Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как из трехфазного двигателя сделать однофазный


Трехфазный двигатель в однофазной сети: 3 схемы

Владелец гаража или частного дома часто нуждается в работе станка либо наждака с асинхронным электродвигателем для обработки металлов, древесины. А в наличии имеется только напряжение 220 вольт.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети в этом случае можно выполнить несколькими способами. Здесь я буду рассматривать три доступные и распространенные схемы конденсаторного запуска.

Все они не раз опробованы на личном опыте.

Содержание статьи

Сразу предупреждаю опытных электриков, открывших эту статью: материал подготовлен для начинающих мастеров. Поэтому он объемный. Если нет желания все читать, то вот вам краткие советы:

  • используйте схему треугольник, предварительно проверив исправность двигателя;
  • выбирайте рабочие конденсаторы из расчета 70 микрофарад на 1 киловатт мощности, а пусковые увеличьте в 2-3 раза;
  • в процессе наладки откорректируйте емкости по величине нагрузки и нагреву обмоток;
  • не забывайте соблюдать меры безопасности с электрическим током и инструментом.

Все остальное рекомендую новичкам внимательно прочитать и осмыслить в той последовательности, как я излагаю.

На своем опыте не раз убеждался, что первоначальная проверка технического состояния оборудования позволяет исключить многие ошибки, экономит общее время работы, значительно предотвращает травмы и аварии.

Трехфазный асинхронный двигатель: на что обратить внимание до его подключения

За небольшим исключением асинхронник нам достается в неизвестном состоянии. Очень редко на него есть свидетельство о проверке и заверенная гарантия от электролаборатории.

Даже в этом случае я рекомендую убедиться в его исправности лично.

Механическое состояние статора и ротора: что может мешать работе двигателя

Неподвижный статор состоит из трех частей: среднего корпуса и двух боковых крышек, стянутых шпильками. Обращайте внимание на зазор между ними, усилие стягивания гайками.

Корпус должен быть плотно сжат. Внутри него на подшипниках вращается ротор. Попробуйте покрутить его от руки. Оцените приложенное усилие: как работают подшипники, нет ли биений.

Без должного опыта мелкие дефекты таким способом не выявить, но случай грубого заклинивания сразу проявится. Послушайте шумы: нет ли при вращении задевания ротором элементов статора.

После включения двигателя на холостой ход и непродолжительной работы еще раз послушайте звуки вращающихся частей.

В идеале лучше разобрать статор, оценить визуально его состояние, промыть загрязненные подшипники ротора и полностью заменить их смазку.

Электрические характеристики статорных обмоток: как проверять схему сборки

Все основные параметры электродвигателя производитель указывает на специальной табличке, прикрепленной к корпусу статора.

Этим заводским характеристикам можно верить только в том случае, если вы уверены, что после завода никто из электриков не изменил схему подключения обмоток и не сделал непроизвольных ошибок. А случаи такие мне попадались.

Да и сама табличка со временем может стереться или потеряться. Поэтому предлагаю разобраться с технологией раскрутки ротора.

Для понимания электротехнических процессов, протекающих внутри статора двигателя, удобно представить его в виде обыкновенного тороидального трансформатора, когда на кольцевом сердечнике магнитопроводе симметрично расположены три равнозначные обмотки.

Схема статора собрана внутри закрытого корпуса, из которого выведены только шесть концов обмоток.

Они маркируются и подключаются на закрытом крышкой клеммнике для сборки по схеме звезды или треугольника типовой перестановкой перемычек.

На правой части картинки показана сборка треугольника. Схему расположения перемычек для звезды публикую ниже.

Электрические методики проверки схемы сборки обмоток

Но не все так однозначно, как может показаться на первый взгляд. Существует целый ряд двигателей с отклонением от этих правил.

Например, производитель может выпускать электродвигатели не универсального использования, а для работы в конкретных условиях с подключением обмоток по схеме звезды.

В этом случае он может собрать три конца обмоток внутри корпуса статора, а наружу вывести только четыре провода для подключения к потенциалам фаз и нуля.

Монтаж этих концов обычно выполняется в районе задней крышки. Для переключения обмоток на треугольник потребуется вскрывать корпус и делать дополнительные выводы.

Это не сложная работа. Но она требует бережного обращения с лаковым покрытием медного провода. При изгибах проволоки возможно его повреждение, что повлечет нарушение изоляции и создаст межвитковое замыкание.

После перемонтажа схемы рекомендую дополнительно покрывать внешние слои обмоток лаком, а затем хорошо просушить их до окончательной сборки теплым воздухом.

Что делать, если маркировка выводов отсутствует

На старом асинхронном двигателе провода могут быть сняты с клемм, а заводская маркировка утеряна. Попадались и такие экземпляры, когда из корпуса просто торчали наружу шесть концов. Их необходимо вызвонить и промаркировать.

Работу выполняем в два этапа:

  1. Проверяем принадлежность концов обмоткам.
  2. Определяем и маркируем каждый вывод.

На первом этапе работаем мультиметром или тестером в режиме омметра. Ставим первый щуп произвольно на один вывод, а вторым — ищем из пяти оставшихся проводов тот, где прибор покажет закороченную цепь. Помечаем оба конца, как принадлежащие к одной обмотке.

С оставшимися четырьмя выводами поступаем аналогично. В итоге мы получаем три пары проводов от каждой обмотки.

Как найти конец и начало обмотки: 2 способа

Можно вести поиск с помощью вольтметра:

  1. и батарейки;
  2. или источника пониженного переменного напряжения.

Первый метод основан на том, что импульс тока, поданный на одну из трех обмоток, трансформируется в двух остальных.

