Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Prawie każda osoba napotkała silnik asynchroniczny. Są instalowane w wielu urządzeniach gospodarstwa domowego, a także w działających elektronarzędziach. Jednak niektóre silniki są podłączone tylko przewodem trójfazowym.

Silniki asynchroniczne to niezawodne i praktyczne silniki, które są wszędzie stosowane. Są ciche i mają dobrą wydajność. W tym artykule pokażemy podstawowe zasady trójfazowych silników elektrycznych, schemat podłączenia do sieci 220 V, a także różne sztuczki podczas pracy z nimi.

Co to jest prąd trójfazowy?

Większość silników indukcyjnych jest zasilana z sieci trójfazowej, dlatego początkowo rozważymy koncepcję prądu trójfazowego. Prąd trójfazowy lub trójfazowy układ obwodów elektrycznych to układ składający się z trzech obwodów, w których działają siły elektromotoryczne (EMF) o tej samej częstotliwości, przesunięte w fazie względem siebie o 1/3 okresu (φ = 2π / 3) lub 120 °.

Większość generatorów produkcyjnych oparta jest na trójfazowym wytwarzaniu prądu. W rzeczywistości używają trzech alternatorów, które są umieszczone względem siebie pod kątem 120 °.

Obwód z trzema generatorami sugeruje, że z tego urządzenia zostanie wyprowadzonych 6 przewodów (dwa dla każdego alternatora). Jednak w praktyce jest oczywiste, że sieci domowe i przemysłowe przychodzą do konsumenta w postaci trzech przewodów. Odbywa się to w celu zaoszczędzenia okablowania.

Cewki generatorów są połączone w taki sposób, że wyjście ma 3 przewody, a nie 6. Również to przełączanie uzwojeń generuje prąd 380 V zamiast zwykłego 220 V. Jest to trójfazowa sieć, do której przyzwyczajenia się wszyscy użytkownicy.

INFORMACJE: Pierwszy trójfazowy układ prądowy na sześciu przewodach został wymyślony przez Nikolę Teslę. Później został ulepszony i opracowany przez M.O. Dolivo-Dobrovolsky'ego, który jako pierwszy zaproponował system cztero- i trzyprzewodowy, a także przeprowadził serię eksperymentów, w których ujawnił szereg zalet tego przełączania.

Większość silników indukcyjnych działa w sieci trójfazowej. Rozważmy bardziej szczegółowo, jak zorganizowana jest praca tych jednostek.

Indukcyjne urządzenie silnikowe

Zacznijmy od wewnętrznej architektury silnika. Zewnętrznie trójfazowe urządzenie indukcyjne praktycznie nie różni się od innych silników elektrycznych. Być może jedyną różnicą, która rzuca się w oczy, jest grubszy przewód zasilający. Główne różnice są ukryte przed oczami konsumenta pod metalową obudową silnika.

Otwierając skrzynkę kontrolną (miejsce, w którym idą przewody zasilające), można zobaczyć 6 wpisów przewodów. Są one połączone na dwa sposoby, w zależności od tego, jakie właściwości należy uzyskać z tego silnika. Szczegółowe informacje na temat przełączania trójfazowych silników asynchronicznych zostaną opisane poniżej.

Po zdjęciu metalowej obudowy ochronnej widać roboczą część silnika. Składa się z:

  • wał;
  • zespoły łożyskowe;
  • stojan;
  • wirnik

Głównymi elementami silnika są stojan i wirnik. Oni napędzają silnik.

Przeanalizujmy strukturę tych elementów w trójfazowym silniku asynchronicznym:

  1. Stojan Ma postać cylindra, zwykle składa się z blachy stalowej. Wzdłuż arkuszy znajdują się wzdłużne rowki, w których uzwojenia stojana są wykonane z drutu uzwojenia. Osie każdego uzwojenia są umieszczone względem siebie pod kątem 120 °. Końce zwojów są połączone metodą trójkąta lub gwiazdy.
  2. Wirnik lub rdzeń silnika. Jest to cylindryczny zespół złożony z metalowych płyt, między którymi umieszczone są pręty aluminiowe. Na krawędziach cylindra struktura jest zwierana pierścieniami końcowymi. Drugą nazwą wirnika silnika indukcyjnego jest klatka wiewiórki. W silnikach dużej mocy zamiast aluminium można zastosować miedź.

Teraz warto zrozumieć, na jakich zasadach opiera się działanie asynchronicznego silnika trójfazowego.

