Způsoby připojení třífázového motoru k jednofázové síti. Schémata zapojení pro třífázový elektromotor
Asynchronní třífázové motory jsou běžné ve výrobě a každodenním životě. Zvláštností je, že se dají zapojit do třífázových i jednofázových sítí. V případě jednofázových motorů je to nemožné: fungují pouze při napájení 220V. Jaké jsou způsoby připojení 380V motoru? Podívejme se na to, jak připojit vinutí statoru v závislosti na počtu fází v napájecím zdroji pomocí ilustrací a tréninkového videa.
Existují dvě základní schémata (video a schémata v další podsekci článku):
- trojúhelník,
- hvězda.
Výhodou zapojení do trojúhelníku je, že pracuje na maximální výkon. Ale když je elektromotor zapnutý, ve vinutích vznikají vysoké startovací proudy, které jsou pro zařízení nebezpečné. Při zapojení do hvězdy se motor rozběhne hladce, protože proudy jsou nízké. Ale nebude možné dosáhnout maximálního výkonu.
V souvislosti s výše uvedeným jsou motory při napájení 380 V spojeny pouze hvězdou. V opačném případě může vysoké napětí při zapnutí do trojúhelníku vyvinout takové zapínací proudy, že jednotka selže. Při vysoké zátěži ale výstupní výkon nemusí stačit. Pak se uchýlí k triku: nastartují motor hvězdičkou pro bezpečné zařazení a poté přepnou z tohoto okruhu do trojúhelníku pro získání vysokého výkonu.
Trojúhelník a hvězda
Než se podíváme na tyto diagramy, shodneme se:
- Stator má 3 vinutí, z nichž každé má 1 začátek a 1 konec. Jsou vyvedeny ve formě kontaktů. Pro každé vinutí jsou tedy 2 z nich označíme: vinutí - O, konec - K, začátek - N. V níže uvedeném schématu je 6 kontaktů očíslovaných od 1 do 6. U prvního vinutí je začátek. 1, konec je 4. Podle přijatého zápisu se jedná o HO1 a KO4. Pro druhé vinutí - NO2 a KO5, pro třetí - HO3 a KO6.
- V elektrické síti 380 V jsou 3 fáze: A, B a C. Jejich symboly ponechme stejné.
Při spojování vinutí elektromotoru s hvězdou nejprve spojte všechny začátky: HO1, HO2 a HO3. Poté jsou KO4, KO5 a KO6 napájeny z A, B a C.
Při zapojení asynchronního elektromotoru s trojúhelníkem je každý začátek zapojen do série s koncem vinutí. Volba pořadí čísel vinutí je libovolná. Může to dopadnout: NO1-KO5-NO2-KO6-NO3-KO2.
Zapojení hvězda a trojúhelník vypadají takto:
Potřeba používat třífázový asynchronní elektromotor sami nejčastěji vzniká při instalaci nebo návrhu domácího zařízení. Na chatách nebo v garážích obvykle řemeslníci chtějí používat domácí brusky, míchačky betonu a zařízení pro ostření a ořezávání.
Pomocí třífázového asynchronního elektromotoru sami
Zde vyvstává otázka: jak připojit elektromotor určený pro 380 k síti 220 V. Kromě toho je důležité jak zapojení elektromotoru do sítě, tak zajištění požadovaného koeficientu výkonu (účinnosti) a zachování účinnosti a provozuschopnosti jednotky.
Vlastnosti konstrukce motoru
Každý motor má štítek nebo typový štítek obsahující technické údaje a schéma natočení vinutí. Symbol Y představuje hvězdicové zapojení a ∆ představuje trojúhelníkové zapojení. Štítek navíc označuje síťové napětí, pro které je elektromotor určen. Kabeláž pro připojení k síti je umístěna na svorkovnici, kde jsou vyvedeny vodiče vinutí.
Pro označení začátku a konce vinutí se používají písmena C nebo U, V, W První označení bylo v praxi dříve a anglická písmena se začala používat po zavedení GOST.
Ne vždy je možné k provozu použít motor určený pro třífázovou síť. Pokud jsou na svorkovnici 3 kolíky a ne 6 jako obvykle, je připojení možné pouze s napětím uvedeným v technických specifikacích. V těchto jednotkách je zapojení do trojúhelníku nebo hvězdy již provedeno uvnitř samotného zařízení. Proto není možné použít 380V elektromotor se 3 přívody pro jednofázový systém.
Můžete částečně rozebrat motor a převést 3 piny na 6, ale není to tak snadné.
Existují různá schémata, jak nejlépe připojit zařízení s parametry 380 V k jednofázové síti. Chcete-li použít třífázový elektromotor v síti 220 V, je jednodušší použít jeden ze dvou způsobů připojení: „hvězda“ nebo „trojúhelník“. I když je možné nastartovat třífázový motor s 220 bez kondenzátorů. Zvažme všechny možnosti.
Obrázek ukazuje, jak se tento typ připojení provádí. Při provozu elektromotoru byste měli navíc používat kondenzátory s fázovým posunem, které se také nazývají spouštěcí (Down) a běžící (Run) kondenzátory.
Typ připojení "Hvězda"
Při zapojení do hvězdy jsou všechny tři konce vinutí spojeny. K tomu se používá speciální propojka. Napájení je přiváděno na svorky od začátku vinutí. V tomto případě je začátek vinutí C1(U1) přes paralelně zapojené kondenzátory přiveden na začátek vinutí C3(U3). Dále musí být tento konec a C2 (U2) připojeny k síti.
V tomto typu zapojení, stejně jako v prvním příkladu, jsou použity kondenzátory. Pro připojení podle tohoto schématu kroucení jsou zapotřebí 3 propojky. Budou spojovat začátek a konec vinutí. Svorky přicházející od začátku vinutí C6C1 stejným paralelním obvodem jako v případě zapojení do hvězdy jsou připojeny ke svorce přicházející z C3C5. Poté by měl být výsledný konec a pin C2C4 připojen k síti.
Typ připojení "trojúhelník"
Pokud je na typovém štítku uvedeno 380/220VV, je připojení k síti možné pouze přes „trojúhelník“.
Jak vypočítat kapacitu
Pro pracovní kondenzátor se používá vzorec:
Provozní = 2780xI/U, kde
U – jmenovité napětí,
I – aktuální.
Existuje další vzorec:
Práce = 66xP, kde P je výkon třífázového elektromotoru.