Для этого на произвольно выбранный конец К1 подключают минус батарейки, а плюсовым контактом кратковременно касаются второго вывода. По цепи проходит импульсный бросок тока и наводит ЭДС в двух других обмотках.

С помощью вольтметра постоянного тока по отклонению стрелки проверяется полярность наведенного напряжения в каждой обмотке. Началом помечается тот вывод, который соответствует положительному потенциалу (стрелка прибора движется вправо при замыкании и влево при размыкании цепи батарейкой).

После маркировки концов рекомендую сделать контрольную проверку правильности их нанесения подачей импульса на другую обмотку.

Второй способ основан на использовании источника переменного напряжения безопасной величины 12-36 вольт.

Концы двух любых обмоток замыкают в параллель и на них подключают вольтметр. На оставшуюся третью обмотку подают переменное напряжение и смотрят на показание прибора.

Если наведенная ЭДС соответствует поданному напряжению, то эти две обмотки включены в одной полярности. Одинаково помечают их начала и концы. При нулевом показании вольтметра концы одной из обмоток необходимо вывернуть и сделать повторный замер.

Затем одну из промаркированных обмоток, например №3, соединяют с первой и подключают к ним вольтметр. На освободившуюся №2 снова подают переменное напряжение. По величине ЭДС на вольтметре судят о полярности выводов.

После окончания маркировки делают контрольный замер для проверки выполненной работы.

Когда нет под рукой понижающего трансформатора или безопасного блока питания, то опытный электрик с правом самостоятельной работы под напряжением, может воспользоваться обыкновенной лампой накаливания ватт на 60.

Ее используют в качестве делителя напряжения, подключая последовательно к одной обмотке электродвигателя. На собранную цепочку подают 220 вольт, а на двух других измеряют напряжение вольтметром.

Такая проверка опасна. Ею не стоит заниматься необученным людям: можно легко получить электрическую травму.

Как оценить состояние изоляции обмоток

Отдельная часть блогеров умалчивает о необходимости этой проверки. Они считают, что без нее можно обойтись в большинстве случаев.

Однако до включения двигателя под напряжение я рекомендую:

  • взять мегаомметр с выходным напряжением на 1000 вольт;
  • проверить им изоляцию между каждой отдельной обмоткой и корпусом, а также между всеми обмотками;
  • если она выше 0,5 Мом, то считать стартер исправным. В противном случае придется его ремонтировать. Довольно часто помогает просушка сухим и теплым воздухом.

Проверку изоляции электродвигателя мегаомметром необходимо обязательно проводить до его подключения под нагрузку. Однако она не способна выявить повреждения диэлектрического слоя, вызывающие межвитковые замыкания обмотки.

При сборке двигателя каждая катушка статора мотается медным проводом одной длины и сечения. Поэтому все они имеют строго одинаковое резистивное сопротивление.

Если в обмотке возникло межвитковое замыкание, то его, как правило, можно определить замером мультиметра в режиме омметра. Для этого внимательно анализируйте и сравнивайте активные сопротивления каждой цепочки.

Как проверяют магнитное поле статора на заводе

При подаче напряжения на исправный электродвигатель создается вращающееся магнитное поле. Его визуально оценивают с помощью металлического шарика, который повторяет вращение.

Я не призываю вас повторять такой опыт. Пример этот призван помочь понять, что работа асинхронного двигателя основана на взаимодействии магнитных полей статора и ротора.

Только правильное подключение обмоток обеспечивает вращение шарика или ротора.

Мощность электродвигателя и диаметр провода обмотки

Это две взаимосвязанных величины потому, что поперечное сечение проводника выбирается по способности противостоять нагреву от протекающего по нему току.

Чем толще провод, тем большую мощность можно передавать по нему с допустимым нагревом.

Если на двигателе отсутствует табличка, то о его мощности можно судить по двум признакам:

  1. Диаметру провода обмотки.
  2. Габаритам сердечника магнитопровода.

После вскрытия крышки статора проанализируйте их визуально.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезды

Начну с предупреждения: даже опытные электрики во время работы допускают ошибки, которые называются «человеческий фактор». Что уж говорить про домашних мастеров…

Поэтому рекомендую в обязательном порядке подачу напряжения на собранную схему выполнять только через отдельный автоматический выключатель SF, правильно подобранный по нагрузке. Он спасет жизнь и здоровье.

Схема подключения звезды показана на картинке.

Концы обмоток собраны в одну точку горизонтальными перемычками внутри клеммной коробки. На нее никакие внешние провода не подключены.

Фаза (через автоматический выключатель) и ноль бытовой проводки подаются на две разные клеммы начал обмоток. К свободной клемме (на рисунке Н2) подключена параллельная цепочка из двух конденсаторов: Cp — рабочий, Сп — пусковой.

Рабочий конденсатор соединен второй обкладкой жестко с фазным проводом, а пусковой — через дополнительный выключатель SA.

При запуске электродвигателя ротор необходимо раскрутить из состояния покоя. Он преодолевает усилия трения подшипников, противодействия среды. На этот период требуется повысить величину магнитного потока статора.

Делается это за счет увеличения тока через дополнительную цепочку пускового конденсатора. После выхода ротора на рабочий режим его нужно отключить. Иначе пусковой ток перегреет обмотку двигателя.

Выполнять отключение цепочки пуска простым переключателем не всегда удобно. Для автоматизации этого процесса используют схемы с реле или пускателями, работающими по времени.

Среди мастеров самодельщиков пользуется популярностью кнопка пуска от советских стиральных машин активаторного типа. У нее встроено два контакта, один из которых после включения отключается автоматически с задержкой: то, что надо в нашем случае.