Zasady działania trójfazowych silników asynchronicznych

Trójfazowy silnik asynchroniczny działa z powodu pól magnetycznych wytwarzanych na uzwojeniach stojana. Prądy przepływające przez każde uzwojenie mają przesunięcie względem siebie o 120 ° pod względem cech czasowych i przestrzennych. Zatem całkowity strumień magnetyczny na trzech obwodach jest rotacyjny.

Na uzwojeniach stojana powstaje obwód zamknięty. Oddziałuje z polem magnetycznym stojana. Pojawia się moment rozruchowy silnika. Stara się obracać wirnik w kierunku obrotu pola magnetycznego stojana. Z czasem moment rozruchowy zbliża się do wartości momentu hamującego wirnika, po czym przekracza go i wirnik wprawia w ruch. W tym momencie pojawia się efekt przesuwny.

INFORMACJE: Przesuw jest wartością pokazującą, o ile częstotliwość synchroniczna pola magnetycznego stojana jest większa niż prędkość wirnika w procentach.

Rozważ tę opcję w różnych sytuacjach:

  1. Jałowy Bez obciążenia wału poślizg jest minimalny.
  2. Wraz ze wzrostem obciążenia. Wraz ze wzrostem napięcia statycznego ilość poślizgu rośnie i może osiągnąć wartość krytyczną. Jeśli silnik przekroczy ten wskaźnik, silnik może się przewrócić.

Parametr poślizgu mieści się w zakresie od 0 do 1. W przypadku silników indukcyjnych ogólnego zastosowania parametr ten wynosi 1-8%.

Kiedy pojawia się równowaga między momentem elektromagnetycznym wirnika a momentem hamującym na wale silnika, procesy wahań wartości zostają przerwane.

Kiedy nastąpi równowaga między momentem elektromagnetycznym powodującym obrót wirnika a momentem hamującym wywołanym obciążeniem wału, procesy zmiany wartości zostaną zatrzymane. Okazuje się, że główną zasadą działania silnika indukcyjnego jest wzajemne oddziaływanie wirującego pola magnetycznego stojana i prądów indukowanych przez to pole magnetyczne w wirniku. Należy pamiętać, że moment obrotowy powstaje tylko w wyniku różnicy częstotliwości rotacji pól magnetycznych na uzwojeniach silnika.

Znając zasadę działania asynchronicznego silnika trójfazowego, można go uruchomić. W takim przypadku warto rozważyć kilka opcji podłączenia uzwojenia silnika.

Metody łączenia uzwojeń silników indukcyjnych

Po rozwinięciu jednostki sterującej dwóch prostych silników asynchronicznych w każdym z nich można zobaczyć 6 przewodów. Jednak ich przełączanie może się znacznie różnić.

W elektrotechnice zwyczajowo łączy się uzwojenia trójfazowych silników asynchronicznych na dwa sposoby:

  • gwiazda;
  • trójkąt.

Każdy rodzaj połączenia wpływa na osiągi silnika, a także na jego szczytową moc znamionową. Rozważmy każdy z nich osobno.

Metoda gwiazdy

W tego rodzaju przełączaniu wszystkie wnioski z uzwojeń roboczych są połączone jedną zworką z jednym węzłem. Nazywa się to punktem neutralnym i jest oznaczony literą „O”. Okazuje się, że końce wszystkich zwojów fazowych są połączone w jednym miejscu.

W praktyce silniki ze sprzęgłem gwiazdowym mają łagodniejszy start. Ta kombinacja jest odpowiednia na przykład do tokarek lub innego sprzętu, w którym wymagany jest powolny rozruch. Jednak silnik ten nie może rozwinąć maksymalnej mocy znamionowej.

Metoda trójkąta

To przełączanie obejmuje szeregowe połączenie końców uzwojenia faz. Na przewodach drutów wygląda to na połączenie każdego uzwojenia parami. Okazuje się, że koniec jednego uzwojenia przechodzi na początek drugiego.

Silniki z takim połączeniem uzwojenia uruchamiają się znacznie szybciej niż silniki z przełączaniem gwiazdowym. Jednocześnie mogą rozwinąć maksymalną wydajność podaną przez producenta.

Trójfazowe silniki asynchroniczne są projektowane w oparciu o znamionowe napięcie zasilania. W szczególności wszystkie silniki krajowe są podzielone na dwie kategorie:

  • dla sieci 220 / 127V;
  • dla sieci 380/220 V.

Silniki z pierwszej grupy są mniej powszechne ze względu na ich słabą charakterystykę mocy. Najczęściej stosuje się silniki z drugiej grupy.