Ukazuje se, že kapacita kondenzátoru 7 μF je navržena pro 100 W jeho výkonu.
Hodnota pro kapacitu startovacího zařízení by měla být o 2,5-3 řády větší než pracovní. Takový rozdíl v kapacitních hodnotách pro kondenzátory je nutný, protože startovací prvek je zapnutý na krátkou dobu, když běží třífázový motor. Navíc při zapnutí je nejvyšší zatížení mnohem větší, nevyplatí se nechávat toto zařízení delší dobu v provozní poloze, jinak v důsledku současné nevyváženosti fází dojde po nějaké době k vypnutí elektromotoru; začít se přehřívat.
Pokud používáte elektromotor s výkonem menším než 1 kW, pak startovací prvek není potřeba.
Někdy kapacita jednoho kondenzátoru nestačí k zahájení práce, pak je obvod vybrán z několika různých prvků zapojených do série. Celkovou kapacitu pro paralelní připojení lze vypočítat pomocí vzorce:
Ctot=C1+C1+…+Cn.
Ve schématu takové spojení vypadá takto:
Bude možné pochopit, jak správně jsou kapacity kondenzátorů vybrány pouze během použití. Z tohoto důvodu je opodstatněnější zapojení několika prvků, protože s větší kapacitou se motor přehřívá a s menším nedosáhne výstupní výkon požadované úrovně. Je lepší začít vybírat kapacitu s její minimální hodnotou a postupně ji zvyšovat na optimální hodnotu. V tomto případě můžete měřit proud pomocí proudových kleští, pak bude výběr nejlepší možnosti jednodušší. Podobné měření se provádí v provozním režimu třífázového elektromotoru.
Jaké kondenzátory vybrat
Pro připojení elektromotoru se nejčastěji používají papírové kondenzátory (MBGO, KBP nebo MPGO), ale všechny mají malé kapacitní charakteristiky a jsou poměrně objemné. Další možností je zvolit elektrolytické modely, i když zde budete muset dodatečně připojit diody a odpory k síti. Pokud se navíc dioda porouchá, a to se stává poměrně často, začne kondenzátorem protékat střídavý proud, což může vést k explozi.
Kromě kapacity se vyplatí věnovat pozornost provoznímu napětí v domácí síti. V tomto případě byste měli vybrat modely s technickými indikátory alespoň 300 W. U papírových kondenzátorů je výpočet provozního napětí pro síť mírně odlišný a provozní napětí pro tento typ zařízení by mělo být vyšší než 330-440VV.
Příklad síťového připojení
Podívejme se, jak se toto zapojení vypočítá na příkladu motoru s následujícími charakteristikami na typovém štítku.
Vlastnosti motoru
Vezměme si tedy schéma zapojení pro 220 V síť s „trojúhelníkem“ a „hvězdou“ pro 380 V.
V tomto případě je výkon elektromotoru uvažován jako příklad 0,25 kW, což je výrazně méně než 1 kW, není potřeba spouštěcí kondenzátor a obecný obvod bude vypadat takto.
Chcete-li se připojit k síti, musíte zjistit kapacitu pracovního kondenzátoru. Chcete-li to provést, musíte nahradit hodnoty do vzorce:
Provozní = 2780 2A/220V = 25 µF.
Provozní napětí zařízení je zvoleno nad 300 voltů. Na základě těchto údajů jsou setříděny odpovídající modely. Některé možnosti najdete v tabulce:
Závislost kapacity a napětí na typu kondenzátoru
| Typ kondenzátoru | Kapacita, µF | Jmenovité napětí, V |
|---|---|---|
| MBG0 | 1 2 4 10 20 30 | 400, 500 160, 300, 400, 500 160, 300, 400 160, 300, 400, 500 160, 300, 400, 500 160, 300 |
| MBG4 | 1; 2; 4; 10; 0,5 | 250, 500 |
| K73-2 | 1; 2; 3; 4; 6; 8; 10 | 400, 630 |
| K75-12 | 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10 | 400 |
| K75-12 | 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8 | 630 |
| K75-40 | 4; 5; 6; 8; 10; 40; 60; 80; 100 | 750 |
Zapojení s tyristorovým spínačem
Pro jednofázové napětí je použit třífázový elektromotor určený pro 380 Voltů pomocí tyristorového spínače. Pro spuštění jednotky v tomto režimu budete potřebovat toto schéma:
Schéma třífázového elektromotoru pro jednofázové napětí
Použito v této práci:
- tranzistory z řady VT1, VT2;
- MLT rezistory;
- křemíkové difúzní diody D231
- tyristory řady KU 202.
Všechny prvky jsou navrženy pro napětí 300 Voltů a proud 10A.
Tyristorový spínač je stejně jako ostatní mikroobvody sestaven na desce.
Každý, kdo má základní znalosti o vytváření mikroobvodů, může takové zařízení vyrobit. Když je výkon elektromotoru menší než 0,6-0,7 kW, při připojení k síti není pozorováno zahřívání tyristorového spínače, takže není nutné dodatečné chlazení.
Toto zapojení se může zdát přehnaně komplikované, ale vše záleží na tom, jaké prvky máte k převodu motoru z 380W na jednofázový. Jak vidíte, použití třífázového motoru pro 380 přes jednofázovou síť není tak obtížné, jak se na první pohled zdá.
Spojení. Video
Video hovoří o bezpečném připojení smirkového stroje k síti 220 V a sdílí tipy, co je k tomu potřeba.
Třífázové elektromotory se rozšířily jak v průmyslovém využití, tak i pro osobní účely díky tomu, že jsou mnohem účinnější než motory pro běžnou dvoufázovou síť.
Třífázový indukční motor je zařízení sestávající ze dvou částí: statoru a rotoru, které jsou odděleny vzduchovou mezerou a nemají mezi sebou žádné mechanické spojení.
Stator má tři vinutí navinutá na speciálním magnetickém jádru, které je vyrobeno z plátů speciální elektrooceli. Vinutí jsou navinuta ve statorových štěrbinách a jsou vůči sobě umístěna pod úhlem 120 stupňů.
