване на еднакви амплитуди при токовете.

Накратко разгледайте тези принципи.

Токово отклонение при преминаване през капацитет

Най-практикуваното стартиране на кондензатор, което позволява да се отклони токът в една от намотките чрез свързване на капацитивно съпротивление, когато токът се създава пред тока от вектора на приложеното напрежение с 90 градуса.

Като кондензатори обикновено се използват метално-хартиени конструкции от серии MBGO, MBGP, KBG и други подобни. Електролитите не са подходящи за преминаване на променлив ток, бързо експлодират, а схемите за тяхното използване са сложни, ниска надеждност.

В тази верига токът се различава по ъгъл от номиналната стойност. Отклонява се само на 90 градуса, не достига 30^за (120-90=30).

Токово отклонение при преминаване през индуктивност

Ситуацията е подобна на предишната. Само тук токът изостава напрежението със същите 90 градуса и тридесет липсва. В допълнение, дизайнът на индуктора не е толкова прост, колкото този на кондензатор. Той трябва да бъде изчислен, сглобен, адаптиран към индивидуалните условия. Този метод не е широко разпространен.

Когато използвате кондензатори или дросели, токовете в намотките на двигателя не достигат необходимия ъгъл в сектора на тридесет градуса, показан на червено на снимката, което вече създава увеличени загуби на енергия. Но трябва да се примирите с тях.

Те пречат на създаването на равномерно разпределение на индукционните сили и създават инхибиращ ефект. Трудно е да се прецени точно неговият ефект, но с опростен подход за разделяне на ъглите се получава (25/120 = 1/4) загуба от 25%. Възможно ли е обаче да се мисли така?

Токово отклонение чрез прилагане на напрежение на обратна полярност

В звездната верига е обичайно да се свързва проводник с фазово напрежение към входа на намотката, а неутрален проводник към неговия край.

Ако две разделени на 120^за фаза за прилагане на същото напрежение, но за да ги разделят, а във втората да обърне полярността, токовете ще се изместват под ъгъл един спрямо друг. Те ще образуват електромагнитни полета в различни посоки, влияещи на генерираната сила.

Само с този метод се получава ъгълното отклонение на токовете с малка стойност - 30^за.

Този метод се използва в отделни случаи.

Методи за комплексно използване на кондензатори, индуктивност, обръщане на полярността на намотките

Първите три изброени метода не позволяват на един да се създаде оптимално симетрично отклонение на токовете в намотките. Винаги има ъгъл на ъгъла спрямо стационарната верига, предвидена за трифазно висококачествено захранване. Поради това образуването на противоположни моменти, които инхибират промоцията, намаляват ефективността.

Затова изследователите проведоха многобройни експерименти, основаващи се на различни комбинации от тези методи, за да създадат конвертор, който осигурява най-високата ефективност на трифазния двигател. Тези схеми с подробен анализ на електрическите процеси са дадени в специална образователна литература. Проучването им повишава нивото на теоретичните знания, но в по-голямата си част те рядко се прилагат на практика.

Добра картина на разпределението на токовете се създава във веригата, когато:

1. към една намотка се прилага фаза на директно навиване;

2. напрежението е свързано към втория и третия намотки съответно чрез кондензатор и индуктор;

3. вътре във веригата на преобразувателя амплитудите на токовете се изравняват чрез избиране на реагенти с компенсация на дисбаланс от активни резистори.

Бих искал да обърна внимание на третата точка, на която много електротехници не придават значение. Просто погледнете следната картина и направете заключение за възможността за равномерно завъртане на ротора със симетрично приложение на сили от една и съща и различна по големина спрямо него.

Сложният метод ви позволява да създадете доста сложна схема. Много рядко се прилага на практика. Една от опциите за неговото изпълнение за 1 кВт електромотор е показана по-долу.

За да направите преобразувателя, трябва да създадете сложен газ. Това изисква време и материални ресурси.

Също така ще възникнат трудности при търсене на резистор R1, който ще работи с токове над 3 ампера. Той трябва:

• имат мощност над 700 вата;

• охлажда се добре;

• надеждно да се изолира от живи части.

Има още няколко технически затруднения, които ще трябва да бъдат преодолени, за да се създаде такъв трифазен преобразувател на напрежение. Въпреки това, той е доста универсален, ви позволява да свържете двигатели с мощност до 2,5 киловата, гарантира тяхната стабилна работа.

И така, техническият въпрос за свързването на трифазен асинхронен двигател към еднофазна мрежа се решава чрез създаване на сложна конверторна схема. Но той не намери практическо приложение по една проста причина, от която е невъзможно да се отървем - прекомерната консумация на електроенергия от самия преобразувател.

Мощността, изразходвана за създаване на трифазна верига на напрежение с такъв дизайн, надвишава поне един и половина пъти нуждите на самия електромотор. В същото време общите натоварвания, създадени от електрическото захранване, са сравними с работата на стари заваръчни машини.

За удоволствие на продавачите на електроенергия много бързо започва да превежда пари от портфейла на домашния господар на сметката на енергоснабдителната организация, а собствениците изобщо не я харесват. В резултат на това сложното техническо решение за създаване на добър преобразувател на напрежение се оказа ненужно за практическа употреба в домакинството, а също и в промишлените предприятия.

4 окончателни заключения

1. Технически е възможно да се използва еднофазна връзка на трифазен двигател. За да направите това, създадохте много различни схеми с различна елементарна основа.

2. Не е практично да се използва този метод за продължителна работа на задвижвания в промишлени машини и механизми поради големите загуби на потребление на енергия, създадени от външни процеси, водещи до ниска ефективност на системата и увеличени материални разходи.

3. Вкъщи схемата може да се използва за извършване на краткосрочна работа по неотговорни механизми. Такива устройства могат да работят дълго време, но в същото време плащането за електроенергия се увеличава значително, а мощността на работещ диск не е осигурена.

4. За ефективна работа на индукционен двигател е по-добре да използвате пълна трифазна захранваща мрежа. Ако това не е възможно, тогава е по-добре да се откажете от това начинание и да придобиете специален еднофазен електромотор подходяща мощност.

Вижте също по тази тема:Типични схеми за свързване на трифазна към еднофазна мрежа