WAŻNE: Podczas przełączania uzwojeń silnika należy stosować zasadę: dla niższych wartości napięcia wybierz połączenie metodą trójkąta, dla wysokich wartości - tylko metodą gwiazdy.

Niektórzy zapaleni entuzjaści szynki mogą określić schemat podłączenia silnika na podstawie dźwięku jego uruchomienia. Zwykła osoba może dowiedzieć się o metodzie przełączania uzwojeń silnika na kilka sposobów.

Jak ustalić, do którego obwodu podłączone są uzwojenia silnika?

Sposób przełączania uzwojenia silnika wpływa na jego charakterystykę, jednak wszystkie zaciski przyłączeniowe znajdują się pod pokrywą ochronną w jednostce sterującej. Po prostu nie są widoczne, ale nie rozpaczają. Istnieje metoda, która pozwala znaleźć metodę przełączania bez konieczności analizowania jednostki sterującej.

Aby to zrobić, wystarczy spojrzeć na tablicę rejestracyjną zamontowaną na obudowie silnika. Oznacza dokładne parametry techniczne, w tym metodę przełączania. Na przykład można znaleźć na nim następujące oznaczenia: 220 / 380V i geometryczne oznaczenia trójkąta / gwiazdy. Ta sekwencja sugeruje, że w silniku pracującym w sieci 380 V zainstalowany jest obwód przełączający uzwojenie typu gwiazdy.

Jednak ta metoda nie zawsze działa. Etykiety na starszych silnikach są często nadpisywane lub całkowicie tracone. W takim przypadku będziesz musiał zrelaksować jednostkę sterującą.

Druga metoda polega na wizualnej kontroli styków wyjściowych. Grupę kontaktów można podłączyć w następujący sposób:

  1. Jeden mostek na trzech pinach po jednej stronie zacisków. Przewód zasilający jest podłączony do wolnego wyjścia. To jest metoda gwiazdy.
  2. Ustalenia są połączone parami przez trzech zworek. Trzy przewody są dostarczane z trzema przewodami zasilającymi. To jest metoda trójkąta.

W przypadku niektórych silników w jednostce sterującej można znaleźć tylko trzy wnioski. Sugeruje to, że przełączanie odbywa się wewnątrz samego silnika, pod pokrywą ochronną.

Silniki trójfazowe są bardzo wytrzymałe i doceniane w ekonomii, naprawach i budowie. Ale są one bezużyteczne do użytku domowego, ponieważ sieć domowa może dawać tylko jedną fazę, napięcie 220 V. W rzeczywistości nie jest to całkowicie poprawny osąd. Możliwe jest podłączenie trójfazowego silnika indukcyjnego do sieci domowej. Odbywa się to za pomocą komponentu radiowego - kondensatora. Przeanalizujemy tę metodę bardziej szczegółowo.

Przesunięcie fazowe kondensatora

Silniki wykorzystujące kondensatory nazywane są silnikami kondensatorowymi. Sam kondensator jest zainstalowany w obwodzie stojana, dzięki czemu powoduje przesunięcie fazowe w uzwojeniach. Najczęściej ten obwód jest używany podczas podłączania trójfazowych silników asynchronicznych do sieci domowej 220 V.

Aby przesunąć fazę, musisz podłączyć jedno z uzwojeń do przerwy za pomocą kondensatora. W takim przypadku pojemność kondensatora jest dobierana tak, aby przesunięcie fazowe na uzwojeniach okazało się możliwie jak najbliższe 90 °. W takim przypadku wirnik wytwarza maksymalny moment obrotowy.

WAŻNE: W tym schemacie należy wziąć pod uwagę moduły indukcji magnetycznej uzwojeń. Muszą być takie same. Stworzy to całkowite pole magnetyczne, które będzie obracać wirnik w kole, a nie w elipsie. W takim przypadku wirnik obraca się z większą wydajnością.

Optymalne przesunięcie fazowe osiąga się poprzez odpowiedni dobór pojemności kondensatora, zarówno w trybie rozruchu, jak i pracy. Prawidłowe okrągłe pole magnetyczne zależy również od:

  • prędkość wirnika;
  • napięcie sieciowe;
  • liczba zwojów uzwojenia;
  • podłączone kondensatory.

Jeśli optymalna wartość jednego z parametrów odbiega od normy, wówczas pole magnetyczne staje się eliptyczne. Jakościowe cechy silnika natychmiast spadną.