Rotor je nosná konstrukce s oběžným kolem pro ventilaci. Pro účely elektrického pohonu může být rotor v přímém spojení s mechanismem nebo prostřednictvím převodovek nebo jiných mechanických systémů přenosu energie. Rotory v asynchronních strojích mohou být dvou typů:
- Rotor nakrátko, což je systém vodičů spojených na koncích kroužky. Vzniká prostorová struktura, která připomíná veverčí kolo. V rotoru se indukují proudy, které vytvářejí vlastní pole, které interaguje s magnetickým polem statoru. Tím se rotor uvede do pohybu.
- Masivní rotor je pevná konstrukce z feromagnetické slitiny, ve které se současně indukují proudy a je magnetickým obvodem. V důsledku vzniku vířivých proudů v masivním rotoru dochází k interakci magnetických polí, která jsou hnací silou rotoru.
Hlavní hnací silou u třífázového asynchronního motoru je rotující magnetické pole, které vzniká jednak vlivem třífázového napětí a jednak vzájemnou polohou statorových vinutí. Pod jeho vlivem vznikají v rotoru proudy, které vytvářejí pole, které interaguje s polem statoru.
Asynchronní motor se nazývá proto, že rychlost rotoru zaostává za rychlostí otáčení magnetického pole, rotor se neustále snaží pole „dohnat“, ale jeho frekvence je vždy nižší.
- Jednoduchost konstrukce, které je dosaženo díky absenci skupin kolektorů, které se rychle opotřebovávají a vytvářejí dodatečné tření.
- Pro napájení asynchronního motoru nejsou nutné žádné další transformace, lze jej napájet přímo z průmyslové třífázové sítě.
- Vzhledem k relativně malému počtu dílů jsou asynchronní motory velmi spolehlivé, mají dlouhou životnost, snadno se udržují a opravují.
Třífázové stroje samozřejmě nejsou bez nevýhod.
- Asynchronní elektromotory mají extrémně nízký rozběhový moment, což omezuje jejich rozsah použití.
- Při spuštění tyto motory odebírají velké startovací proudy, které mohou překročit hodnoty povolené konkrétním elektrickým systémem.
- Asynchronní motory spotřebovávají značný jalový výkon, což nevede ke zvýšení mechanického výkonu motoru.
Různá schémata pro připojení asynchronních motorů k síti 380 voltů
Aby motor fungoval, existuje několik různých schémat zapojení, z nichž nejpoužívanější jsou hvězda a trojúhelník.
Jak správně připojit třífázový hvězdicový motor
Tento způsob připojení se používá především v třífázových sítích s lineárním napětím 380 voltů. Konce všech vinutí: C4, C5, C6 (U2, V2, W2) jsou spojeny v jednom bodě. K začátkům vinutí: C1, C2, C3 (U1, V1, W1), - fázové vodiče A, B, C (L1, L2, L3) jsou připojeny přes spínací zařízení. V tomto případě bude napětí mezi počátky vinutí 380 voltů a mezi bodem připojení fázového vodiče a bodem připojení vinutí bude 220 voltů.
Štítek elektromotoru označuje možnost připojení metodou „hvězda“ ve tvaru symbolu Y a může také udávat, zda lze připojit pomocí jiného schématu. Spojení podle tohoto schématu může být s neutrálem, který je připojen k bodu připojení všech vinutí.
Tento přístup umožňuje účinně chránit elektromotor před přetížením pomocí čtyřpólového jističe.
Hvězdicové zapojení neumožňuje elektromotoru přizpůsobenému pro sítě 380 voltů vyvinout plný výkon, protože každé jednotlivé vinutí bude mít napětí 220 voltů. Takové zapojení však zabrání nadproudu a motor se plynule rozběhne.
Svorkovnice se okamžitě zobrazí, když je motor zapojen do hvězdy. Pokud je mezi třemi svorkami vinutí propojka, pak to jasně naznačuje, že je použit tento konkrétní obvod. Ve všech ostatních případech platí jiné schéma.
Spojení provádíme podle schématu „trojúhelníku“.
Aby mohl třífázový motor vyvinout svůj maximální jmenovitý výkon, používá se spojení zvané „trojúhelník“. V tomto případě je konec každého vinutí spojen se začátkem dalšího, které ve skutečnosti tvoří ve schématu zapojení trojúhelník.
Svorky vinutí jsou připojeny následovně: C4 je připojen k C2, C5 k C3 a C6 k C1. S novým označením to vypadá takto: U2 se připojuje k V1, V2 k W1 a W2 k U1.
V třífázových sítích bude mezi svorkami vinutí lineární napětí 380 voltů a připojení k neutrálu (pracovní nule) není nutné. Toto schéma má také tu zvláštnost, že vznikají velké zapínací proudy, které kabeláž nemusí vydržet.
V praxi se někdy používá kombinované zapojení, kdy se na rozběhovém a zrychlovacím stupni používá zapojení do hvězdy a v provozním režimu speciální stykače spínají vinutí do trojúhelníku.
Ve svorkovnici je zapojení do trojúhelníku určeno přítomností tří propojek mezi svorkami vinutí. Na typovém štítku motoru je možnost zapojení do trojúhelníku označena symbolem Δ a může být uveden i výkon vyvíjený v konfiguraci hvězda a trojúhelník.
Třífázové asynchronní motory zaujímají značnou část mezi spotřebiteli elektřiny díky svým zjevným výhodám.
Jasné a jednoduché vysvětlení principu fungování ve videu
Jedním z důvodů pro připojení třífázového motoru k jednofázovému obvodu je to, že dodávka elektrické energie do průmyslových zařízení a pro domácí potřeby je radikálně odlišná.
Pro průmyslovou výrobu vyrábějí elektrické podniky elektromotory s třífázovým napájecím systémem a pro spuštění motoru musíte mít 3 fáze.
Co dělat, když jste si zakoupili motory pro průmyslovou výrobu, ale potřebujete je zapojit do domácí zásuvky? Někteří zkušení specialisté pomocí jednoduchých elektrických obvodů přizpůsobí elektromotor jednofázové síti.
Schéma zapojení vinutí
Aby na to přišel člověk, který se s podobným problémem setkal poprvé, potřebuje vědět, jak funguje třífázový motor. Pokud otevřete kryt připojení, uvidíte blok a vodiče připojené ke svorkám, jejich počet bude 6.
Třífázový elektromotor má tři vinutí, a tedy 6 svorek, mají začátek a konec a jsou zapojeny v elektrických konfiguracích nazývaných „hvězda a trojúhelník“.