Если приглядитесь внимательно на принцип подачи однофазного напряжения, то увидите, что 220 вольт приложены к двум последовательно подключенным обмоткам. Их общее электрическое сопротивление складывается, ослабляя величину протекающего тока.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезды используется для маломощных устройств, отличается повышенными потерями энергии до 50% от трехфазной системы питания.

Схема треугольник: преимущества и недостатки

Подключение электродвигателя по этому способу предполагает использование той же внешней цепочки, что и у звезды. Фаза, ноль и средняя точка нижних обкладок конденсаторов монтируются последовательно на три перемычки клеммной коробки.

За счет переключения выводов обмоток по схеме треугольника подводимое напряжение 220 создает больший ток в каждой обмотке, чем у звезды. Здесь меньшие потери энергии, выше КПД.

Подключение двигателя по схеме треугольника в однофазной сети позволяет полезно использовать до 70-80% потребляемой мощности.

Для формирования фазосдвигающей цепочки здесь требуется использовать меньшую емкость рабочих и пусковых конденсаторов.

При включении двигатель он может начать вращение не в ту сторону, которая требуется. Нужно сделать ему реверс.

Для этого достаточно в обеих схемах (звезды или треугольника) поменять местами приходящие от сети провода на клеммной колодке. Ток потечет по обмотке в противоположную сторону. Ротор изменит направление вращения.

Как подобрать конденсаторы: 3 важных критерия

Трехфазный двигатель создает вращающееся магнитное поле статора за счет равномерного прохождения синусоид токов по каждой обмотке, разнесенных в пространстве на 120 градусов.

В однофазной сети такой возможности нет. Если подключить одно напряжение на все 3 обмотки сразу, то вращения не будет — магнитные поля уравновесятся. Поэтому на одну часть схемы подают напряжение, как есть, а на другую сдвигают ток по углу вращения конденсаторами.

Сложение двух магнитных полей создает импульс моментов, раскручивающих ротор.

От характеристик конденсаторов (величины емкости и допустимого напряжения) зависит работоспособность создаваемой схемы.

Для маломощных двигателей с легким запуском на холостом ходу в отдельных случаях допустимо обойтись только рабочими конденсаторами. Всем остальным движкам потребуется пусковой блок.

Обращаю внимание на три важных параметра:

  1. емкость;
  2. допустимое рабочее напряжение;
  3. тип конструкции.

Как подобрать конденсаторы по емкости и напряжению

Существуют эмпиреческие формулы, позволяющие выполнять простой расчет по величине номинального тока и напряжения.

Однако люди в формулах часто путаются. Поэтому при контроле расчета рекомендую учесть, что для мощности в 1 киловатт требуется подбирать емкость на 70 микрофарад для рабочей цепочки. Зависимость линейная. Смело ей пользуйтесь.

Доверять всем этим методикам можно и нужно, но теоретические расчеты необходимо проверить на практике. Конкретная конструкция двигателя и прилагаемые нагрузки на него всегда требуют корректировок.

Конденсаторы рассчитываются под максимальное значение тока, допустимого по условиям нагрева провода. При этом расходуется много электроэнергии.

Если же электродвигатель преодолевает нагрузки меньшей величины, то емкость конденсаторов желательно снизить. Делают это опытным путем при наладке, замеряя и сравнивая токи в каждой фазе амперметром.

Чаще всего для пуска асинхронного электродвигателя используют металлобумажные конденсаторы.

Они хорошо работают, но обладают низкими номиналами. При сборке в конденсаторную батарею получается довольно габаритная конструкция, что не всегда удобно даже для стационарного станка.

Сейчас
промышленностью выпускаются малогабаритны электролитические конденсаторы, приспособленные для работы с электродвигателями на переменном токе.

Их внутреннее устройство изоляционных материалов приспособлено для работы под разным напряжением. Для рабочей цепочки оно составляет не менее 450 вольт.

У пусковой схемы с условиями кратковременного включения под нагрузку оно уменьшено до 330 за счет снижения толщины диэлектрического слоя. Эти конденсаторы меньше по габаритам.

Это важное условие следует хорошо понимать и применять на практике. Иначе конденсаторы на 330 вольт взорвутся при длительной работе.

Скорее всего для конкретного двигателя одним конденсатором не отделаться. Потребуется собирать батарею, используя последовательное и параллельное соединение их.

При параллельном подключении общая емкость суммируется, а напряжение не меняется.

Последовательное соединение конденсаторов уменьшает общую емкость и делит приложенное напряжение на части между ними.

Какие типы конденсаторов можно использовать

Номинальное напряжение сети 220 вольт — это действующая величина. Ее амплитудное значение составляет 310 вольт. Поэтому минимальный предел для кратковременной работы при запуске выбран 330 V.

Запас напряжения до 450 V для рабочих конденсаторов учитывает броски и импульсы, которые создаются в сети. Занижать его нельзя, а использование емкостей с большим резервом значительно увеличивает габариты батареи, что нерационально.

Для фазосдвигающей цепочки допустимо использовать полярные электролитические конденсаторы, которые созданы для протекания тока только в одну сторону. Схема их включения должна содержать токоограничивающий резистор в несколько Ом.

Без его использования они быстро выходят из строя.

Перед установкой любого конденсатора необходимо проверить его реальную емкость мультиметром, а не полагаться на заводскую маркировку. Особенно это актуально для электролитов: они зачастую преждевременно высыхают.

Схема сдвига фаз токов конденсаторами и дросселем: что мне не понравилось

Это третья обещанная в заголовке конструкция, которую я реализовал два десятка лет назад, проверил в работе, а потом забросил. Она позволяет использовать до 90% трехфазной мощности двигателя, но обладает недостатками. О них позже.

