Métodos para conectar un motor trifásico a una red monofásica. Esquemas de conexión de un motor eléctrico trifásico.
Los motores trifásicos asíncronos son habituales en la producción y en la vida cotidiana. La peculiaridad es que se pueden conectar tanto a redes trifásicas como monofásicas. En el caso de los motores monofásicos esto es imposible: sólo funcionan con alimentación de 220V. ¿Cuáles son las formas de conectar un motor de 380 Voltios? Veamos cómo conectar los devanados del estator según la cantidad de fases en la fuente de alimentación usando ilustraciones y un video de capacitación.
Hay dos esquemas básicos (video y diagramas en la siguiente subsección del artículo):
- triángulo,
- estrella.
La ventaja de una conexión delta es que funciona a máxima potencia. Pero cuando se enciende el motor eléctrico, se producen altas corrientes de arranque en los devanados, que son peligrosas para el equipo. Cuando se conecta mediante una estrella, el motor arranca suavemente, ya que las corrientes son bajas. Pero no será posible alcanzar la máxima potencia.
En relación con lo anterior, los motores cuando funcionan con 380 voltios están conectados únicamente por una estrella. De lo contrario, el alto voltaje cuando se activa mediante un delta puede desarrollar corrientes de irrupción tales que la unidad fallará. Pero bajo una carga elevada, la potencia de salida puede no ser suficiente. Luego recurren a un truco: arrancan el motor con una estrella para un encendido seguro y luego cambian de este circuito a un delta para ganar mayor potencia.
Triangulo y estrella
Antes de mirar estos diagramas, estemos de acuerdo:
- El estator tiene 3 devanados, cada uno de los cuales tiene 1 comienzo y 1 final. Se presentan en forma de contactos. Por lo tanto, para cada devanado hay 2 de ellos, designaremos: devanado - O, final - K, comienzo - N. En el diagrama a continuación hay 6 contactos, numerados del 1 al 6. Para el primer devanado, el comienzo es. 1, el final es 4. Según la notación aceptada, estos son HO1 y KO4. Para el segundo devanado - NO2 y KO5, para el tercero - HO3 y KO6.
- Hay 3 fases en la red eléctrica de 380 Voltios: A, B y C. Dejemos sus símbolos iguales.
Al conectar los devanados de un motor eléctrico con estrella, primero conecte todos los principios: HO1, HO2 y HO3. Luego, KO4, KO5 y KO6 reciben energía respectivamente de A, B y C.
Cuando se conecta un motor eléctrico asíncrono con un triángulo, cada comienzo se conecta al final del devanado en serie. La elección del orden de los números de bobinado es arbitraria. Puede resultar: NO1-KO5-NO2-KO6-NO3-KO2.
Las conexiones en estrella y en triángulo se ven así:
La necesidad de utilizar usted mismo un motor eléctrico asíncrono trifásico surge con mayor frecuencia cuando se instalan o diseñan equipos caseros. Por lo general, en las casas de campo o en los garajes, los artesanos quieren utilizar lijadoras, hormigoneras y dispositivos de afilado y recorte caseros.
Utilice usted mismo un motor eléctrico asíncrono trifásico
Aquí surge la pregunta: cómo conectar un motor eléctrico diseñado para 380 a una red de 220 voltios. Además, es importante conectar el motor eléctrico a la red y garantizar el coeficiente de rendimiento (COP) requerido y mantener la eficiencia y operatividad de la unidad.
Características del diseño del motor.
Cada motor dispone de una placa o placa de identificación que contiene los datos técnicos y un diagrama de giro del devanado. El símbolo Y representa una conexión en estrella y ∆ representa una conexión en triángulo. Además, la placa indica la tensión de red a la que está destinado el motor eléctrico. El cableado para conectarse a la red se encuentra en el bloque de terminales, desde donde salen los cables enrollados.
Para designar el principio y el final del devanado, se utilizan las letras C o U, V, W. La primera designación se practicaba antes y las letras en inglés comenzaron a usarse después de la introducción de GOST.
No siempre es posible utilizar para su funcionamiento un motor diseñado para una red trifásica. Si hay 3 pines en el bloque de terminales, y no 6 como es habitual, entonces la conexión solo es posible con el voltaje indicado en las especificaciones técnicas. En estos equipos la conexión en triángulo o estrella ya se realiza en el interior del propio dispositivo. Por lo tanto, no es posible utilizar un motor eléctrico de 380 voltios con 3 cables para un sistema monofásico.
Puedes desmontar parcialmente el motor y convertir 3 pines en 6, pero esto no es tan fácil.
Existen diferentes esquemas sobre la mejor manera de conectar dispositivos con parámetros de 380 voltios a una red monofásica. Para utilizar un motor eléctrico trifásico en una red de 220 voltios, es más fácil utilizar uno de dos métodos de conexión: “estrella” o “triángulo”. Aunque es posible arrancar un motor trifásico con 220 sin condensadores. Consideremos todas las opciones.
La figura muestra cómo se realiza este tipo de conexión. Al operar un motor eléctrico, también se deben utilizar condensadores de cambio de fase, que también se denominan condensadores de arranque (Descenso) y condensadores de funcionamiento (Ejecución).
Tipo de conexión "Estrella"
En una conexión en estrella, los tres extremos del devanado están conectados. Para ello se utiliza un puente especial. La energía se suministra a los terminales desde el comienzo de los devanados. En este caso, el comienzo del devanado C1(U1) a través de capacitores conectados en paralelo se suministra al comienzo del devanado C3(U3). A continuación, se debe conectar este extremo y C2 (U2) a la red.
En este tipo de conexión, al igual que en el primer ejemplo, se utilizan condensadores. Para realizar la conexión según este esquema de torsión, se necesitan 3 puentes. Conectarán el principio y el final del devanado. Los terminales que vienen del inicio del devanado C6C1 a través del mismo circuito paralelo que en el caso de una conexión en estrella se conectan al terminal que viene de C3C5. Luego, el extremo resultante y el pin C2C4 deben conectarse a la red.
Tipo de conexión "Triángulo"
Si la placa de características indica 380/220VV, entonces la conexión a la red sólo es posible a través de un "triángulo".
