Połączenie jednofazowe silnika trójfazowego

Silniki asynchroniczne są szeroko stosowane w przemyśle ze względu na względną prostotę konstrukcji, dobrą wydajność, łatwość sterowania.

Takie urządzenia często wpadają w ręce mistrza domu, a on, korzystając z wiedzy o podstawach elektrotechniki, łączy taki silnik elektryczny, aby pracować z jednofazowej sieci 220 woltów. Najczęściej stosuje się go do szmergla, obróbki drewna, szlifowania ziarna i innych prostych prac.

Nawet w przypadku pojedynczych maszyn przemysłowych i mechanizmów z napędami istnieją próbki różnych silników, które mogą działać w jednej lub trzech fazach.

Najczęściej używają rozruchu kondensatora, jako najprostszego i akceptowalnego, chociaż nie jest to jedyna metoda znana najbardziej kompetentnym elektrykom.

Zasada działania silnika trójfazowego

Przemysłowe asynchroniczne urządzenia elektryczne układów 0,4 kV są dostępne z trzema uzwojeniami stojana. Przyłożone są do nich napięcia, przesunięte o kąt 120 stopni i powodujące prądy o podobnym kształcie.

Aby uruchomić silnik elektryczny, prądy są kierowane w taki sposób, że wytwarzają całkowite wirujące pole elektromagnetyczne, które optymalnie działa na wirnik.

Projekt stojana zastosowany do tych celów jest reprezentowany przez:

1. mieszkanie;

2. rdzeń magnetyczny z trzema zwojami;

3. połączenia terminali.

W zwykłej wersji izolowane przewody uzwojeń są montowane zgodnie ze schematem gwiaździstym poprzez zainstalowanie zworek między śrubami zacisków. Oprócz tej metody istnieje również połączenie zwane trójkątem.

W obu przypadkach przypisany jest kierunek uzwojenia: początek i koniec związane z metodą instalacji - uzwojenie podczas produkcji.

Uzwojenia są ponumerowane cyframi arabskimi 1, 2, 3. Ich końce są oznaczone K1, K2, K3, a początek - H1, H2, H3. W przypadku niektórych typów silników tę metodę znakowania można zmienić, na przykład C1, C2, C3 i C4, C5, C6 lub inne symbole, lub w ogóle nie używać.

Prawidłowo zastosowane oznaczenie upraszcza podłączenie przewodów zasilających. Podczas tworzenia symetrycznego układu napięcia na uzwojeniach zapewnione jest wytwarzanie prądów znamionowych, które zapewnią optymalną pracę silnika elektrycznego. W tym przypadku ich kształt w uzwojeniach w pełni odpowiada stosowanemu napięciu, powtarza je bez żadnych zniekształceń.

Oczywiście należy rozumieć, że jest to stwierdzenie czysto teoretyczne, ponieważ w praktyce prądy pokonują różne opory i nieznacznie odchylają.

Wizualna percepcja procesów pomaga obrazować wielkości wektorowe na płaszczyźnie złożonej. W przypadku silnika trójfazowego prądy w uzwojeniach wytworzone przez przyłożone napięcie symetryczne są przedstawione w następujący sposób.

Gdy silnik elektryczny jest zasilany przez system napięć o trzech równomiernie rozmieszczonych kątach i wektorach o jednakowej wielkości, w uzwojeniach płyną takie same prądy symetryczne.

Każde z nich tworzy pole elektromagnetyczne, którego siła indukcyjna indukuje własne pole magnetyczne w uzwojeniu wirnika. W wyniku złożonej interakcji trzech pól stojana z polem wirnika powstaje ruch obrotowy tego ostatniego i zapewnione jest wytwarzanie maksymalnej mocy mechanicznej, która obraca wirnik.

Zasady podłączania napięcia jednofazowego do silnika trójfazowego

Aby uzyskać pełne połączenie z trzema identycznymi uzwojeniami stojana, oddzielonymi kątem 120 stopni, brakuje dwóch wektorów napięcia, jest tylko jeden z nich.

Możesz zastosować go tylko w jednym uzwojeniu i sprawić, że wirnik się obróci. Ale skuteczne wykorzystanie takiego silnika nie będzie działać.Będzie miał bardzo niską moc wyjściową na wale.