Собирал я преобразователь трехфазного напряжения на мощность 1 киловатт.

В его состав входят:

  • дроссель с индуктивным сопротивлением на 140 Ом;
  • конденсаторная батарея на 80 и 40 микрофарад;
  • регулируемый реостат на 140 Ом с мощностью 1000 ватт.

Одна фаза работает обычным способом. Вторая с конденсатором сдвигает ток вперед на 90 градусов по ходу вращения электромагнитного поля, а третья с дросселем формирует его отставание на такой же угол.

В создании фазосдвигающего магнитного момента участвуют токи всех трех фаз статора.

Корпус дросселя пришлось собирать механической конструкцией из дерева на пружинах с резьбовой настройкой воздушного зазора для наладки его характеристик.

Конструкция реостата — это вообще «жесть». Сейчас его можно собрать из мощных сопротивлений, купленных в Китае.

Мне даже приходила мысль использовать водяной реостат.

Но я от нее отказался: уж слишком опасная конструкция. Просто намотал на асбестовой трубе толстую стальную проволоку для проведения эксперимента, положил ее на кирпичи.

Когда запустил двигатель циркулярной пилы, то он работал нормально, выдерживал приложенные нагрузки, нормально распиливал довольно толстые колодки.

Все бы хорошо, но счетчик намотал двойную норму: этот преобразователь берет такую же мощность на себя, как и двигатель. Дроссель и проволока неплохо нагрелись.

Из-за высокого потребления электроэнергии, низкой безопасности, сложной конструкции я не рекомендую такой преобразователь.

Меры безопасности при подключении трехфазного двигателя: напоминание

Сначала я повторюсь с рекомендацией использовать все подключения только через отдельный автоматический выключатель. Это очень важно.

Работы по наладке схемы под напряжением должны выполнять обученные люди. Знание ТБ — обязательное условие.

Использование разделительного трансформатора значительно сокращает риск попасть под действие тока. Поэтому используйте его при любых наладочных работах под напряжением.

Специальный инструмент электрика с диэлектрическими рукоятками не только облегчает работу, но и сохраняет здоровье. Не пренебрегайте им!

В заключение рекомендую посмотреть полезное видео владельца Сергея Герасимчука по подключению трехфазного двигателя к однофазной сети.

Если остались вопросы или заметили неточности, то воспользуйтесь разделом комментариев.

Трехфазный двигатель, работающий от однофазного источника питания

Трехфазный асинхронный двигатель переменного тока широко используется в промышленном и сельскохозяйственном производстве благодаря своей простой структуре, низкой стоимости, простоте обслуживания и простоте в эксплуатации. В 3-фазном двигателе переменного тока используется 3-фазный источник питания (3 фазы 220 В, 380 В, 400 В, 415 В, 480 В и т. Д.), Но в некоторых реальных применениях у нас есть только однофазные источники питания (1 р. 110 В, 220 В, 230 В, 240 В и т. Д.). .), особенно в бытовой технике. В случае запуска трехфазных машин на однофазных источниках питания, есть 3 способа сделать это:

  1. Перемотка двигателя
  2. Купить GoHz VFD
  3. Купить преобразователь частоты / фазы

I: перемотка двигателя
Необходимо выполнить некоторые работы для преобразования работы трехфазного двигателя на 1-фазный источник питания.Здесь вы узнаете, как преобразовать трехфазный электродвигатель на 380 В в однофазный источник питания 220 В.

Принцип перемотки
Трехфазный асинхронный двигатель использует три взаимно разделенных угла сбалансированного тока 120 ° через обмотку статора для создания изменяющегося во времени вращающегося магнитного поля для привода двигателя. Прежде чем говорить об использовании трехфазного асинхронного двигателя, преобразованного для работы на однофазном источнике питания, мы должны объяснить проблему создания однофазного асинхронного двигателя с вращающимся магнитным полем, поскольку однофазный двигатель можно запустить только после создания вращающегося магнитного поля. ,Причина, по которой он не имеет начального пускового момента, заключается в том, что однофазная обмотка в магнитном поле не вращается, а пульсирует. Другими словами, это фиксировано с точки зрения статора. В этом случае пульсирующее магнитное поле статора взаимодействует с током в проводнике ротора, который не может генерировать крутящий момент, поскольку нет вращающегося магнитного поля, поэтому двигатель не может быть запущен. Однако положение двух обмоток внутри двигателя имеет различный угол наклона. Если он пытается произвести другой фазный ток, двухфазный ток имеет определенную разность фаз во времени, чтобы создать вращающееся магнитное поле.Таким образом, статор однофазного двигателя должен иметь не только рабочую обмотку, но и пусковую обмотку. В соответствии с этим принципом мы можем использовать трехфазную обмотку трехфазного асинхронного двигателя и сдвигать одну из катушек обмотки с помощью конденсатора или индуктивности, чтобы две фазы могли проходить через различный ток, чтобы создать вращающееся магнитное поле для управлять двигателем. Когда трехфазный асинхронный двигатель использует однофазный источник питания, мощность составляет только 2/3 от первоначальной.

Метод перемотки
Чтобы использовать 3-фазный двигатель на 1-фазном источнике питания, мы можем подключить любые 2-фазные обмотки последовательно, а затем подключить к другой фазе. В это время магнитный поток в двух обмотках имеет разность фаз, но рабочая обмотка и пусковые обмотки подключены к одному источнику питания, поэтому ток одинаков. Поэтому подключите конденсатор, катушку индуктивности или резистор к пусковой обмотке последовательно, чтобы ток имел разность фаз.Для увеличения пускового момента на соединении можно использовать автотрансформатор для увеличения напряжения однофазного источника питания с 220 В до 380 В, как показано на рисунке 1.