Cómo calcular la capacidad
Para el condensador de trabajo se utiliza la fórmula:
En funcionamiento = 2780xI/U, donde
U – tensión nominal,
Yo – actual.
Hay otra fórmula:
Trabajo = 66xP, donde P es la potencia del motor eléctrico trifásico.
Resulta que un condensador con una capacidad de 7 μF está diseñado para 100 W de su potencia.
El valor de la capacitancia del dispositivo de arranque debe ser entre 2,5 y 3 órdenes de magnitud mayor que el de trabajo. Esta discrepancia en los valores de capacitancia de los condensadores es necesaria porque el elemento de arranque se enciende por un corto tiempo cuando el motor trifásico está en funcionamiento. Además, cuando se enciende, la carga más alta es mucho mayor, no vale la pena dejar este dispositivo en la posición de funcionamiento por un período más largo, de lo contrario, debido al desequilibrio de corriente en las fases, después de un tiempo el motor eléctrico se apagará; comenzar a sobrecalentarse.
Si utiliza un motor eléctrico con una potencia inferior a 1 kW, no se requiere un elemento de arranque.
A veces, la capacidad de un condensador no es suficiente para comenzar a funcionar, entonces el circuito se selecciona entre varios elementos diferentes conectados en serie. La capacitancia total para una conexión en paralelo se puede calcular mediante la fórmula:
Ctot=C1+C1+…+Cn.
En el diagrama, dicha conexión se ve así:
Será posible comprender qué tan correctamente se seleccionan las capacitancias de los capacitores solo durante el uso. Por esto, un circuito de varios elementos está más justificado, porque con mayor cilindrada el motor se sobrecalentará, y con uno menor, la potencia de salida no alcanzará el nivel deseado. Es mejor comenzar a seleccionar una capacidad con su valor mínimo y aumentarla gradualmente hasta el valor óptimo. En este caso, puede medir la corriente utilizando pinzas amperimétricas y luego será más fácil elegir la mejor opción. Se realiza una medición similar en el modo de funcionamiento de un motor eléctrico trifásico.
Que condensadores elegir
Para conectar un motor eléctrico, se utilizan con mayor frecuencia condensadores de papel (MBGO, KBP o MPGO), pero todos tienen pequeñas características capacitivas y son bastante voluminosos. Otra opción es optar por modelos electrolíticos, aunque aquí tendrás que conectar adicionalmente diodos y resistencias a la red. Además, si el diodo se estropea, y esto sucede con bastante frecuencia, a través del condensador comenzará a fluir corriente alterna, lo que puede provocar una explosión.
Además de la capacidad, vale la pena prestar atención al voltaje de funcionamiento en la red doméstica. En este caso, conviene seleccionar modelos con indicadores técnicos de al menos 300W. Para los condensadores de papel, el cálculo del voltaje de funcionamiento de la red es ligeramente diferente y el voltaje de funcionamiento para este tipo de dispositivo debe ser superior a 330-440 VV.
Ejemplo de conexión de red
Veamos cómo se calcula esta conexión usando el ejemplo de un motor con las siguientes características en la placa de características.
Características del motor
Entonces, tomemos el diagrama de conexión para una red de 220 Voltios con un “triángulo” y una “estrella” para 380 Voltios.
En este caso, la potencia del motor eléctrico tomado como ejemplo es 0,25 kW, que es mucho menos de 1 kW, no se requiere un condensador de arranque y el circuito general se verá así.
Para conectarse a la red, necesita encontrar la capacidad del condensador de trabajo. Para hacer esto, debes sustituir los valores en la fórmula:
En funcionamiento = 2780 2A/220V = 25 µF.
El voltaje de funcionamiento del dispositivo se selecciona por encima de 300 voltios. A partir de estos datos se clasifican los modelos correspondientes. Algunas opciones se pueden encontrar en la tabla:
Dependencia de la capacitancia y el voltaje del tipo de capacitor.
| Tipo de condensador | Capacidad, µF | Tensión nominal, 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 |
Conexión con un interruptor de tiristor
Un motor eléctrico trifásico diseñado para 380 voltios se utiliza para voltaje monofásico mediante un interruptor de tiristor. Para iniciar la unidad en este modo, necesitará este diagrama:
Esquema de motor eléctrico trifásico para tensión monofásica.
Utilizado en este trabajo:
- transistores de las series VT1, VT2;
- resistencias MLT;
- diodos de difusión de silicio D231
- tiristores de la serie KU 202.
Todos los elementos están diseñados para un voltaje de 300 voltios y una corriente de 10A.
El interruptor de tiristor, como otros microcircuitos, se ensambla en una placa.
Cualquiera que tenga conocimientos básicos sobre la creación de microcircuitos puede fabricar un dispositivo de este tipo. Cuando la potencia del motor eléctrico es inferior a 0,6-0,7 kW, cuando está conectado a la red, no se observa calentamiento del interruptor del tiristor, por lo que no se requiere refrigeración adicional.
Esta conexión puede parecer demasiado complicada, pero todo depende de qué elementos tengas para convertir el motor de 380W a monofásico. Como ves, utilizar un motor trifásico para 380 a través de una red monofásica no es tan complicado como parece a primera vista.
Conexión. Video
El video habla sobre cómo conectar de forma segura la esmeril a una red de 220 V y comparte consejos sobre lo que se necesita para ello.
Los motores eléctricos trifásicos se han generalizado tanto en uso industrial como para uso personal debido a que son mucho más eficientes que los motores para una red bifásica convencional.
Un motor de inducción trifásico es un dispositivo que consta de dos partes: un estator y un rotor, que están separadas por un entrehierro y no tienen conexión mecánica entre sí.
El estator tiene tres devanados enrollados en un núcleo magnético especial, fabricado a partir de placas de acero eléctrico especial. Los devanados están enrollados en las ranuras del estator y están ubicados en un ángulo de 120 grados entre sí.
El rotor es una estructura soportada por cojinetes con un impulsor para ventilación. Para fines de accionamiento eléctrico, el rotor puede estar en conexión directa con el mecanismo o mediante cajas de cambios u otros sistemas mecánicos de transmisión de energía. Los rotores en máquinas asíncronas pueden ser de dos tipos:
- Un rotor de jaula de ardilla, que es un sistema de conductores conectados en los extremos mediante anillos. Se forma una estructura espacial que se asemeja a una rueda de ardilla. Se inducen corrientes en el rotor, creando su propio campo que interactúa con el campo magnético del estator. Esto pone el rotor en movimiento.