Dlatego, aby rozwiązać różne rodzaje problemów, wybiera się silniki o różnych pojemnościach kondensatorów. Aby zapewnić maksymalny moment rozruchowy, pobierany jest większy kondensator. Zapewnia optymalny prąd i fazę podczas rozruchu silnika. W przypadku, gdy moment początkowy nie ma znaczenia, należy zwrócić uwagę tylko na stworzenie warunków niezbędnych dla trybu pracy.

Jak podłączyć trójfazowy silnik elektryczny do sieci 220 V.

Rozważ najprostszy sposób podłączenia trójfazowego silnika indukcyjnego do sieci domowej. Będzie to wymagało zestawu narzędzi ręcznych, kondensatora, a także minimalnej wiedzy z zakresu elektrotechniki i multimetru.

Tak więc przewodnik krok po kroku dotyczący łączenia:

  1. Rozwijamy jednostkę sterującą silnika i patrz schemat połączeń. Jeśli zastosowano metodę gwiazdy, konieczne jest przekręcenie komutacji w trójkąt.
  2. Podłączenie wykonuje się tylko po jednej stronie zacisków uzwojenia. Dla wygody oznaczamy je od 1 do 3.
  3. Podłączamy kondensator do 1. i 2. wyjścia.
  4. Na 1. i 3. wyjściu uruchamiamy przewody zasilające 220 V. W tym przypadku nie dotykamy pin 2. Pozostaje tylko kondensator.
  5. Podłączamy kabel zasilający do sieci i sprawdzamy działanie silnika.

WAŻNE: Obliczanie mocy kondensatora odbywa się zgodnie ze wzorem: na 100 W / 10 μF.

Ta metoda jest bardzo prosta i bezpieczna. Przed podłączeniem kondensatora i wstępnym uruchomieniem silnika warto sprawdzić integralność pętli okablowania, aby przebić się przez obudowę. Można to zrobić za pomocą multimetru.

Jak widać, schemat jest dość prosty. Połączenie nie zajmie dużo czasu i będzie wymagało minimum wysiłku. Istnieją inne schematy podłączenia silnika trójfazowego do konwencjonalnej sieci. Rozważmy je też.

INFORMACJE: Niestety nie wszystkie silniki trójfazowe działają dobrze z sieci domowej. Niektórzy mogą się po prostu wypalić. Należą do nich silniki z podwójnym koszykiem wirnika klatkowego (seria MA). Aby używać silników trójfazowych w sieci domowej, lepiej jest używać silników serii AO2, APN, UAD, A, AO.

Schemat podłączenia silników trójfazowych do sieci jednofazowej

Do bezpiecznego i poprawnego działania trójfazowego silnika asynchronicznego z sieci domowej konieczne jest zastosowanie kondensatora. Ponadto jego pojemność powinna zależeć od liczby obrotów silnika.

W praktyce wdrożenie tego urządzenia jest dość problematyczne. Aby rozwiązać ten problem, stosuje się dwustopniowe sterowanie silnikiem. Tak więc w momencie uruchomienia działają dwa kondensatory:

  • launcher (Sp);
  • pracownik (środa).

Po ustawieniu obrotów przez silnik kondensator rozruchowy zostaje wyłączony.

Rozważ schemat podłączenia silnika za pomocą dwóch kondensatorów.

W tym przykładzie wykonania zakłada się wykorzystanie silnika w sieci 220/380 V. Schemat:
Oznaczenia: Ср - kondensator roboczy; Cn - kondensator rozruchowy; P1 - przełącznik partii.

Gdy przełącznik pakietu P1 jest włączony, styki P1.1 i P1.2 są zamknięte. W tym momencie musisz kliknąć przycisk „Przyspieszenie”. Gdy silnik osiągnie prędkość roboczą, przycisk zostaje zwolniony. Silnik odwraca się, przełączając przełącznik SA1.

Ważne: poprawnie oblicz pojemność kondensatora roboczego.

Rozważ kilka wzorów łączenia uzwojeń za pomocą różnych metod:

  1. Do metody gwiazdy. Wzór chemiczny: Cp = 2800 * (I / U); gdzie Cp to pojemność kondensatora roboczego (μF), I to prąd pobierany przez silnik elektryczny w (A), napięcie w sieci (V).
  2. Dla metody trójkąta. Wzór chemiczny: Cp = 4800 * (I / U); gdzie Cp to pojemność kondensatora roboczego (μF), I to prąd pobierany przez silnik elektryczny w (A), napięcie w sieci (V).

Dla każdej metody przełączania obliczany jest prąd pobierany przez silnik elektryczny. Wzór: I = P / (1, 73Uŋ * cosϕ); gdzie P oznacza moc silnika w W, wskazaną w jego paszporcie; ŋ - wydajność; cosϕ jest współczynnikiem mocy; U to napięcie w sieci.