Общие малые двигатели имеют Y-соединение. Для трехфазного асинхронного двигателя Y-типа клемма обмотки конденсатора C подключается к клемме запуска автотрансформатора. Если вы хотите изменить направление вращения вала, подключите его, как показано на рисунке 2.

Если вы не хотите увеличивать напряжение, блок питания 220 В также может использовать это.Поскольку для питания 220 В используется оригинальная трехфазная обмотка напряжения 380 В, напряжение слишком низкое, поэтому крутящий момент слишком низкий.

Рис. 3 Момент подключения слишком низкий. Если вы хотите увеличить крутящий момент, вы можете подключить конденсатор фазовой синхронизации к двухфазной обмотке вместе в катушке и использовать ее в качестве пусковой обмотки. Одна катушка, напрямую подключенная к источнику питания 220 В, см. Рисунок 4.

На Рисунках 3 и 4, если вам нужно изменить направление вращения вала, вы можете просто изменить сквозное направление пусковой или рабочей обмотки. ,

Магнитный момент после того, как две обмотки соединены последовательно (одна из которых - обратная нить), состоит из двух углов магнитного момента 60 ° (Рисунок 5). Магнитный момент намного выше, чем у 120 ° магнитного момента (показан на рисунке 6), поэтому пусковой крутящий момент на рисунке 5 больше, чем на рисунке 6.

Значение резистора доступа R (рис. 7) на обмотке стартера должно быть замкнуто относительно сопротивления фазы обмотки статора и должно выдерживать пусковой ток, который равен 0.1-0,12 раза от пускового момента.

Выбор конденсатора фазового сдвига
Рабочий конденсатор c = 1950 × Ie / Ue × cosφ (микро-закон), т. Е. Cosφ - исходный номинальный ток двигателя, номинальное напряжение и мощность.
Общий рабочий конденсатор, используемый в однофазном источнике питания на трехфазном асинхронном двигателе (220 В): на каждые 100 Вт используется конденсатор с микропроцессором от 4 до 6. Начальный конденсатор может быть выбран в соответствии с начальной нагрузкой, обычно от 1 до 4 раз от рабочего конденсатора.Когда двигатель достигает 75% ~ 80% от номинальной скорости, пусковой конденсатор должен быть отключен, в противном случае двигатель сгорит.

Емкость конденсатора должна быть правильно выбрана, чтобы токи 11, 12 двухфазных обмоток были равны и равны номинальному току Ie, что означает 11 = 12 = Ie. Если требуется высокий пусковой момент, можно добавить пусковой конденсатор и подключить к рабочему конденсатору. Когда пуск нормальный, отсоедините пусковой конденсатор.

Есть много преимуществ в использовании трехфазного двигателя на однофазном источнике питания, перемотка легко.Однако общая мощность однофазного источника питания слишком мала, он должен выдерживать высокий пусковой ток, поэтому этот метод может применяться только к двигателю мощностью 1 кВт или меньше.

II: Купите преобразователь частоты GoHz VFD
, сокращенное от частотно-регулируемого привода, это устройство для управления двигателем, работающим на регулируемых скоростях. Однофазный 3-фазный ЧРП является наилучшим вариантом для 3-фазного двигателя, работающего от однофазного источника питания (1 час 220 В, 230 В, 240 В), он устраняет пусковой ток при запуске двигателя, заставляет двигатель работать с нулевой скорости до полной скорость плавная, плюс, цена абсолютно доступная.Частотные преобразователи GoHz доступны от 1/2 л.с. до 7,5 л.с., более мощные ЧРП могут быть настроены в соответствии с фактическими двигателями.

ГГц Подключение к однофазному трехфазному VFD-видео

Преимущества использования частотного преобразователя GoHz для трехфазного двигателя:

  1. Мягкий запуск может быть достигнут путем настройки параметров ЧРП, время запуска может быть установлено на несколько секунд или даже десятки.
  2. Функция бесступенчатого регулирования скорости, позволяющая двигателю работать в наилучшем состоянии.
  3. Переведите двигатель с индуктивной нагрузкой в ​​емкостную нагрузку, которая может увеличить коэффициент мощности.
  4. VFD имеет функцию самодиагностики, функции защиты от перегрузки, перенапряжения, низкого давления, перегрева и более 10 функций защиты.
  5. Может быть легко запрограммирован через клавиатуру для достижения автоматического управления.

III: Купить преобразователь частоты / фазы
А ГГц-преобразователь частоты или фазовый преобразователь также можно использовать для таких ситуаций, он может преобразовывать однофазные (110 В, 120 В, 220 В, 230 В, 240 В) в трехфазные (0- Регулируемый 520 В) с чистым синусоидальным выходом, который лучше для характеристик двигателя, чем для ШИМ-сигнала VFD, они предназначены для лабораторных испытаний, самолетов, военных и других применений, которые требуют высококачественных источников питания, это чрезвычайно дорого.

Статья по теме: Воздействие двигателя 60 Гц (50 Гц), используемого на источнике питания 50 Гц (60 Гц)

,Однофазный асинхронный двигатель

- Принцип работы и конструкция

Однофазные двигатели являются наиболее известными из полностью электрических двигателей, потому что они широко используются в бытовой технике, магазинах, офисах и т. Д.

Это правда, что однофазные двигатели менее эффективная замена 3-фазным двигателям, но 3-фазная мощность обычно не доступна, за исключением крупных коммерческих и промышленных предприятий.