- Un rotor masivo es una estructura sólida hecha de una aleación ferromagnética, en la que se inducen corrientes simultáneamente y constituye un circuito magnético. Debido a la aparición de corrientes parásitas en el enorme rotor, interactúan campos magnéticos, que son la fuerza motriz del rotor.
La principal fuerza motriz en un motor asíncrono trifásico es el campo magnético giratorio, que surge, en primer lugar, debido a la tensión trifásica y, en segundo lugar, a la posición relativa de los devanados del estator. Bajo su influencia, surgen corrientes en el rotor, creando un campo que interactúa con el campo del estator.
Se llama motor asíncrono porque la velocidad del rotor va por detrás de la velocidad de rotación del campo magnético; el rotor intenta constantemente "alcanzar" el campo, pero su frecuencia es siempre menor.
- Simplicidad de diseño, que se consigue gracias a la ausencia de grupos colectores que se desgastan rápidamente y crean fricciones adicionales.
- Para alimentar un motor asíncrono no se requieren transformaciones adicionales; se puede alimentar directamente desde una red trifásica industrial.
- Debido al número relativamente pequeño de piezas, los motores asíncronos son muy fiables, tienen una larga vida útil y son fáciles de mantener y reparar.
Por supuesto, las máquinas trifásicas no están exentas de inconvenientes.
- Los motores eléctricos asíncronos tienen un par de arranque extremadamente bajo, lo que limita su ámbito de aplicación.
- Cuando arrancan, estos motores consumen grandes corrientes de arranque que pueden exceder las permitidas por un sistema eléctrico en particular.
- Los motores asíncronos consumen una potencia reactiva considerable, lo que no conduce a un aumento de la potencia mecánica del motor.
Varios esquemas para conectar motores asíncronos a una red de 380 voltios.
Para que el motor funcione existen varios esquemas de conexión diferentes, los más utilizados son estrella y triángulo.
Cómo conectar correctamente un motor estrella trifásico
Este método de conexión se utiliza principalmente en redes trifásicas con un voltaje lineal de 380 voltios. Los extremos de todos los devanados: C4, C5, C6 (U2, V2, W2) están conectados en un punto. A los inicios de los devanados: C1, C2, C3 (U1, V1, W1), - los conductores de fase A, B, C (L1, L2, L3) están conectados a través del equipo de conmutación. En este caso, la tensión entre los inicios de los devanados será de 380 voltios, y entre el punto de conexión del conductor de fase y el punto de conexión de los devanados será de 220 voltios.
La placa del motor eléctrico indica la posibilidad de conexión mediante el método “estrella” en forma de símbolo Y, y también puede indicar si se puede conectar mediante otro esquema. La conexión de acuerdo con este esquema puede realizarse con un neutro, que está conectado al punto de conexión de todos los devanados.
Este enfoque le permite proteger eficazmente el motor eléctrico contra sobrecargas utilizando un disyuntor de cuatro polos.
Una conexión en estrella no permite que un motor eléctrico adaptado para redes de 380 voltios desarrolle toda su potencia debido a que cada devanado individual tendrá un voltaje de 220 voltios. Sin embargo, dicha conexión evita la sobrecorriente y el motor arranca sin problemas.
La caja de terminales mostrará inmediatamente cuando el motor esté conectado en configuración en estrella. Si hay un puente entre los tres terminales de los devanados, esto indica claramente que se utiliza este circuito en particular. En los demás casos se aplica un régimen diferente.
Realizamos la conexión según el esquema "triángulo".
Para que un motor trifásico desarrolle su máxima potencia nominal se utiliza una conexión llamada “triángulo”. En este caso, el final de cada devanado se conecta con el comienzo del siguiente, que en realidad forma un triángulo en el diagrama del circuito.
Los terminales del devanado están conectados de la siguiente manera: C4 está conectado a C2, C5 a C3 y C6 a C1. Con la nueva marca se ve así: U2 se conecta a V1, V2 a W1 y W2 a U1.
En redes trifásicas, habrá una tensión lineal de 380 voltios entre los terminales de los devanados y no se requiere conexión al neutro (cero de trabajo). Este esquema también tiene la particularidad de que se generan grandes corrientes de irrupción que el cableado puede no soportar.
En la práctica, a veces se utiliza una conexión combinada, cuando se utiliza una conexión en estrella en las etapas de arranque y aceleración, y en el modo de funcionamiento contactores especiales conmutan los devanados a un circuito en triángulo.
En la caja de terminales, una conexión en triángulo está determinada por la presencia de tres puentes entre los terminales del devanado. En la placa de características del motor, la posibilidad de conexión en triángulo se indica con el símbolo Δ, pudiendo indicarse también la potencia desarrollada en configuraciones en estrella y en triángulo.
Los motores asíncronos trifásicos ocupan una parte importante entre los consumidores de electricidad debido a sus evidentes ventajas.
Una explicación clara y sencilla del principio de funcionamiento en el vídeo.
Una de las razones para conectar un motor trifásico a un circuito monofásico es que el suministro de energía eléctrica a las instalaciones industriales y para las necesidades domésticas es fundamentalmente diferente.
Para la producción industrial, las empresas eléctricas fabrican motores eléctricos con un sistema de alimentación trifásico y, para arrancar el motor, es necesario tener 3 fases.
¿Qué debe hacer si compró motores para producción industrial, pero necesita conectarlos a una toma de corriente doméstica? Algunos especialistas cualificados, utilizando circuitos eléctricos simples, adaptan el motor eléctrico a una red monofásica.
Diagrama de conexión del devanado
Para resolverlo, una persona que se enfrenta por primera vez a un problema similar necesita saber cómo funciona un motor trifásico. Si abre la tapa de conexiones, podrá ver el bloque y los cables conectados a los terminales, su número será 6.
Un motor eléctrico trifásico tiene tres devanados y, en consecuencia, 6 terminales, tienen un principio y un final, y están conectados en configuraciones eléctricas denominadas “estrella y triángulo”.