Dlatego pojawia się problem z połączeniem tej fazy, aby stworzyć symetryczny układ prądów w różnych uzwojeniach. Innymi słowy, potrzebny jest konwerter napięcia jednofazowy na trójfazowy. Podobny problem rozwiązują różne metody.

Jeśli odrzucimy złożone schematy nowoczesnych instalacji inwerterowych, możemy wdrożyć następujące typowe metody:

1. zastosowanie startu kondensatora;

2. zastosowanie dławików, rezystancji indukcyjnych;

3. tworzenie różnych kierunków prądów w uzwojeniach;

4. Metoda łączona z wyrównaniem rezystancji fazowych do tworzenia tych samych amplitud przy prądach.

Krótko przeanalizuj te zasady.

Odchylenie prądu podczas przechodzenia przez pojemność

Najszerzej praktykowane uruchamianie kondensatorów, które pozwala na przekierowanie prądu w jednym z uzwojeń poprzez połączenie rezystancji pojemnościowej, gdy prąd jest o 90 stopni przed przyłożonym wektorem napięcia.

Jako kondensatory zwykle stosuje się konstrukcje metalowo-papierowe serii MBGO, MBGP, KBG i tym podobne. Elektrolity nie nadają się do przesyłania prądu przemiennego, szybko wybuchają, a schematy ich użycia są złożone, niska niezawodność.

W tym obwodzie prąd różni się kątem od wartości nominalnej. Odchodzi tylko o 90 stopni, nie osiągając 30^około (120-90=30).

Odchylenie prądu podczas przechodzenia przez indukcyjność

Sytuacja jest podobna do poprzedniej. Tylko tutaj prąd opóźnia się o napięcie o te same 90 stopni i brakuje trzydziestu. Ponadto konstrukcja cewki indukcyjnej nie jest tak prosta jak kondensatora. Należy go obliczyć, zmontować, dostosować do indywidualnych warunków. Ta metoda nie jest szeroko rozpowszechniona.

Podczas stosowania kondensatorów lub dławików prądy w uzwojeniach silnika nie osiągają wymaganego kąta przez sektor trzydziestostopniowy, pokazany na czerwono na zdjęciu, co już powoduje wzrost strat energii. Ale musisz się z nimi pogodzić.

Zakłócają tworzenie równomiernego rozkładu sił indukcyjnych i wywołują efekt hamujący. Trudno jest dokładnie ocenić jego efekt, ale przy prostym podejściu do dzielenia kątów uzyskuje się (25/120 = 1/4) stratę 25%. Czy jednak można tak myśleć?

Odchylenie prądu poprzez zastosowanie napięcia o odwróconej polaryzacji

W obwodzie gwiazdy zwykle podłącza się przewód napięcia fazowego do wejścia uzwojenia, a przewód neutralny do jego końca.

Jeśli dwa oddzielone są o 120^około faza, aby przyłożyć to samo napięcie, ale aby je rozdzielić, a w drugim, aby odwrócić biegunowość, wówczas prądy przesuną się pod kątem względem siebie. Powstaną pola elektromagnetyczne o różnych kierunkach, wpływając na wytwarzaną moc.

Tylko dzięki tej metodzie uzyskuje się odchylenie kątowe prądów o niewielką wartość - 30^około.

Ta metoda jest stosowana w indywidualnych przypadkach.

Metody kompleksowego wykorzystania kondensatorów, indukcyjności, zamiany biegunowości uzwojeń

Pierwsze trzy wymienione metody nie pozwalają na stworzenie optymalnie symetrycznego odchylenia prądów w uzwojeniach. Zawsze występuje kąt pod kątem w stosunku do obwodu stacjonarnego przewidzianego dla trójfazowego zasilacza wysokiej jakości. Z tego powodu tworzenie przeciwstawnych momentów, które hamują promocję, zmniejsza wydajność.

Dlatego naukowcy przeprowadzili liczne eksperymenty oparte na różnych kombinacjach tych metod w celu stworzenia przetwornika zapewniającego największą wydajność silnika trójfazowego. Schematy te ze szczegółową analizą procesów elektrycznych podano w specjalnej literaturze edukacyjnej. Ich badanie podnosi poziom wiedzy teoretycznej, ale w przeważającej części rzadko są one stosowane w praktyce.