To je zajímavé, ale ve většině případů je standardní spínání formováno do „hvězdy“, protože spojení do „trojúhelníku“ vede ke ztrátě výkonu, ale zvyšují se otáčky motoru.
Stává se, že vodiče jsou v libovolné poloze a nejsou připojeny ke konektorům nebo není vůbec žádná svorka. V tomto případě musíte použít tester nebo ohmmetr.
Musíte zazvonit na každý drát a najít pár, to budou tři vinutí motoru. Dále je připojíme do „hvězdné“ konfigurace takto: začátek-konec-začátek. Pod jednu svorku upneme tři vodiče. Měly by zůstat tři výstupy, na které dojde k dalšímu přepínání. Důležité vědět:
V domácí síti je organizován jednofázový napájecí systém nebo „fáze a nula“. Tato konfigurace musí být použita pro připojení motoru. Nejprve připojíme jeden vodič od elektromotoru k libovolnému síťovému vodiči, poté na druhý konec vinutí připojíme síťový vodič a jeden konec kondenzátorové jednotky tam.
- Poslední vodič od motoru a nezapojený kontakt sady kondenzátorů zůstávají volné, připojíme je a obvod pro spouštění třífázového motoru do jednofázové sítě je připraven. Lze je graficky znázornit takto:
- A, B, C - vedení 3fázového obvodu.
- F a O – fáze a nula.
C – kondenzátor.
V průmyslové výrobě se používá 3-fázový napájecí systém. Podle standardů PUE jsou všechny síťové sběrnice označeny písmennými hodnotami a mají odpovídající barvu:
A – žlutá.
B – zelená.
C – červená.
Zařízení elektromotoru
Nejčastěji se setkáváme s elektromotory s třífázovým asynchronním pracovním obvodem. jaký je motor? Jedná se o hřídel, na kterém je nalisován rotor nakrátko, na jehož okrajích jsou kluzná ložiska.
Stator je vyroben z transformátorové oceli, s vysokou magnetickou permeabilitou, válcového tvaru s podélnými drážkami pro uložení vodičů a povrchovou izolační vrstvou.
Pomocí speciální technologie jsou dráty vinutí uloženy do kanálů statoru a izolovány od pouzdra. Symbióza statoru a rotoru se nazývá asynchronní elektromotor.
Jak vypočítat kapacitu kondenzátoru
Pro spuštění 3fázového motoru z domácí sítě je nutné provést některé manipulace s kondenzátorovými jednotkami. Chcete-li spustit elektrický motor bez „zátěže“, musíte zvolit kapacitu kondenzátoru na základě vzorce 7-10 mF na 100 W výkonu motoru.
Když se pozorně podíváte na boční stranu elektromotoru, najdete jeho pas, kde je uveden výkon agregátu. Například: pokud má motor výkon 0,5 kW, pak by kapacita kondenzátoru měla být 35 - 50 mF.
Je třeba poznamenat, že se používají pouze „permanentní“ kondenzátory a v žádném případě „elektrolytické“. Věnujte pozornost nápisům, které jsou umístěny na boku pouzdra, označují kapacitu kondenzátoru, měřenou v mikrofaradech, a napětí, pro které jsou určeny.
Blok startovacích kondenzátorů je sestaven přesně podle tohoto vzorce. Použití motoru jako pohonné jednotky: připojení k vodnímu čerpadlu nebo použití jako kotoučové pily vyžaduje další blok kondenzátorů. Tato konstrukce se nazývá pracovní kondenzátorové jednotky.
Nastartují motor a sériovým nebo paralelním zapojením vyberou kapacitu kondenzátoru tak, aby zvuk z elektromotoru vycházel z nejtiššího, ale existuje přesnější metoda pro volbu kapacity.
Chcete-li přesně vybrat kondenzátor, musíte mít zařízení nazývané úložiště kondenzátorů. Experimentováním s různými kombinacemi zapojení dosahují stejné hodnoty napětí mezi všemi třemi vinutími. Poté přečtou kapacitu a vyberou požadovaný kondenzátor.
Požadované materiály
V procesu připojení 3fázového motoru k jednofázové síti budete potřebovat některé materiály a zařízení:
- Sada kondenzátorů s různými hodnotami nebo „zásobník kondenzátorů“.
- Elektrické vodiče, typ PV-2.5.
- Voltmetr nebo tester.
- 3 polohový spínač.
Základní nářadí by mělo být po ruce: indikátor napětí, dielektrické kleště, izolační páska, spojovací materiál.
Paralelní a sériové zapojení kondenzátorů
Kondenzátor je elektronická součástka a při různých kombinacích spínání se jeho jmenovité hodnoty mohou měnit.
Paralelní připojení:
Sériové připojení:
Je třeba poznamenat, že při paralelním zapojení kondenzátorů se kapacity budou sčítat, ale napětí se sníží a naopak sériová verze dává zvýšení napětí a snížení kapacity.
Závěrem lze říci, že neexistují žádné beznadějné situace, stačí se jen trochu snažit a výsledek na sebe nenechá dlouho čekat. Elektrotechnika je vzdělávací a užitečná věda.
Jak připojit třífázový motor k jednofázové síti, viz pokyny v následujícím videu:
Třífázové asynchronní motory jsou zaslouženě nejoblíbenější na světě díky tomu, že jsou velmi spolehlivé, vyžadují minimální údržbu, snadno se vyrábějí a nevyžadují při zapojování žádná složitá a drahá zařízení, pokud není nastavena rychlost otáčení. je vyžadováno. Většina strojů na světě je poháněna třífázovými asynchronními motory, pohánějí také čerpadla a elektrické pohony různých užitečných a potřebných mechanismů.
Ale co ti, kteří ve své osobní domácnosti třífázový zdroj nemají a ve většině případů je tomu přesně tak. Co když si chcete do domácí dílny nainstalovat stacionární kotoučovou pilu, elektrickou frézku nebo soustruh? Rád bych potěšil čtenáře našeho portálu, že z této svízelné situace existuje cesta, která je poměrně jednoduchá na realizaci. V tomto článku vám chceme říci, jak připojit třífázový motor k síti 220 V.
Podívejme se stručně na princip činnosti asynchronního motoru v jeho „nativních“ třífázových sítích 380 V To velmi pomůže při pozdějším přizpůsobení motoru pro provoz v jiných, „nenativních“ podmínkách - jednofázovém 220 V. sítí.