Esto es interesante, pero en la mayoría de los casos el cambio estándar tiene la forma de “estrella”, ya que la conexión en “triángulo” provoca una pérdida de potencia, pero el régimen del motor aumenta.
Sucede que los cables están en una posición arbitraria y no están conectados a los conectores o no hay ningún terminal. En este caso, es necesario utilizar un probador o un óhmetro.
Debes hacer sonar cada cable y encontrar un par, estos serán los tres devanados del motor. A continuación, los conectamos en una configuración “estrella” de la siguiente manera: principio-fin-principio. Sujetamos tres cables debajo de un terminal. Deberían quedar tres salidas y se producirán más cambios en ellas. Importante saber:
En la red doméstica se organiza un sistema de suministro de energía monofásico o “fase y cero”. Esta configuración debe usarse para conectar el motor. Primero, conectamos un cable del motor eléctrico a cualquier cable de red, luego, al segundo extremo del devanado, conectamos el cable de red y un extremo de la unidad del condensador allí.
- El último cable del motor y el contacto desconectado del conjunto de condensadores quedan libres, los conectamos y ya está listo el circuito para arrancar un motor trifásico a una red monofásica. Se pueden representar gráficamente de la siguiente manera:
- A, B, C: líneas de un circuito trifásico.
- F y O – fase y cero.
C-condensador.
En la producción industrial se utiliza un sistema de suministro de tensión trifásico. Según los estándares PUE, todos los buses de la red están marcados con valores de letras y tienen el color correspondiente:
A-amarillo.
B-verde.
C-rojo.
Dispositivo de motor eléctrico
La mayoría de las veces nos encontramos con motores eléctricos con un circuito de funcionamiento asíncrono trifásico. ¿Cuál es el motor? Se trata de un eje sobre el que se presiona un rotor de jaula de ardilla, en cuyos bordes se encuentran cojinetes lisos.
El estator está fabricado en acero para transformadores, de alta permeabilidad magnética, de forma cilíndrica con ranuras longitudinales para el tendido de cables y una capa aislante superficial.
Utilizando una tecnología especial, los cables de bobinado se colocan en los canales del estator y se aíslan de la carcasa. La simbiosis del estator y el rotor se denomina motor eléctrico asíncrono.
Cómo calcular la capacidad del condensador
Para arrancar un motor trifásico desde una red doméstica, es necesario realizar algunas manipulaciones con bloques de condensadores. Para arrancar un motor eléctrico sin "carga", es necesario seleccionar la capacitancia del condensador según la fórmula 7-10 mF por 100 W de potencia del motor.
Si miras de cerca el costado del motor eléctrico, encontrarás su pasaporte, donde se indica la potencia de la unidad. Por ejemplo: si el motor tiene una potencia de 0,5 kW, entonces la capacitancia del condensador debe ser de 35 a 50 mF.
Cabe señalar que sólo se utilizan condensadores “permanentes”, y en ningún caso “electrolíticos”. Preste atención a las inscripciones que se encuentran en el lateral de la caja; indican la capacitancia del condensador, medida en microfaradios, y el voltaje para el que están diseñados.
El bloque de condensadores de arranque se ensambla exactamente según esta fórmula. Usar el motor como unidad de potencia: conectarlo a una bomba de agua o usarlo como sierra circular requiere un bloque adicional de condensadores. Este diseño se llama unidades de condensadores de trabajo.
Arrancan el motor y, conectándolos en serie o en paralelo, seleccionan la capacitancia del condensador para que el sonido del motor eléctrico sea lo más silencioso posible, pero existe un método más preciso para seleccionar la capacitancia.
Para seleccionar con precisión un condensador, es necesario tener un dispositivo llamado almacén de condensadores. Al experimentar con diferentes combinaciones de conexiones, logran el mismo valor de voltaje entre los tres devanados. Luego leen la capacitancia y seleccionan el capacitor deseado.
Materiales requeridos
En el proceso de conectar un motor trifásico a una red monofásica, necesitará algunos materiales y dispositivos:
- Un conjunto de condensadores con diferentes clasificaciones o un “almacén de condensadores”.
- Cables eléctricos, tipo PV-2.5.
- Voltímetro o probador.
- Interruptor de 3 posiciones.
Las herramientas básicas deben estar a mano: indicador de voltaje, alicates dieléctricos, cinta aislante, sujetadores.
Conexión en paralelo y en serie de condensadores.
El condensador es un componente electrónico y con diferentes combinaciones de conmutación, sus valores nominales pueden cambiar.
Conexión paralela:
Conexión en serie:
Cabe señalar que cuando se conectan condensadores en paralelo, las capacitancias se sumarán, pero el voltaje disminuirá y, por el contrario, la versión en serie produce un aumento de voltaje y una disminución de la capacitancia.
En conclusión, podemos decir que no hay situaciones desesperadas, solo hay que poner un poco de esfuerzo y el resultado no tardará en llegar. La ingeniería eléctrica es una ciencia educativa y útil.
Cómo conectar un motor trifásico a una red monofásica, consulta las instrucciones en el siguiente vídeo:
Los motores asíncronos trifásicos son merecidamente los más populares en el mundo, debido a que son muy confiables, requieren un mantenimiento mínimo, son fáciles de fabricar y no requieren dispositivos complejos y costosos para su conexión, excepto el ajuste de la velocidad de rotación. se requiere. La mayoría de las máquinas del mundo son accionadas por motores asíncronos trifásicos; también accionan bombas y accionamientos eléctricos de diversos mecanismos útiles y necesarios.
Pero ¿qué pasa con aquellos que no tienen una fuente de alimentación trifásica en su hogar, y en la mayoría de los casos este es exactamente el caso? ¿Qué pasa si desea instalar una sierra circular estacionaria, una ensambladora eléctrica o un torno en el taller de su casa? Me gustaría complacer a los lectores de nuestro portal porque existe una salida a esta difícil situación y es bastante sencilla de implementar. En este artículo pretendemos contarte cómo conectar un motor trifásico a una red de 220 V.
Consideremos brevemente el principio de funcionamiento de un motor asíncrono en sus redes trifásicas "nativas" de 380 V. Esto será de gran ayuda en la adaptación posterior del motor para su funcionamiento en otras condiciones "no nativas": monofásico de 220 V. redes.