Dobry obraz rozkładu prądów powstaje w obwodzie, gdy:

1. faza bezpośredniego uzwojenia jest stosowana do jednego uzwojenia;

2. napięcie jest podłączone do drugiego i trzeciego uzwojenia odpowiednio przez kondensator i cewkę;

3. W obwodzie przetwornika amplitudy prądów są wyrównywane poprzez dobór reaktancji z kompensacją asymetrii przez aktywne rezystory.

Chciałbym zwrócić uwagę na trzecią kwestię, do której wielu elektryków nie przywiązuje wagi. Wystarczy spojrzeć na poniższy rysunek i wyciągnąć wniosek o możliwości równomiernego obrotu wirnika przy symetrycznym przyłożeniu sił o tej samej i różnej wielkości do niego.

Złożona metoda pozwala stworzyć dość złożony schemat. Jest bardzo rzadko stosowany w praktyce. Jedną z opcji jego realizacji dla silnika elektrycznego o mocy 1 kW pokazano poniżej.

Aby wykonać konwerter, musisz utworzyć skomplikowaną przepustnicę. Wymaga to czasu i zasobów materialnych.

Pojawią się również trudności przy poszukiwaniu rezystora R1, który będzie działał przy prądach przekraczających 3 ampery. On musi:

• mieć moc przekraczającą 700 watów;

• fajnie dobrze;

• niezawodnie izoluj od części pod napięciem.

Istnieje kilka dodatkowych trudności technicznych, które trzeba będzie pokonać, aby stworzyć taki trójfazowy przetwornik napięcia. Jest jednak dość wszechstronny, pozwala łączyć silniki o mocy do 2,5 kilowatów, zapewnia ich stabilną pracę.

Problem techniczny związany z podłączeniem trójfazowego silnika asynchronicznego do sieci jednofazowej został rozwiązany poprzez utworzenie złożonego obwodu przekształtnika. Ale nie znalazł praktycznego zastosowania z jednego prostego powodu, którego nie można się pozbyć - nadmiernego zużycia energii elektrycznej przez sam przetwornik.

Moc wydana na stworzenie trójfazowego obwodu napięcia o takiej konstrukcji przekracza co najmniej półtora raza potrzeby samego silnika elektrycznego. Jednocześnie całkowite obciążenia wytwarzane przez okablowanie zasilające są porównywalne z pracą starych spawarek.

Licznik elektryczny, ku zadowoleniu sprzedawców energii elektrycznej, bardzo szybko zaczyna przekazywać pieniądze z portfela gospodarza domu na konto organizacji dostarczającej energię, a właścicielom wcale się to nie podoba. W rezultacie skomplikowane rozwiązanie techniczne do stworzenia dobrej przetwornicy napięcia okazało się niepotrzebne do praktycznego zastosowania w gospodarstwie domowym, a także w przedsiębiorstwach przemysłowych.

4 końcowe wnioski

1. Technicznie możliwe jest zastosowanie połączenia jednofazowego silnika trójfazowego. Aby to zrobić, stworzyłem wiele różnych obwodów o różnych podstawach żywiołów.

2. Stosowanie tej metody do długotrwałej pracy napędów w maszynach i mechanizmach przemysłowych nie jest praktyczne ze względu na duże straty zużycia energii powstałe w wyniku procesów zewnętrznych prowadzących do niskiej wydajności systemu i zwiększonych kosztów materiałowych.

3. W domu program może być wykorzystywany do wykonywania krótkoterminowych prac nad mechanizmami nieodpowiadającymi. Takie urządzenia mogą działać przez długi czas, ale jednocześnie znacznie zwiększa się opłata za prąd, a moc działającego napędu nie jest zapewniona.

4. W celu wydajnego działania silnika indukcyjnego lepiej jest zastosować pełną trójfazową sieć zasilającą. Jeśli nie jest to możliwe, lepiej porzucić to przedsięwzięcie i zdobyć specjalny jednofazowy silnik elektryczny odpowiednia moc.

Zobacz także na ten temat:Typowe schematy podłączenia sieci trójfazowej do sieci jednofazowej