W tym schemacie pojemność kondensatora rozruchowego Cn jest wybrana 2-2, 5 razy wyższa niż pojemność kondensatora roboczego. W takim przypadku wszystkie kondensatory muszą zostać ocenione na napięcie przekraczające napięcie sieciowe 1, 5 raza.

INFORMACJE: W domowych sieciach 220 V dobrze nadają się kondensatory MBGO, MBPG, MBGCH o napięciu roboczym 500 V i wyższym. Do krótkotrwałego połączenia kondensatory K50-3, EGC-M, KE-2 są używane jako kondensatory rozruchowe. Jednocześnie ich napięcie robocze powinno wynosić co najmniej 450 V. Aby uzyskać większą niezawodność, kondensatory elektrolityczne są połączone szeregowo, łącząc ich ujemne zaciski i bocznikowane przez diody

Zastosowanie kondensatorów elektrolitycznych jako wyjścia

Aby podłączyć trójfazowe asynchroniczne silniki elektryczne do sieci domowej, z reguły stosuje się proste kondensatory papierowe. Przez długi czas stosowania nie okazały się najlepiej, więc teraz duże kondensatory papierowe praktycznie nie są używane. Zostały one zastąpione kondensatorami tlenkowymi (elektrolitycznymi). Są mniejsze i szeroko dystrybuowane na rynkach komponentów radiowych. Rozważ schemat zamiany kondensatora papierowego na kondensator tlenkowy:

Ze schematu widać, że fala dodatnia prądu przemiennego przechodzi przez elementy VD1, C2, a ujemna - przez VD2, C2. Sugeruje to, że kondensatory te można stosować przy dopuszczalnym napięciu 2 razy niższym niż konwencjonalne kondensatory o tej samej pojemności. Pojemność kondensatora tlenkowego jest obliczana przy użyciu tej samej metody, co w przypadku kondensatorów papierowych.

ИНФОРМАЦИЯ: Так в схеме однофазной сети 220В используют бумажной конденсатор с напряжением 400В. При его замене на оксидный конденсатор, достаточно мощности 200В.

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Стоит отметить, что у подключенного двигателя в бытовую сеть 220В, без особой нагрузки будет страдать одна из обмоток. Это контур, который подключается через конденсатор. В этом случае на него поступает ток, на 20-30% выше номинального. Из этого следует, что на недогруженном моторе емкость конденсатора необходимо уменьшить. Но тогда, если двигатель запускался без пускового конденсатора, последний может потребоваться.

Решить данную задачу поможет замена одного большого конденсатора на несколько, соединенных в цепь параллельным способом. Так можно подключать или отключать ненужные компоненты, используя конденсаторы в качестве пусковых. При параллельном соединении суммарную емкость в мкФ считают по формуле: Cобщ = C1 + C1 + … + Сn.

Необходимые инструменты и комплектующие

Любой монтаж вышеперечисленных схем потребует минимальных знаний электротехники, а также навыков работы с радиоэлектроникой и пайкой мелких деталей.

Из инструментов потребуется:

  1. Набор отверток для сбора/разбора блока управления двигателя. Для старых двигателей лучше подбирать мощные плоские отвертки из хорошей стали. За длительное время работы двигателя болты в корпусе могут «прикипеть». Для их откручивания потребуется немало сил и хороший инструмент.
  2. Пассатижи для обжатия проводов и других манипуляций.
  3. Острый нож для снятия изоляции.
  4. Паяльник.
  5. Канифоль и припой.
  6. Индикаторная отвертка для поиска фазы, а также индикации разрыва на кабеле.
  7. Мультиметр. Один из основных диагностирующих устройств.

Также потребуются радиодетали:

  • Конденсаторы.
  • Кнопка пуска.
  • Магнитный пускатель.
  • Тумблер реверса.
  • Контактная плата.

Перечисленных инструментов и радиокомпонентов хватит для сборки представленных выше схем.

ВАЖНО: Не подключайте двигатель в сеть, не проверив работу собранной схемы. Ее можно протестировать при помощи мультиметра. Это убережет технику от короткого замыкания.

Wniosek

Трехфазный асинхронный двигатель – это надежный и эффективный мотор, который можно подключить как к трехфазной, так и однофазной сети. При этом необходимо соблюдать ряд правил. В частности – правильно рассчитывать емкости конденсаторов. Если все расчеты верны, двигатель будет работать в оптимальном режиме с высоким уровнем КПД.

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria:

Budowa