Dispositivo de motor asíncrono
La mayoría de los motores trifásicos producidos en el mundo son motores de inducción de jaula de ardilla (SCMC), que no tienen ningún contacto eléctrico entre el estator y el rotor. Ésta es su principal ventaja, ya que las escobillas y los conmutadores son el punto más débil de cualquier motor eléctrico, están sujetos a un desgaste intenso y requieren mantenimiento y sustitución periódica;
Consideremos el dispositivo ADKZ. El motor se muestra en sección transversal en la figura.
La carcasa fundida (7) alberga todo el mecanismo del motor eléctrico, que incluye dos partes principales: un estator estacionario y un rotor móvil. El estator tiene un núcleo (3), que está hecho de láminas de acero eléctrico especial (una aleación de hierro y silicio), que tiene buenas propiedades magnéticas. El núcleo está hecho de láminas debido a que, en condiciones de campo magnético alterno, pueden surgir corrientes parásitas de Foucault en los conductores, que no necesitamos en absoluto en el estator. Además, cada lámina central está recubierta por ambas caras con un barniz especial para eliminar por completo el flujo de corrientes. Sólo necesitamos del núcleo sus propiedades magnéticas, y no las propiedades de un conductor de corriente eléctrica.
En las ranuras del núcleo se coloca un devanado (2) de alambre de cobre esmaltado. Para ser precisos, en un motor asíncrono trifásico hay al menos tres devanados, uno para cada fase. Además, estos devanados se colocan en las ranuras del núcleo con un cierto orden: cada uno está ubicado de manera que esté a una distancia angular de 120° con respecto al otro. Los extremos de los devanados salen a la caja de terminales (en la figura está ubicada en la parte inferior del motor).
El rotor está colocado dentro del núcleo del estator y gira libremente sobre el eje (1). Para aumentar la eficiencia, intentan reducir al mínimo el espacio entre el estator y el rotor, de medio milímetro a 3 mm. El núcleo del rotor (5) también está hecho de acero eléctrico y también tiene ranuras, pero no están destinadas a enrollar cables, sino a conductores en cortocircuito, que están ubicados en el espacio de manera que se asemejan a una rueda de ardilla (4). por lo cual recibieron su Nombre.
La rueda de ardilla consta de conductores longitudinales que están conectados tanto mecánica como eléctricamente a los anillos de los extremos. Normalmente, la rueda de ardilla se fabrica vertiendo aluminio fundido en las ranuras del núcleo y, al mismo tiempo, tanto los anillos como los impulsores del ventilador (6). ) están moldeados como un monolito. En ADKZ de alta potencia, se utilizan varillas de cobre soldadas con anillos de cobre en los extremos como conductores de celda.
¿Qué es la corriente trifásica?
Para comprender qué fuerzas hacen girar el rotor ADKZ, debemos considerar qué es un sistema de suministro de energía trifásico y luego todo encajará. Todos estamos acostumbrados al sistema monofásico habitual, cuando el enchufe tiene solo dos o tres contactos, uno de los cuales es fase (L), el segundo es cero de trabajo (N) y el tercero es cero de protección (PE). La tensión de fase rms en un sistema monofásico (la tensión entre fase y cero) es de 220 V. La tensión (y cuando se conecta una carga, la corriente) en redes monofásicas varía según una ley sinusoidal.
Del gráfico anterior de la característica amplitud-tiempo se desprende claramente que el valor de amplitud del voltaje no es 220 V, sino 310 V. Para que los lectores no tengan “malentendidos” o dudas, los autores consideran que es su deber informar que 220 V no es el valor de amplitud, sino la raíz cuadrática media o corriente. Es igual a U=U max /√2=310/1.414≈220 V. ¿Por qué se hace esto? Sólo para facilitar los cálculos. Se toma como estándar el voltaje constante, en función de su capacidad para producir algún tipo de trabajo. Podemos decir que un voltaje sinusoidal con un valor de amplitud de 310 V en un cierto período de tiempo producirá el mismo trabajo que haría un voltaje constante de 220 V en el mismo período de tiempo.
Hay que decir de inmediato que casi toda la energía eléctrica generada en el mundo es trifásica. Lo que pasa es que la energía monofásica es más fácil de gestionar en la vida cotidiana; la mayoría de los consumidores de electricidad sólo necesitan una fase para funcionar y el cableado monofásico es mucho más barato. Por lo tanto, un conductor de fase y neutro se "saca" de un sistema trifásico y se envía a los consumidores: apartamentos o casas. Esto se ve claramente en las placas de calle, donde se puede ver cómo el cable pasa de una fase a una vivienda, de otra a una segunda, de una tercera a una tercera. Esto también se ve claramente en los postes desde los que llegan las líneas a los hogares privados.
La tensión trifásica, a diferencia de la monofásica, no tiene un cable de fase, sino tres: fase A, fase B y fase C. Las fases también se pueden designar como L1, L2, L3. Además de los cables de fase, por supuesto, también hay un cero de trabajo (N) y un cero de protección (PE) común a todas las fases. Consideremos la característica amplitud-tiempo del voltaje trifásico.
De los gráficos se desprende claramente que la tensión trifásica es una combinación de tres monofásicas, con una amplitud de 310 V y un valor eficaz de la tensión de fase (entre fase y cero de trabajo) de 220 V, y las fases son desplazados entre sí con una distancia angular de 2 * π / 3 o 120 ° . La diferencia de potencial entre las dos fases se llama voltaje lineal y es igual a 380 V, ya que la suma vectorial de los dos voltajes será U l = 2*U f *pecado(60°)=2*220*√3/2=220* √3=220*1,73=380,6V, Dónde U l– tensión lineal entre dos fases, y Uf– tensión de fase entre fase y cero.
La corriente trifásica es fácil de generar, transmitir a su destino y posteriormente convertirla en cualquier tipo de energía deseada. Incluyendo la energía mecánica de rotación del ADKZ.
¿Cómo funciona un motor asíncrono trifásico?
Si aplica un voltaje trifásico alterno a los devanados del estator, las corrientes comenzarán a fluir a través de ellos. Estos, a su vez, provocarán flujos magnéticos que también varían según una ley sinusoidal y también están desfasados en 2*π/3=120°. Teniendo en cuenta que los devanados del estator están ubicados en el espacio a la misma distancia angular: 120°, se forma un campo magnético giratorio dentro del núcleo del estator.