Zařízení asynchronního motoru
Většina třífázových motorů vyráběných ve světě jsou indukční motory s kotvou nakrátko (SCMC), které nemají žádný elektrický kontakt mezi statorem a rotorem. To je jejich hlavní výhoda, protože kartáče a komutátory jsou nejslabším místem každého elektromotoru, podléhají intenzivnímu opotřebení a vyžadují údržbu a pravidelnou výměnu.
Podívejme se na zařízení ADKZ. Motor je znázorněn v řezu na obrázku.
V litém pouzdře (7) je uložen celý mechanismus elektromotoru, který zahrnuje dvě hlavní části - stacionární stator a pohyblivý rotor. Stator má jádro (3), které je vyrobeno z plechů speciální elektrooceli (slitina železa a křemíku), která má dobré magnetické vlastnosti. Jádro je z plechů z toho důvodu, že za podmínek střídavého magnetického pole mohou ve vodičích vznikat Foucaultovy vířivé proudy, které ve statoru absolutně nepotřebujeme. Každý jádrový plech je navíc na obou stranách potažen speciálním lakem, který zcela eliminuje tok proudů. Od jádra potřebujeme pouze jeho magnetické vlastnosti, a ne vlastnosti vodiče elektrického proudu.
V drážkách jádra je uloženo vinutí (2) ze smaltovaného měděného drátu. Abychom byli přesní, v třífázovém asynchronním motoru jsou minimálně tři vinutí – jedno pro každou fázi. Kromě toho jsou tato vinutí uložena v drážkách jádra v určitém pořadí - každé je umístěno tak, že je v úhlové vzdálenosti 120 ° k druhému. Konce vinutí jsou vyvedeny do svorkovnice (na obrázku je umístěna ve spodní části motoru).
Rotor je umístěn uvnitř jádra statoru a volně se otáčí na hřídeli (1). Pro zvýšení účinnosti se snaží, aby mezera mezi statorem a rotorem byla minimální - od půl milimetru do 3 mm. Jádro rotoru (5) je také z elektrooceli a má také drážky, ale nejsou určeny pro vinutí drátu, ale pro zkratované vodiče, které jsou umístěny v prostoru tak, že připomínají veverkové kolo (4), za což dostali své Jméno.
Veverka se skládá z podélných vodičů, které jsou mechanicky i elektricky spojeny s koncovými kroužky Typicky je veverka vyrobena nalitím roztaveného hliníku do drážek jádra a současně obou kroužků a oběžných kol ventilátoru (6). ) jsou formovány jako monolit. Ve vysoce výkonných ADKZ se jako vodiče článků používají měděné tyče svařené s koncovými měděnými kroužky.
Co je třífázový proud
Abychom pochopili, jaké síly způsobují otáčení rotoru ADKZ, musíme zvážit, co je třífázový napájecí systém, pak vše zapadne na své místo. Všichni jsme zvyklí na obvyklý jednofázový systém, kdy má zásuvka pouze dva nebo tři kontakty, z nichž jeden je fáze (L), druhý je pracovní nula (N) a třetí je ochranná nula (PE). Efektivní fázové napětí v jednofázovém systému (napětí mezi fází a nulou) je 220 V. Napětí (a když je připojena zátěž, proud) v jednofázových sítích se mění podle sinusového zákona.
Z výše uvedeného grafu amplitudově-časové charakteristiky je zřejmé, že hodnota amplitudy napětí není 220 V, ale 310 V. Aby čtenáři neměli „nedorozumění“ nebo pochybnosti, považují autoři za svou povinnost informovat že 220 V není hodnota amplitudy, ale střední kvadratická hodnota neboli proud. Rovná se U=U max /√2=310/1,414≈220 V. Proč se to dělá? Pouze pro usnadnění výpočtů. Konstantní napětí se bere jako standard na základě jeho schopnosti produkovat nějaký druh práce. Můžeme říci, že sinusové napětí s hodnotou amplitudy 310 V za určitou dobu vykoná stejnou práci, jakou by za stejnou dobu vykonalo konstantní napětí 220 V.
Je třeba hned říci, že téměř veškerá vyrobená elektrická energie na světě je třífázová. Jde jen o to, že jednofázová energie se v každodenním životě snáze řídí; většina spotřebitelů elektřiny potřebuje k provozu pouze jednu fázi a jednofázové zapojení je mnohem levnější. Proto je jeden fázový a nulový vodič „vytažen“ z třífázového systému a odeslán spotřebitelům - bytům nebo domům. To je dobře vidět na vstupních panelech, kde můžete vidět, jak drát prochází z jedné fáze do jednoho bytu, z druhé do druhého, ze třetího do třetího. Dobře je to vidět i na sloupech, ze kterých vedou vedení do soukromých domácností.
Třífázové napětí, na rozdíl od jednofázového, nemá jeden fázový vodič, ale tři: fázi A, fázi B a fázi C. Fáze mohou být také označeny L1, L2, L3. Kromě fázových vodičů je zde samozřejmě také pracovní nula (N) a ochranná nula (PE) společná pro všechny fáze. Uvažujme amplitudově-časovou charakteristiku třífázového napětí.
Z grafů je zřejmé, že třífázové napětí je kombinací tří jednofázových, s amplitudou 310 V a efektivní hodnotou fázového (mezi fází a pracovní nulou) napětí 220 V a fáze jsou posunuté vůči sobě o úhlovou vzdálenost 2 * π / 3 nebo 120 ° . Potenciální rozdíl mezi dvěma fázemi se nazývá lineární napětí a je roven 380 V, protože vektorový součet dvou napětí bude U l = 2*U f *sin(60°)=2*220*√3/2=220* √3=220*1,73=380,6 V, Kde U l– lineární napětí mezi dvěma fázemi, a U f– fázové napětí mezi fází a nulou.
Třífázový proud lze snadno generovat, přenášet na místo určení a následně jej přeměňovat na libovolný požadovaný druh energie. Včetně mechanické energie otáčení ADKZ.
Jak funguje třífázový asynchronní motor?
Pokud na vinutí statoru přivedete střídavé třífázové napětí, začnou jimi protékat proudy. Ty zase způsobí magnetické toky, měnící se také podle sinusového zákona a také posunuté ve fázi o 2*π/3=120°. Vzhledem k tomu, že vinutí statoru jsou umístěna v prostoru ve stejné úhlové vzdálenosti - 120°, vzniká uvnitř jádra statoru rotující magnetické pole.