Работа однофазного асинхронного двигателя

В отличие от трехфазных асинхронных двигателей, однофазные асинхронные двигатели не запускаются самостоятельно.Причина этого очень интересная.

Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно?

Однофазный асинхронный двигатель имеет распределенную обмотку статора и короткозамкнутый ротор .

При питании от однофазного источника его обмотка статора создает поток (или поле), который только чередуется, то есть тот, который чередуется только по одной пространственной оси.

Это не синхронно вращающийся (или вращающийся) поток, как в случае двух- или трехфазной обмотки статора, питаемой от двухфазного источника питания.

Теперь переменный или пульсирующий поток, действующий на неподвижный короткозамкнутый ротор, не может производить вращение (только вращающийся поток может производить вращение). Именно поэтому однофазный двигатель не запускается самостоятельно.

Однако, если ротору такой машины дают начальный пуск рукой (или небольшим двигателем) или иным образом в любом направлении, то немедленно возникает момент, и двигатель ускоряется до своей конечной скорости ( если приложенный крутящий момент не слишком высок).

Это специфическое поведение двигателя было объяснено с использованием двух теорий ниже

  1. Теория с двумя полями или с двумя полями с вращением
  2. Теория с перекрестными полями .

Кратко обсуждается только теория вращения двойного поля.

Теория вращения с двумя полями

Эта теория использует идею о том, что переменная одноосная величина может быть представлена ​​двумя противоположно вращающимися векторами половинной величины.

Таким образом, переменный синусоидальный поток может быть представлен двумя вращающимися потоками, каждый из которых равен половине значения переменного потока, и каждый вращается синхронно в противоположных направлениях.

Теория вращения с двумя полями

Как показано на рис. (А), пусть переменный поток имеет максимальное значение φ м . Его составляющие потоки A и B будут равны φ м /2 , вращающихся в направлении против часовой стрелки и по часовой стрелке соответственно.

Через некоторое время, когда A и B повернутся на углы + θ и –θ, как на рис. (B), результирующий поток будет равен

Результирующий поток = 2 × (φ м /2) sin ( 2θ / 2) = φ м sinθ

После четверти цикла вращения потоки A и B будут направлены в противоположном направлении, как показано на рис. (С), так что результирующий поток будет равен нулю.

После половины цикла потоки A и B будут иметь результирующую величину -2 × (φ м /2) = –φ м .

После трех четвертей цикла снова результат равен нулю, как показано на рис (е) и так далее.

Если мы нанесем значения результирующего потока против θ между пределами от θ = 0 ° до θ = 360 °, то получится кривая, аналогичная показанной на рисунке.

Переменный поток

Вот почему переменный поток можно рассматривать как составленный из двух вращающихся потоков, каждый из которых имеет половину значения и вращается синхронно в противоположных направлениях.

Можно отметить, что если скольжение ротора составляет с относительно потока, вращающегося вперед (т.е. вращающегося в том же направлении, что и ротор), то его скольжение относительно потока, вращающегося назад, составляет (2- с).

Крутящий момент против скольжения

Каждый из двухкомпонентных потоков, вращаясь вокруг статора, обрезает ротор, вызывает эдс и, таким образом, создает свой собственный крутящий момент.

Очевидно, что два крутящих момента (называемые крутящим моментом вперед и назад) направлены противоположно, так что чистый или результирующий крутящий момент равен их разности.

Следовательно, T f и T b численно равны, но, будучи направленными в противоположную сторону, не дают результирующего крутящего момента. Это объясняет, почему в однофазном двигателе нет пускового момента.

Однако, если ротор запускается каким-либо образом, скажем, по часовой стрелке, крутящий момент по часовой стрелке начинает увеличиваться, и в то же время крутящий момент против часовой стрелки начинает уменьшаться.

Следовательно, имеется определенный объем чистого крутящего момента в направлении по часовой стрелке, который ускоряет двигатель до полной скорости.

Как самостоятельно запустить однофазный асинхронный двигатель?

Как обсуждалось выше, однофазные асинхронные двигатели не запускаются самостоятельно, поскольку однофазный источник питания не может создавать вращающееся магнитное поле. Нам нужен двухфазный или трехфазный источник питания для создания вращающегося магнитного поля.

Но мы можем создать вращающееся магнитное поле с помощью двухфазной конструкции.

Таким образом, мы можем просто сказать, что для того, чтобы однофазный асинхронный двигатель самостоятельно запустился, мы должны временно преобразовать его в двухфазный двигатель во время его запуска.

Для этой цели статор однофазного асинхронного двигателя снабжен дополнительной обмоткой, известной как Пусковая или вспомогательная обмотка , в дополнение к основной обмотке или обмотке .

Обмотки с электрическим смещением на 90 градусов соединены параллельно через однофазный источник питания.

Устройство устроено так, что разность фаз между токами в двух обмотках статора (главной и рабочей обмотках) очень велика (идеальное значение составляет 90 градусов).Следовательно, двигатель ведет себя как двухфазный двигатель .

Эти два тока производят вращающийся поток и, следовательно, приводят в движение двигатель.

Разность фаз между токами в основной и рабочей обмотках может быть получена различными способами. Сдвиг фазы может быть достигнут путем подключения сопротивления, индуктивности или емкости последовательно с пусковой обмоткой.

Как создается фазовый сдвиг?

Разница между током в пусковой и рабочей обмотках в разных однофазных двигателях создается разными способами.

В этом разделе мы рассмотрим, как создается фазовый сдвиг в каждом однофазном двигателе.

Асинхронный двигатель с разделенной фазой

В асинхронном двигателе с разделенной фазой разность фаз создается за счет использования обмоток различного сопротивления и реактивного сопротивления в основной и вспомогательной обмотках.