Este campo en constante cambio atraviesa la “rueda de ardilla” del rotor y provoca en ella una EMF (fuerza electromotriz), que también será proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético, que en lenguaje matemático significa la derivada del flujo magnético. con respecto al tiempo. Dado que el flujo magnético cambia según la ley sinusoidal, esto significa que la FEM cambiará según la ley del coseno, porque (pecado incógnita)’= porque incógnita. Del curso de matemáticas de la escuela se sabe que el coseno “se adelanta” al seno en π/2=90°, es decir, cuando el coseno alcanza su máximo, el seno lo alcanzará después de π/2 - después de un cuarto del período. .
Bajo la influencia de los campos electromagnéticos, se producirán grandes corrientes en el rotor, o más precisamente, en la rueda de ardilla, dado que los conductores están en cortocircuito y tienen una baja resistencia eléctrica. Estas corrientes forman su propio campo magnético, que se propaga a lo largo del núcleo del rotor y comienza a interactuar con el campo del estator. Los polos opuestos, como es sabido, se atraen y los polos iguales se repelen. Las fuerzas resultantes crean un par que hace que el rotor gire.
El campo magnético del estator gira a una frecuencia determinada, que depende de la red de suministro y del número de pares de polos de los devanados. La frecuencia se calcula mediante la siguiente fórmula:
norte 1 =f 1 *60/pag, Dónde
- f 1 – frecuencia de corriente alterna.
- p – número de pares de polos de los devanados del estator.
Con la frecuencia de la corriente alterna, todo está claro: en nuestras redes de suministro de energía es de 50 Hz. El número de pares de polos refleja cuántos pares de polos hay en el devanado o devanados que pertenecen a una fase. Si se conecta un devanado a cada fase, espaciado 120° de los demás, entonces el número de pares de polos será igual a uno. Si se conectan dos devanados a una fase, entonces el número de pares de polos será igual a dos, y así sucesivamente. En consecuencia, cambia la distancia angular entre los devanados. Por ejemplo, cuando el número de pares de polos es dos, el estator contiene un devanado de fase A, que ocupa un sector no de 120°, sino de 60°. Luego le sigue el devanado de la fase B, ocupando el mismo sector, y luego la fase C. Luego se repite la alternancia. A medida que aumentan los pares de polos, los sectores de los devanados disminuyen en consecuencia. Tales medidas permiten reducir la frecuencia de rotación del campo magnético del estator y, en consecuencia, del rotor.
Pongamos un ejemplo. Digamos que un motor trifásico tiene un par de polos y está conectado a una red trifásica con una frecuencia de 50 Hz. Entonces el campo magnético del estator girará con una frecuencia n1 =50*60/1=3000 rpm. Si aumenta el número de pares de polos, la velocidad de rotación disminuirá en la misma cantidad. Para aumentar la velocidad del motor, es necesario aumentar la frecuencia de la corriente alterna que suministra los devanados. Para cambiar la dirección de rotación del rotor, es necesario intercambiar dos fases en los devanados.
Cabe señalar que la velocidad del rotor siempre va por detrás de la velocidad de rotación del campo magnético del estator, por lo que el motor se denomina asíncrono. ¿Por qué sucede esto? Imaginemos que el rotor gira a la misma velocidad que el campo magnético del estator. Entonces la rueda de ardilla no “perforará” el campo magnético alterno, pero será constante para el rotor. En consecuencia, no se inducirá ningún campo electromagnético y las corrientes dejarán de fluir, no habrá interacción de los flujos magnéticos y desaparecerá el momento que pone en movimiento el rotor. Por eso el rotor está “en constante esfuerzo” por alcanzar al estator, pero nunca lo alcanzará, ya que la energía que hace girar el eje del motor desaparecerá.
La diferencia en las frecuencias de rotación del campo magnético del estator y el eje del rotor se llama frecuencia de deslizamiento y se calcula mediante la fórmula:
∆ norte=norte 1 -norte 2, Dónde
- n1 – frecuencia de rotación del campo magnético del estator.
- n2 – velocidad del rotor.
El deslizamiento es la relación entre la frecuencia de deslizamiento y la frecuencia de rotación del campo magnético del estator, se calcula mediante la fórmula: S=∆norte/norte 1 =(norte 1—norte 2)/n 1.
Métodos para conectar devanados de motores asíncronos.
La mayoría de los ADKZ tienen tres devanados, cada uno de los cuales corresponde a su propia fase y tiene un principio y un final. Los sistemas de designación de devanados pueden variar. En los motores eléctricos modernos se ha adoptado un sistema para designar los devanados U, V y W, y sus terminales se designan con el número 1 como inicio del devanado y con el número 2 como su final, es decir, el devanado U tiene dos terminales U1. y U2, devanando V–V1 y V2, y devanando W - W1 y W2.
Sin embargo, todavía se utilizan motores asíncronos fabricados durante la era soviética y que tienen el antiguo sistema de marcado. En ellos, los comienzos de los devanados se denominan C1, C2, C3 y los extremos, C4, C5, C6. Esto significa que el primer devanado tiene terminales C1 y C4, el segundo devanado C2 y C5, y el tercer devanado C3 y C6. En la figura se presenta la correspondencia entre los sistemas de notación antiguo y nuevo.
Consideremos cómo se pueden conectar los devanados en un ADKZ.
Conexión en estrella
Con esta conexión, todos los extremos de los devanados se combinan en un punto y las fases se conectan a sus inicios. En el diagrama de circuito, este método de conexión se parece mucho a una estrella, de ahí su nombre.
Cuando se conecta en estrella, se aplica un voltaje de fase de 220 V a cada devanado individualmente y un voltaje lineal de 380 V a dos devanados conectados en serie. La principal ventaja de este método de conexión son las pequeñas corrientes de arranque, ya que el lineal. Se aplica voltaje a dos devanados y no a uno. Esto permite que el motor arranque "suavemente", pero su potencia será limitada, ya que las corrientes que fluirán por los devanados serán menores que con otro método de conexión.
conexión delta
Con esta conexión, los devanados se combinan formando un triángulo, cuando el comienzo de un devanado se conecta con el final del siguiente, y así sucesivamente en un círculo. Si la tensión lineal en una red trifásica es de 380 V, por los devanados circularán corrientes mucho mayores que en una conexión en estrella. Por tanto, la potencia del motor eléctrico será mayor.