Toto neustále se měnící pole prochází „veverčím kolem“ rotoru a způsobuje v něm EMF (elektromotorickou sílu), která bude také úměrná rychlosti změny magnetického toku, což v matematickém jazyce znamená derivaci magnetického toku. s ohledem na čas. Protože se magnetický tok mění podle sinusového zákona, znamená to, že EMF se bude měnit podle kosinového zákona, protože (hřích x)’= cos x. Z kurzu školní matematiky je známo, že kosinus „vede“ sinus o π/2 = 90°, to znamená, že když kosinus dosáhne svého maxima, sinus ho dosáhne po π/2 - po čtvrtině periody .
Vlivem EMF vzniknou velké proudy v rotoru, přesněji ve veverce, vzhledem k tomu, že vodiče jsou zkratovány a mají nízký elektrický odpor. Tyto proudy tvoří vlastní magnetické pole, které se šíří podél jádra rotoru a začíná interagovat s polem statoru. Opačné póly, jak známo, se přitahují a jako póly se odpuzují. Výsledné síly vytvářejí točivý moment způsobující rotaci rotoru.
Magnetické pole statoru se otáčí určitou frekvencí, která závisí na napájecí síti a počtu pólových párů vinutí. Frekvence se vypočítá podle následujícího vzorce:
n 1 =f 1 *60/p, Kde
- f 1 – frekvence střídavého proudu.
- p – počet pólových párů statorových vinutí.
S frekvencí střídavého proudu je vše jasné - v našich napájecích sítích je to 50 Hz. Počet pólových párů vyjadřuje, kolik párů pólů je na vinutí nebo vinutích patřících k jedné fázi. Pokud je ke každé fázi připojeno jedno vinutí, vzdálené 120° od ostatních, bude počet pólových párů roven jednomu. Pokud jsou dvě vinutí připojena k jedné fázi, bude počet pólových párů roven dvěma atd. V souladu s tím se mění úhlová vzdálenost mezi závity. Například, když je počet pólových párů dva, stator obsahuje vinutí fáze A, které zabírá sektor nikoli 120°, ale 60°. Poté následuje vinutí fáze B, zabírající stejný sektor, a poté fáze C. Poté se střídání opakuje. S rostoucími pólovými páry se odpovídajícím způsobem zmenšují sektory vinutí. Taková opatření umožňují snížit frekvenci otáčení magnetického pole statoru a v důsledku toho i rotoru.
Uveďme příklad. Řekněme, že třífázový motor má jeden pár pólů a je připojen k třífázové síti s frekvencí 50 Hz. Potom se magnetické pole statoru bude otáčet s frekvencí n1 = 50*60/1 = 3000 ot./min. Pokud zvýšíte počet pólových párů, rychlost rotace se sníží o stejnou hodnotu. Pro zvýšení otáček motoru je nutné zvýšit frekvenci střídavého proudu napájejícího vinutí. Chcete-li změnit směr otáčení rotoru, musíte prohodit dvě fáze na vinutí
Je třeba poznamenat, že otáčky rotoru vždy zaostávají za rychlostí otáčení magnetického pole statoru, proto se motor nazývá asynchronní. Proč se to děje? Představme si, že se rotor otáčí stejnou rychlostí jako magnetické pole statoru. Potom veverka nebude „propichovat“ střídavé magnetické pole, ale bude pro rotor konstantní. V souladu s tím se nebude indukovat žádné EMF a proudy přestanou protékat, nedojde k žádné interakci magnetických toků a moment, který uvede rotor do pohybu, zmizí. To je důvod, proč rotor „neustále hledá“ stator, ale nikdy jej nedožene, protože energie způsobující otáčení hřídele motoru zmizí.
Rozdíl v rotačních frekvencích magnetického pole statoru a hřídele rotoru se nazývá frekvence skluzu a vypočítá se podle vzorce:
∆ n=n 1 - n 2, Kde
- n1 – frekvence otáčení magnetického pole statoru.
- n2 – otáčky rotoru.
Skluz je poměr skluzové frekvence k frekvenci otáčení magnetického pole statoru, vypočítá se podle vzorce: S=∆n/n 1 =(n 1 —n 2)/n 1.
Způsoby připojení vinutí asynchronních motorů
Většina ADKZ má tři vinutí, z nichž každé odpovídá své vlastní fázi a má začátek a konec. Systémy označení vinutí se mohou lišit. U moderních elektromotorů byl přijat systém pro označování vinutí U, V a W a jejich svorky jsou označeny číslem 1 jako začátek vinutí a číslem 2 jako jeho konec, to znamená, že vinutí U má dvě svorky U1. a U2, vinutí V–V1 a V2 a vinutí W - W1 a W2.
Stále se však používají asynchronní motory vyrobené během sovětské éry se starým systémem značení. V nich jsou začátky vinutí označeny C1, C2, C3 a konce C4, C5, C6. To znamená, že první vinutí má svorky C1 a C4, druhé vinutí C2 a C5 a třetí vinutí C3 a C6. Korespondence mezi starým a novým notačním systémem je znázorněna na obrázku.
Podívejme se, jak lze vinutí připojit v ADKZ.
Hvězdné spojení
Tímto spojením jsou všechny konce vinutí spojeny v jednom bodě a fáze jsou připojeny k jejich začátkům. Ve schématu zapojení tento způsob zapojení opravdu připomíná hvězdu, a proto dostal svůj název.
Při zapojení do hvězdy je na každé vinutí jednotlivě přivedeno fázové napětí 220 V a na dvě vinutí zapojená do série je přivedeno lineární napětí 380 V Hlavní výhodou tohoto způsobu zapojení jsou malé startovací proudy, protože lineární napětí je aplikováno na dvě vinutí a ne na jedno. To umožňuje motoru nastartovat „měkce“, ale jeho výkon bude omezený, protože proudy tekoucí ve vinutí budou menší než u jiného způsobu připojení.
Delta připojení
Tímto spojením se vinutí spojí do trojúhelníku, kdy je začátek jednoho vinutí spojen s koncem dalšího - a tak dále v kruhu. Pokud je lineární napětí v třífázové síti 380 V, pak budou vinutími protékat mnohem větší proudy než při zapojení do hvězdy. Proto bude výkon elektromotoru vyšší.