Основная обмотка (рабочая обмотка): с низким сопротивлением, но с высокой реактивностью

Вспомогательная обмотка (с начальной обмоткой): высокое сопротивление и низкое реактивное сопротивление

Асинхронные двигатели с запуском конденсатора

Асинхронные двигатели с запуском конденсатора используют конденсатор последовательно со вспомогательной обмоткой для создать разность фаз между основной и вспомогательной обмотками.

Обычно для этой функции используется конденсатор электролитического типа.

Как сделать трехфазную схему ЧРП

Представленная трехфазная схема ЧРП (, разработанная мной ) может использоваться для управления скоростью любого трехфазного щеточного двигателя переменного тока или даже бесщеточного двигателя переменного тока. Идея была запрошена г-ном Томом

Использование VFD

Предложенная 3-фазная схема VFD может быть универсально применена для большинства 3-фазных двигателей переменного тока, где эффективность регулирования не слишком критична.

Он может быть специально использован для управления скоростью асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в режиме разомкнутого контура и, возможно, также в режиме замкнутого контура, что будет обсуждаться в последующей части статьи.

Модули

, необходимые для 3-фазного инвертора

Для проектирования предлагаемой 3-фазной ЧРП или схемы привода с переменной частотой необходимы следующие основные ступени цепи:

  1. Схема контроллера напряжения ШИМ
  2. 3-фазный верхний / нижний мост H-моста схема возбуждения
  3. 3-фазная схема генератора
  4. Схема преобразователя напряжения в частоту для генерации параметра В / Гц.

Давайте узнаем подробности функционирования вышеперечисленных этапов с помощью следующего объяснения:

Простая схема контроллера напряжения ШИМ может быть засвидетельствована на приведенной ниже схеме:

Контроллер ШИМ

, который я уже включил и объяснил функционирование вышеупомянутого каскада генератора ШИМ, который в основном предназначен для генерации переменного выходного сигнала ШИМ через вывод 3 IC2 в ответ на потенциал, приложенный к выводу 5 той же ИС.

Предварительная установка 1K, показанная на диаграмме, является регулятором RMS, который может быть соответствующим образом отрегулирован для получения требуемой пропорциональной величины выходного напряжения в виде ШИМ на выводе 3 IC2 для дальнейшей обработки. Это настроено для получения соответствующего выхода, который может быть эквивалентен среднеквадратичному значению 220 В переменного тока или 120 В переменного тока.

Схема драйвера H-моста

На следующей диаграмме ниже показана схема однофазного драйвера H-моста с 3 фазами, использующая IC IRS2330.

Конструкция выглядит просто, так как большинство сложностей решает сложная микросхема, встроенная в микросхемы.

Хорошо рассчитанный 3-фазный сигнал подается на входы HIN1 / 2/3 и LIN1 / 2/3 ИС через каскад 3-фазного генератора сигналов.

Выходы IC IRS2330 можно увидеть интегрированными с 6 мостовыми или IGBT мостовыми сетями, чьи стоки соответствующим образом сконфигурированы с помощью двигателя, которым необходимо управлять.

Затворы нижнего борта Mosfet / IGBT интегрированы с выводом № 3 IC2 вышеупомянутой схемы схемы генератора ШИМ для инициирования инжекции ШИМ в мостик моста.Это регулирование в конечном итоге помогает двигателю набирать желаемую скорость в соответствии с настройками (с помощью предварительной настройки 1 k на первой диаграмме).

На следующей диаграмме мы визуализируем требуемую трехфазную схему генератора сигналов.

Конфигурирование схемы 3-фазного генератора

3-фазный генератор построен на основе пары CMOS-микросхем CD4035 и CD4009, которые генерируют трехфазные сигналы с точными размерами на показанных выводах.

Частота 3-фазных сигналов зависит от входных тактовых импульсов, которые должны в 6 раз превышать предполагаемый 3-фазный сигнал.Это означает, что если требуемая трехфазная частота равна 50 Гц, входная частота должна быть 50 x 6 = 300 Гц.

Это также подразумевает, что вышеупомянутые часы могут быть изменены, чтобы варьировать эффективную частоту ИС драйвера, которая, в свою очередь, будет отвечать за изменение рабочей частоты двигателя.

Однако, поскольку вышеуказанное изменение частоты должно быть автоматическим в ответ на изменяющееся напряжение, преобразователь напряжения в частоту становится существенным. На следующем этапе обсуждается простая точная схема преобразователя напряжения в частоту для требуемой реализации.

Как создать постоянное соотношение V / F

Как правило, в асинхронных двигателях, для поддержания оптимального КПД скорости и тяги двигателя, необходимо контролировать скорость скольжения или скорость ротора, что, в свою очередь, становится возможным благодаря поддержанию постоянное отношение V / Hz. Поскольку магнитный поток статора всегда постоянен независимо от частоты входного питания, скорость ротора становится легко управляемой, поддерживая постоянное соотношение В / Гц.

В режиме разомкнутого контура это можно сделать примерно, поддерживая заданные соотношения В / Гц и реализуя его вручную.Например, на первой диаграмме это может быть сделано путем соответствующей настройки R1 и предустановки 1K. R1 определяет частоту, а 1K регулирует среднеквадратическое значение выходного сигнала, поэтому, соответствующим образом отрегулировав два параметра, мы можем принудительно ввести требуемое количество В / Гц вручную.

Однако, чтобы получить относительно точное управление крутящим моментом и скоростью асинхронного двигателя, нам необходимо реализовать стратегию с замкнутым контуром, в которой данные о скорости скольжения необходимо подавать в схему обработки для автоматической регулировки соотношения В / Гц, чтобы что это значение всегда остается около постоянной.