Cuando se conecta en triángulo en el momento del arranque, el ADKZ consume grandes corrientes de arranque, que pueden ser entre 7 y 8 veces superiores a las nominales y pueden provocar una sobrecarga de la red, por lo que en la práctica los ingenieros han encontrado un compromiso: el motor arranca y Gira hasta la velocidad nominal usando un circuito en estrella y luego cambia automáticamente a triángulo.
¿Cómo determinar a qué circuito están conectados los devanados del motor?
Antes de conectar un motor trifásico a una red monofásica de 220 V, es necesario averiguar a qué circuito están conectados los devanados y a qué tensión de funcionamiento puede funcionar el ADKZ. Para hacer esto, debe estudiar la placa con las características técnicas, la "placa de identificación", que debe estar en cada motor.
Puede encontrar mucha información útil en dicha "placa de identificación"
La placa contiene toda la información necesaria que ayudará a conectar el motor a una red monofásica. La placa de características presentada muestra que el motor tiene una potencia de 0,25 kW y una velocidad de 1370 rpm, lo que indica la presencia de dos pares de polos sinuosos. El símbolo ∆/Y significa que los devanados se pueden conectar mediante un triángulo o una estrella, y el siguiente indicador 220/380 V indica que cuando se conectan mediante un triángulo, el voltaje de suministro debe ser de 220 V, y cuando se conectan mediante una estrella - 380 V. Si tal Conecte el motor a una red de 380 V en forma de triángulo, sus devanados se quemarán.
En la siguiente placa de características puede ver que dicho motor solo se puede conectar en estrella y solo a una red de 380 V. Lo más probable es que un ADKZ de este tipo solo tenga tres terminales en la caja de terminales. Los electricistas experimentados podrán conectar dicho motor a una red de 220 V, pero para ello deberán abrir la tapa trasera para llegar a los terminales de los devanados, luego encontrar el principio y el final de cada devanado y realizar los cambios necesarios. La tarea se vuelve mucho más complicada, por lo que los autores no recomiendan conectar dichos motores a una red de 220 V, especialmente porque la mayoría de los ADKZ modernos se pueden conectar de diferentes maneras.
Cada motor tiene una caja de terminales, generalmente ubicada en la parte superior. Esta caja tiene entradas para cables de alimentación, y en la parte superior se cierra con una tapa que hay que retirar con un destornillador.
Como dicen los electricistas y patólogos: "Una autopsia lo dirá".
Debajo de la tapa se pueden ver seis terminales, cada uno de los cuales corresponde al principio o al final del devanado. Además, los terminales están conectados mediante puentes y, por su ubicación, se puede determinar mediante qué esquema están conectados los devanados.
Al abrir la caja de terminales se demostró que el “paciente” tenía una evidente “fiebre de estrella”
La foto de la caja "abierta" muestra que los cables que conducen a los devanados están etiquetados y los extremos de todos los devanados (V2, U2, W2) están conectados a un punto mediante puentes. Esto indica que se está produciendo una conexión en estrella. A primera vista, puede parecer que los extremos de los devanados están ubicados en el orden lógico V2, U2, W2, y los comienzos están "confundidos": W1, V1, U1. Sin embargo, esto se hace con un propósito específico. Para ello, considere la caja de terminales ADKZ con los devanados conectados según un diagrama triangular.
La figura muestra que la posición de los puentes cambia: los comienzos y los extremos de los devanados están conectados y los terminales están ubicados de manera que se usen los mismos puentes para la reconexión. Entonces queda claro por qué los terminales están "confundidos": esto facilita la transferencia de puentes. La foto muestra que los terminales W2 y U1 están conectados por un trozo de cable, pero en la configuración básica de los motores nuevos siempre hay exactamente tres puentes.
Si tras “abrir” la caja de bornes aparece una imagen como la de la fotografía, significa que el motor está destinado a estrella y red trifásica de 380 V.
Es mejor que un motor de este tipo vuelva a su "elemento nativo", en un circuito de corriente alterna trifásico.
Vídeo: Una excelente película sobre motores síncronos trifásicos, que aún no ha sido pintada.
Es posible conectar un motor trifásico a una red monofásica de 220 V, pero hay que estar preparado para sacrificar una reducción significativa de su potencia; en el mejor de los casos, será el 70% de la placa de identificación, pero para la mayoría propósitos esto es bastante aceptable.
El principal problema de conexión es la creación de un campo magnético giratorio, que induce una fem en el rotor de jaula de ardilla. Esto es fácil de implementar en redes trifásicas. Al generar electricidad trifásica, se induce una FEM en los devanados del estator debido al hecho de que dentro del núcleo gira un rotor magnetizado, que es impulsado por la energía del agua que cae en una central hidroeléctrica o una turbina de vapor en las centrales hidroeléctricas. y centrales nucleares. Crea un campo magnético giratorio. En los motores se produce la transformación inversa: un campo magnético cambiante hace que el rotor gire.
En redes monofásicas, es más difícil obtener un campo magnético giratorio; es necesario recurrir a algunos "trucos". Para hacer esto, debe cambiar las fases de los devanados entre sí. Idealmente, es necesario asegurarse de que las fases estén desplazadas entre sí 120°, pero en la práctica esto es difícil de implementar, ya que estos dispositivos tienen circuitos complejos, son bastante caros y su fabricación y configuración requieren ciertas calificaciones. Por lo tanto, en la mayoría de los casos se utilizan circuitos simples, sacrificando algo de potencia.
Cambio de fase mediante condensadores.
Un condensador eléctrico es conocido por su propiedad única de no pasar corriente continua, sino corriente alterna. La dependencia de las corrientes que fluyen a través del condensador del voltaje aplicado se muestra en el gráfico.
La corriente en el capacitor siempre “conducirá” durante una cuarta parte del período.