Při zapojení do trojúhelníku v okamžiku startu odebírá ADKZ velké startovací proudy, které mohou být 7-8x vyšší než jmenovité a mohou způsobit přetížení sítě, takže v praxi inženýři našli kompromis - motor naskočí a se roztočí na jmenovitou rychlost pomocí hvězdicového obvodu a poté se automaticky přepne na trojúhelník.
Jak zjistit, ke kterému obvodu jsou připojena vinutí motoru?
Před připojením třífázového motoru do jednofázové sítě 220 V je nutné zjistit, do jakého obvodu jsou připojena vinutí a při jakém provozním napětí může ADKZ pracovat. Chcete-li to provést, musíte si prostudovat štítek s technickými vlastnostmi - „typový štítek“, který by měl být na každém motoru.
Na takovém „typovém štítku“ se můžete dozvědět mnoho užitečných informací
Štítek obsahuje všechny potřebné informace, které pomohou připojit motor k jednofázové síti. Prezentovaný typový štítek ukazuje, že motor má výkon 0,25 kW a otáčky 1370 ot./min, což svědčí o přítomnosti dvou párů pólů vinutí. Symbol ∆/Y znamená, že vinutí mohou být spojena buď trojúhelníkem nebo hvězdou a následující indikátor 220/380 V udává, že při zapojení trojúhelníkem by mělo být napájecí napětí 220 V a při zapojení hvězdou - 380 V. Pokud takový Připojte motor k síti 380 V do trojúhelníku, pak jeho vinutí vyhoří.
Na dalším štítku vidíte, že takový motor lze připojit pouze do hvězdy a pouze do sítě 380 V S největší pravděpodobností bude mít takový ADKZ pouze tři svorky ve svorkovnici. Zkušení elektrikáři budou moci připojit takový motor k síti 220 V, ale k tomu budou muset otevřít zadní kryt, aby se dostali ke svorkám vinutí, pak najít začátek a konec každého vinutí a provést potřebné přepnutí. Úloha se stává mnohem komplikovanější, takže autoři nedoporučují připojit takové motory k síti 220 V, zejména proto, že většina moderních ADKZ může být připojena různými způsoby.
Každý motor má svorkovnici, umístěnou nejčastěji nahoře. Tato krabice má vstupy pro napájecí kabely a nahoře je uzavřena víkem, které je nutné odstranit šroubovákem.
Jak říkají elektrikáři a patologové: "Pitva řekne."
Pod krytem je vidět šest svorek, z nichž každá odpovídá buď začátku nebo konci vinutí. Kromě toho jsou svorky propojeny propojkami a podle jejich umístění můžete určit, v jakém schématu jsou vinutí připojena.
Otevření svorkovnice ukázalo, že „pacient“ měl zjevnou „hvězdnou horečku“
Fotografie „otevřené“ krabice ukazuje, že vodiče vedoucí k vinutí jsou označeny a konce všech vinutí – V2, U2, W2 – jsou spojeny propojkami do jednoho bodu. To znamená, že probíhá hvězdicové spojení. Na první pohled se může zdát, že konce vinutí jsou umístěny v logickém pořadí V2, U2, W2 a začátky jsou „zmatené“ - W1, V1, U1. To se však děje za konkrétním účelem. K tomu zvažte svorkovnici ADKZ s připojenými vinutími podle trojúhelníkového schématu.
Na obrázku je vidět, že se mění poloha propojek - začátky a konce vinutí jsou spojeny a svorky jsou umístěny tak, že pro opětovné připojení jsou použity stejné propojky. Pak je jasné, proč jsou terminály „smíšené“ - to usnadňuje přenos propojek. Na fotografii je vidět, že svorky W2 a U1 jsou spojeny kusem drátu, ale v základní konfiguraci nových motorů jsou vždy přesně tři propojky.
Pokud se po „otevření“ svorkovnice objeví obrázek jako na fotografii, znamená to, že motor je určen pro hvězdicovou a třífázovou síť 380 V.
Pro takový motor je lepší vrátit se ke svému „nativnímu prvku“ - v třífázovém obvodu střídavého proudu
Video: Výborný film o třífázových synchronních motorech, který ještě nebyl namalován
Třífázový motor je možné zapojit do jednofázové sítě 220 V, ale musíte být připraveni obětovat výrazné snížení jeho výkonu – v lepším případě to bude 70 % typového štítku, ale u většiny pro účely je to docela přijatelné.
Hlavním problémem připojení je vytvoření rotujícího magnetického pole, které indukuje emf v rotoru nakrátko. To je snadné implementovat v třífázových sítích. Při výrobě třífázové elektřiny se ve vinutí statoru indukuje EMF v důsledku skutečnosti, že uvnitř jádra rotuje magnetizovaný rotor, který je poháněn energií padající vody ve vodní elektrárně nebo parní turbíně ve vodních elektrárnách. a jaderné elektrárny. Vytváří rotující magnetické pole. U motorů dochází k obrácené transformaci – měnící se magnetické pole způsobí rotaci rotoru.
V jednofázových sítích je obtížnější získat rotující magnetické pole - musíte se uchýlit k některým „trikům“. Chcete-li to provést, musíte posunout fáze ve vinutí vůči sobě navzájem. V ideálním případě se musíte ujistit, že fáze jsou vůči sobě posunuty o 120°, ale v praxi je to obtížné realizovat, protože taková zařízení mají složité obvody, jsou poměrně drahé a jejich výroba a konfigurace vyžadují určitou kvalifikaci. Proto se ve většině případů používají jednoduché obvody, přičemž se poněkud obětuje výkon.
Fázový posun pomocí kondenzátorů
Elektrický kondenzátor je známý svou jedinečnou vlastností nepropouštějící stejnosměrný proud, ale střídavý proud. Závislost proudů protékajících kondenzátorem na přiloženém napětí je znázorněna v grafu.
Proud v kondenzátoru vždy „vede“ po čtvrtinu periody
Jakmile se na kondenzátor přivede napětí zvyšující se podél sinusoidy, okamžitě se na něj „vrhne“ a začne se nabíjet, protože byl původně vybit. Proud bude v tuto chvíli maximální, ale při nabíjení se sníží a minima dosáhne v okamžiku, kdy napětí dosáhne svého vrcholu.
Jakmile se napětí sníží, kondenzátor na to zareaguje a začne se vybíjet, ale proud poteče opačným směrem, při vybíjení se bude zvyšovat (se znaménkem mínus), dokud napětí klesá. Když je napětí nulové, proud dosáhne svého maxima.