Реализация обратной связи по замкнутому контуру

Первая диаграмма на этой странице может быть соответствующим образом изменена для проектирования автоматического регулирования В / Гц по замкнутому контуру, как показано ниже:

На приведенном выше рисунке потенциал на выводе № 5 IC2 определяет ширина SPWM, который генерируется на выводе 3 той же микросхемы. SPWM генерируется путем сравнения выборки пульсации 12 В сети на выводе № 5 с треугольной волной на выводе № 7 IC2, и это подается на полевые усилители для управления двигателем.

Первоначально этот SPWM установлен на некотором отрегулированном уровне (с использованием 1 КБ), который запускает IGBT-вентили нижней стороны 3-фазного моста для инициирования движения ротора с указанным номинальным уровнем скорости.

Как только ротор ротора начинает вращаться, подключенный тахометр с роторным механизмом вызывает пропорциональное увеличение величины напряжения на выводе № 5 IC2, это пропорционально приводит к расширению SPWM, вызывая большее напряжение на катушках статора двигатель.Это вызывает дальнейшее увеличение скорости вращения ротора, вызывая большее напряжение на выводе № 5 IC2, и это продолжается до тех пор, пока эквивалентное напряжение SPWM больше не сможет увеличиваться, и синхронизация ротора статора не достигнет установившегося состояния.

Вышеописанная процедура продолжает саморегулировку в течение всех периодов работы двигателя.

Как изготовить и интегрировать тахометр

На следующем рисунке можно увидеть простую конструкцию тахометра, которая может быть интегрирована с роторным механизмом, так что частота вращения может питать основание BC547.

Здесь данные о скорости вращения ротора собираются с датчика эффекта Холла или ИК-светодиода / сенсорной сети и подаются на базу T1.

T1 колеблется на этой частоте и активирует цепь тахометра, созданную путем соответствующей конфигурации моностабильной схемы IC 555.

Выходной сигнал вышеуказанного тахометра изменяется пропорционально в зависимости от входной частоты на базе T1.

По мере повышения частоты напряжение на крайней правой стороне выхода D3 также возрастает и наоборот, что помогает поддерживать соотношение В / Гц до относительно постоянного уровня.

Как управлять скоростью

Скорость двигателя с использованием постоянного V / F может быть достигнута путем изменения частоты, вводимой на тактовом входе IC 4035. Это может быть достигнуто путем подачи переменной частоты от нестабильной цепи IC 555 или любой другой стандартная нестабильная цепь на тактовый вход IC 4035.

Изменение частоты эффективно изменяет рабочую частоту двигателя, что соответственно снижает скорость скольжения.

Это обнаруживается тахометром, и тахометр пропорционально уменьшает потенциал на выводе № 5 микросхемы IC2, что, в свою очередь, пропорционально уменьшает содержание SPWM в двигателе, и, следовательно, напряжение для двигателя уменьшается, обеспечивая изменение скорости двигателя с правильное требуемое соотношение V / F.

Самодельный преобразователь частоты V в F

В приведенной выше схеме преобразователя напряжения в частоту используется микросхема 4060, и на ее частотно-зависимое сопротивление влияет сборка LED / LDR для предполагаемых преобразований.

Светодиодный / LDR-узел герметично закрыт внутри светонепроницаемой коробки, а LDR расположен на 1М частотно-зависимом резисторе ИС.

Поскольку отклик LDR / LDR довольно линейный, изменяющаяся освещенность светодиода на LDR генерирует пропорционально изменяющуюся (увеличивающуюся или уменьшающуюся) частоту на выводе 3 микросхемы.

FSD или диапазон В / Гц ступени могут быть установлены путем соответствующей настройки резистора 1М или даже значения C1.

Индикатор напряжения выводится и загорается через ШИМ от первой ступени схемы ШИМ. Это означает, что по мере изменения ШИМ, освещение СИД также будет меняться, что, в свою очередь, приведет к пропорциональному увеличению или уменьшению частоты на выводе 3 IC 4060 на приведенной выше схеме.

Интеграция преобразователя с VFD

Эту частоту, отличающуюся от IC 4060, теперь просто необходимо интегрировать с тактовым входом 3-фазного генератора IC CD4035.

Вышеуказанные этапы являются основными компонентами для создания 3-фазной цепи ЧРП.

Теперь важно обсудить вопрос о шине постоянного тока, необходимой для питания контроллеров двигателей IGBT, и процедуры настройки для всей конструкции.

Шину постоянного тока, применяемую к рельсам H-моста IGBT, можно получить путем выпрямления имеющегося 3-фазного сетевого входа, используя следующую конфигурацию схемы. Рельсы шины IGBT DC подключены к точкам, обозначенным как «нагрузка».

Для однофазного источника выпрямление может быть реализовано с использованием стандартной конфигурации сети с 4 диодными мостами.

Как настроить предложенную трехфазную схему ЧРП

Это можно сделать согласно следующим инструкциям:

После подачи напряжения шины постоянного тока на IGBT (без подключенного двигателя) отрегулируйте предустановку ШИМ 1k до тех пор, пока напряжение на рельсах становится равным предполагаемым характеристикам напряжения двигателя.

Затем отрегулируйте предустановку IC 4060 1M, чтобы настроить любой из входов IC IRS2330 на требуемый правильный уровень частоты в соответствии с заданными характеристиками двигателя.

После завершения вышеуказанных процедур указанный двигатель может быть подключен и снабжен различными уровнями напряжения, параметром V / Hz и подтвержден для автоматических операций V / Hz над подключенным двигателем.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, ма

.

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.