Tan pronto como se aplica al condensador un voltaje que aumenta a lo largo de una sinusoide, inmediatamente "se abalanza" sobre él y comienza a cargarse, ya que inicialmente estaba descargado. La corriente será máxima en este momento, pero a medida que se carga irá disminuyendo y alcanzará un mínimo en el momento en que el voltaje alcance su pico.
En cuanto el voltaje disminuya, el capacitor reaccionará a esto y comenzará a descargarse, pero la corriente fluirá en la dirección opuesta, a medida que se descargue aumentará (con signo menos) siempre que el voltaje disminuya. Cuando el voltaje es cero, la corriente alcanza su máximo.
Cuando el voltaje comienza a aumentar con un signo menos, el capacitor se recarga y la corriente se acerca gradualmente a cero desde su máximo negativo. A medida que el voltaje negativo disminuye y se acerca a cero, el capacitor se descarga con un aumento en la corriente que lo atraviesa. A continuación, el ciclo se repite nuevamente.
El gráfico muestra que durante un período de voltaje sinusoidal alterno, el capacitor se carga dos veces y se descarga dos veces. La corriente que fluye a través del condensador se adelanta al voltaje en un cuarto de período, es decir: 2* π/4=π/2=90°. De esta sencilla forma se puede obtener un desfase en los devanados de un motor asíncrono. Un cambio de fase de 90° no es ideal a 120°, pero es suficiente para que aparezca el par necesario en el rotor.
El cambio de fase también se puede obtener utilizando un inductor. En este caso, todo sucederá al revés: el voltaje se adelantará a la corriente 90°. Pero en la práctica, se utiliza un cambio de fase más capacitivo debido a una implementación más simple y menores pérdidas.
Esquemas para conectar motores trifásicos a una red monofásica.
Hay muchas opciones para conectar ADKZ, pero consideraremos solo las más utilizadas y las más fáciles de implementar. Como se mencionó anteriormente, para cambiar la fase, basta con conectar un condensador en paralelo con cualquiera de los devanados. La designación C p indica que se trata de un condensador que funciona.
Cabe señalar que es preferible conectar los devanados en un triángulo, ya que se puede "eliminar" más energía útil de un ADKZ de este tipo que de una estrella. Pero hay motores diseñados para funcionar en redes con una tensión de 127/220 V. Debe haber información al respecto en la placa de características.
Si los lectores se encuentran con un motor de este tipo, entonces esto puede considerarse buena suerte, ya que se puede conectar a una red de 220 V mediante un circuito en estrella, lo que garantizará un arranque suave y hasta el 90% de la potencia nominal. La industria produce ADKZ especialmente diseñados para funcionar en redes de 220 V, que pueden denominarse motores de condensador.
Como sea que llames al motor, sigue siendo asíncrono con un rotor de jaula de ardilla.
Cabe señalar que en la placa de identificación se indica un voltaje de funcionamiento de 220 V y los parámetros del condensador de funcionamiento de 90 μF (microfaradio, 1 μF = 10 -6 F) y un voltaje de 250 V. Se puede decir con confianza que este motor es en realidad trifásico, pero adaptado para tensión monofásica.
Para facilitar el arranque de potentes ADSC en redes de 220 V, además del condensador de trabajo, también utilizan un condensador de arranque, que se enciende por un corto tiempo. Después del arranque y de un conjunto de velocidades nominales, el condensador de arranque se apaga y solo el condensador de trabajo admite la rotación del rotor.
El condensador de arranque “da una patada” cuando arranca el motor
El condensador de arranque es C p, conectado en paralelo al condensador de trabajo C p. En ingeniería eléctrica se sabe que cuando se conectan en paralelo, las capacidades de los condensadores se suman. Para “activarlo” utilice el pulsador SB, mantenido presionado durante varios segundos. La capacidad del condensador de arranque suele ser al menos dos veces y media mayor que la del condensador de trabajo y puede retener su carga durante bastante tiempo. Si tocas accidentalmente sus terminales, puedes obtener una descarga bastante notoria por el cuerpo. Para descargar C p, se utiliza una resistencia conectada en paralelo. Luego, después de desconectar el condensador de arranque de la red, se descargará a través de una resistencia. Se selecciona con una resistencia suficientemente alta de 300 kOhm-1 mOhm y una disipación de potencia de al menos 2 W.
Cálculo de la capacidad del condensador de trabajo y arranque.
Para un arranque confiable y un funcionamiento estable del ADKZ en redes de 220 V, debe seleccionar con mayor precisión las capacitancias de los condensadores de trabajo y de arranque. Si la capacitancia C p es insuficiente, se creará un par insuficiente en el rotor para conectar cualquier carga mecánica, y el exceso de capacitancia puede provocar el flujo de corrientes demasiado altas, lo que puede resultar en un cortocircuito entre espiras de los devanados, que solo puede ser “tratados” mediante un rebobinado muy costoso.
| Esquema | que se calcula | Fórmula | ¿Qué se necesita para los cálculos? |
|---|---|---|---|
 | Capacitancia del condensador de trabajo para conectar devanados en estrella – 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) | Para todos: I – corriente en amperios, A; U – voltaje de red, V; P – potencia del motor eléctrico; η – eficiencia del motor expresada en valores de 0 a 1 (si se indica en la placa de características del motor como un porcentaje, entonces este indicador debe dividirse por 100); cosϕ – factor de potencia (coseno del ángulo entre el vector de tensión y corriente), siempre se indica en el pasaporte y en la placa de identificación. |
| Capacidad del condensador de arranque para conectar devanados en estrella – Cp, µF | Cп=(2-3)*Cр≈2.5*Ср | ||
 | Capacitancia del condensador de trabajo para conectar los devanados en un triángulo – 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) | |
| Capacidad del condensador de arranque para conectar devanados en triángulo – Cn, µF | Cп=(2-3)*Cр≈2.5*Ср |
Las fórmulas dadas en la tabla son suficientes para calcular la capacidad requerida del capacitor. Los pasaportes y placas de identificación pueden indicar eficiencia o corriente operativa. Dependiendo de esto, puedes calcular los parámetros necesarios. En cualquier caso, esos datos serán suficientes. Para comodidad de nuestros lectores, puede utilizar una calculadora que calculará rápidamente la capacidad de trabajo y arranque requerida.