Když se napětí začne zvyšovat se znaménkem mínus, kondenzátor se dobije a proud se ze svého záporného maxima postupně blíží nule. Když se záporné napětí snižuje a blíží se nule, kondenzátor se vybíjí se zvýšením proudu, který jím prochází. Dále se cyklus znovu opakuje.
Z grafu je patrné, že během jedné periody střídavého sinusového napětí se kondenzátor dvakrát nabije a dvakrát vybije. Proud protékající kondenzátorem vede k napětí o čtvrtinu periody, tj. 2* π/4=n/2 = 90°. Tímto jednoduchým způsobem můžete získat fázový posun ve vinutí asynchronního motoru. Fázový posun o 90° není při 120° ideální, ale je zcela dostačující, aby se na rotoru objevil potřebný kroutící moment.
Fázový posun lze také získat použitím induktoru. V tomto případě se vše stane naopak - napětí povede proud o 90°. Ale v praxi se používá více kapacitního fázového posunu kvůli jednodušší implementaci a nižším ztrátám.
Schémata připojení třífázových motorů k jednofázové síti
Existuje mnoho možností pro připojení ADKZ, ale budeme zvažovat pouze ty nejběžněji používané a nejsnáze implementovatelné. Jak bylo uvedeno výše, k posunutí fáze stačí připojit kondenzátor paralelně k libovolnému vinutí. Označení C p udává, že se jedná o pracovní kondenzátor.
Je třeba poznamenat, že připojení vinutí do trojúhelníku je výhodnější, protože z takového ADKZ lze „odebrat“ užitečnější energii než z hvězdy. Existují však motory určené pro provoz v sítích s napětím 127/220 V. Informace o tom musí být uvedeny na typovém štítku.
Pokud čtenáři na takový motor narazí, lze to považovat za štěstí, protože jej lze připojit k síti 220 V pomocí hvězdicového obvodu, což zajistí hladký start a až 90% jmenovitého výkonu. Průmysl vyrábí ADKZ speciálně navržené pro provoz v sítích 220 V, které lze nazvat kondenzátorové motory.
Ať už motor nazýváte jakkoli, je stále asynchronní s rotorem s veverkou
Nutno podotknout, že na typovém štítku je uvedeno provozní napětí 220 V a parametry pracovního kondenzátoru 90 μF (mikrofarad, 1 μF = 10 -6 F) a napětí 250 V. Dá se s jistotou říci, že tento motor je vlastně třífázové, ale uzpůsobené pro jednofázové napětí.
Pro usnadnění spouštění výkonných ADSC v sítích 220 V využívají kromě pracovního kondenzátoru také rozběhový kondenzátor, který se zapíná na krátkou dobu. Po startu a nastavení jmenovitých otáček se startovací kondenzátor vypne a rotaci rotoru podporuje pouze pracovní kondenzátor.
Startovací kondenzátor se při nastartování motoru „rozjede“.
Startovací kondenzátor je C p, zapojený paralelně k pracovnímu kondenzátoru C p. Z elektrotechniky je známo, že při paralelním zapojení se kapacity kondenzátorů sčítají. K jeho „aktivaci“ použijte tlačítkový spínač SB, který podržte několik sekund stisknutý. Kapacita startovacího kondenzátoru je obvykle minimálně dvaapůlkrát vyšší než kapacita pracovního kondenzátoru a dokáže si udržet svůj náboj poměrně dlouho. Pokud se omylem dotknete jeho vývodů, může dojít k poměrně znatelnému výboji skrz tělo. K vybití C p se používá paralelně zapojený odpor. Poté po odpojení startovacího kondenzátoru ze sítě dojde k jeho vybití přes odpor. Vybírá se s dostatečně vysokým odporem 300 kOhm-1 mOhm a ztrátovým výkonem alespoň 2 W.
Výpočet kapacity pracovního a startovacího kondenzátoru
Pro spolehlivý náběh a stabilní provoz ADKZ v sítích 220 V byste měli co nejpřesněji zvolit kapacity pracovních a spouštěcích kondenzátorů. Pokud je kapacita Cp nedostatečná, vytvoří se na rotoru nedostatečný točivý moment pro připojení jakékoli mechanické zátěže a nadměrná kapacita může vést k toku příliš vysokých proudů, což může mít za následek mezizákrutový zkrat vinutí, který může být „ošetřen“ velmi drahým převíjením.
| Systém | Co se počítá | Vzorec | Co je potřeba pro výpočty |
|---|---|---|---|
 | Kapacita pracovního kondenzátoru pro připojení vinutí do hvězdy – Cp, µF | Cr=2800*I/U; I=P/(√3*U*η*cosϕ); Cр=(2800/√3)*P/(U^2*n* cosϕ)=1616,6*P/(U^2*n* cosϕ) | Pro všechny: I – proud v ampérech, A; U – napětí sítě, V; P – výkon elektromotoru; η – účinnost motoru vyjádřená v hodnotách od 0 do 1 (pokud je uvedena na typovém štítku motoru v procentech, musí se tento ukazatel vydělit 100); cosϕ – účiník (kosinus úhlu mezi vektorem napětí a proudu), je vždy uveden v pasu a na typovém štítku. |
| Kapacita startovacího kondenzátoru pro připojení hvězdicových vinutí – Cp, µF | Cп=(2-3)*Cр≈2,5*Ср | ||
 | Kapacita pracovního kondenzátoru pro zapojení vinutí do trojúhelníku – Cp, µF | Cr=4800*I/U; I=P/(√3*U*η*cosϕ); Cр=(4800/√3)*P/(U^2*n* cosϕ)=2771,3*P/(U^2*n* cosϕ) | |
| Kapacita startovacího kondenzátoru pro zapojení vinutí do trojúhelníku – Cn, µF | Cп=(2-3)*Cр≈2,5*Ср |
Vzorce uvedené v tabulce jsou zcela dostatečné pro výpočet požadované kapacity kondenzátoru. Pasy a štítky mohou udávat účinnost nebo provozní proud. V závislosti na tom můžete vypočítat potřebné parametry. Každopádně ta data budou stačit. Pro pohodlí našich čtenářů můžete použít kalkulačku, která rychle spočítá požadovanou pracovní a startovací kapacitu.
