0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Включение асинхронного двигателя в холостую

Частотное регулирование однофазного асинхронного двигателя

Частотное управление электроприводами активно развивается и все чаще можно услышать о новом методе управления, или улучшенном частотнике, или о внедрении частотного электропривода в какой-то сфере, где ранее никто и подумать не мог что это возможно. Но это факт!

Если мы внимательно рассмотрим электродвигатели, к которым применяют частотное регулирование – то это асинхронные или синхронные трехфазные двигатели. Существует несколько разновидностей преобразователей частоты. Но ведь есть и однофазные асинхронные машины, почему прогресс не касается их? Почему частотное управление не применяют так активно к однофазным машинам? Давайте рассмотрим.
Содержание:

3. Подаем питание на двигатель

После того, как проведена оценка мощности и выбрана схема включения, можно подавать питание. Первоначально двигатель должен работать в холостом режиме. Питание подается через мотор-автомат и автоматический выключатель. Для включения желательно использовать контактор.

Ориентировочный рабочий ток асинхронного двигателя можно посчитать по эмпирической формуле: I (А) = 2 х P (кВт). То есть, если определено, что мощность двигателя составляет 3 кВт, его номинальный ток будет около 6 А в любой из схем включения.

Номинал мотор-автомата выбирается исходя из определенной ранее мощности. Для холостого хода уставку автомата можно установить в 2 раза меньше номинала, в нашем примере – около 3А. Если автомат выбивает, его уставку увеличивают вплоть до номинала (6 А).

На данном этапе необходимо следить за исправностью двигателя и его температурой, контролировать ток холостого хода токоизмерительными клещами. В холостом режиме двигатель не должен греться при нормальной работе крыльчатки вентилятора. Если нагрев происходит, это может означать, что агрегат неисправен либо нужно изменить схему его включения.

Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети c реверсом

Процедура подключения однофазного асинхронного электромотора к электросети предельно просто. Перед домашним мастером стоит выбор из следующих способов подсоединения:

  • Подключение по схеме с 4 выводами. Каждая из катушек электромотора имеет 2 контакта. У рабочей обмотки показатель сопротивления самый низкий, как правило он составляет 10-17 ом. У пусковой обмотки сопротивление большее значение, как правило 20-30 Ом.
  • Схема с 3 выводами. Обмотки катушек соединяются последовательно, то есть, как и в вышеописанном варианте, обмоток по-прежнему 2, но один из токопроводов каждой из них соединен с кабелем другой.

Теория

Для начала вращения вала должны быть соблюдены следующие условия:

Полюса катушек должны быть смещены между собой на 90 градусов. Это оптимальное расположение для старта вращения нагруженного вала. Однако после старта и увеличения частоты вращения такое взаимное положение катушек оказывает отрицательное влияние на технических параметрах электродвигателя.
Полюса взаимно смещены как во времени, так и в пространстве. Каждый из циклов переменного тока, которое протекает в одной из обмоток, отстает от цикла переменного напряжения, который одновременно протекает в другой.

Знакомый с электротехникой домашний мастер найдет в этих условиях противоречие. Как это реализовать технически, если электромотор подключен к однофазной сети?

Если подходить с технической стороны электромеханики, возникшее противоречие легко устранимо, а кажущаяся несовместимость требований обусловлена лишь словоизлиянием. На самом деле, говорилось о 2 фазах, которые были получены от одного источника электрического тока.

Старт вращения всегда было «ахиллесовой пятой» однофазных асинхронных электродвигателей. Теория нам говорит, что равные по модулю и противоположно направленные магнитные потоки, возникающие на полюсах с различным зарядом, должны взаимно уравновешиваться. Поэтому, не взирая на возбужденное состояние катушек, старта вращения не произойдет.

Однако практика противоречит теоретическим выкладкам. Каждому электромонтеру хорошо известна ситуация, когда при подаче напряжения на рабочую обмотку, электродвигатель начинал работу без какого-либо постороннего вмешательства.

Для чего необходим рабочий конденсатор

При работе электромотора без нагрузки, не имеет значения, включена ли какая-либо емкость в электрическую цепь рабочей обмотки. Однако при появлении нагрузки на валу ситуация изменяется. Включение рабочего конденсатора позволяет уменьшить влияние принудительной задержки смещения магнитного поля, что дает возможность повысить КПД электромотора.

При самостоятельном подключении электромотора к электросети, как правило, на его КПД мало обращают внимания из-за различных показателей максимально фиксированной нагрузки, минимальных затратах на возросшее потребление электротока и относительно непродолжительной работы механизма.

Если вы внимательно прочли начало статьи, то понимаете, почему для временного изменения положения фаз тока (напряжения), единовременно протекающего в 2 обмотках электромотора используется конденсатор, а не иной фазосдвигающий узел, к примеру, катушка индуктивности.

Электродвигатели, в большинстве случаев, стартуют с той или иной нагрузкой. В таких случаях, при начале вращения форма магнитного поля, которое создается катушками искажается и приобретает форму овала. Это уменьшает пусковой момент. Для ликвидации ухудшения параметров электромотора лучше использовать конденсатор.

Для определения емкости конденсатора необходимо подставить в формулу технические параметры электромотора, в том числе и весьма специфические, к примеру, коэффициент трансформации каждой из статорных обмоток.

В среднем, емкость конденсатора равна 4 мкФ на 100 Вт электродвигателя, а емкость пускового конденсатора равна 2 – 3 емкостям рабочего. Для рабочего и пускового конденсаторов показатели номинального напряжения равны 350 – 600 В.

Читать еще:  Адаптация к зимнему запуску двигателя это

Вы можете столкнуться с ситуацией, когда на информационной табличке, расположенной на корпусе электромотора, нанесен недостаточный объем информации. Вместе с тем, некоторые производители указывают в табличке и параметры требуемого для работы электродвигателя конденсатора.

Подсоединение однофазного асинхронного электромотора к электросети

Особенность подключения заключается в соблюдении двух условий: после подсоединения электромотора к электрическому источнику питания, напряжение на рабочие обмотки должно подаваться непрерывно, а подача напряжения на пусковую катушку должно осуществляться лишь в течение короткого периода (до 10 секунд) и через фазосдвигающий конденсатор.

Для того, чтобы этого добиться, не нужно сооружать сложную электроцепь. Вам достаточно двух переключателей, у одного из которых если 2 фиксированных положения тумблера (для рабочего переключателя) и один переключатель без фиксированного положения тумблера (для запуска электромотора).

Однако можно избежать включения в электроцепь нескольких переключателей, если воспользоваться специально предназначенными коммутирующими устройствами.

В конструкции таких механизмах, к примеру, ПНВС-10, нет чего-то «хитрого», за исключением одной особенности. При активации клавиши «Пуск» происходит замыкание всех трех пар контактов. После возвращения кнопки в исходное положение, средняя пара контактов размыкается, а две крайних – остаются замкнутыми. Активация клавиши «Стоп» размыкает все контакты.

Теперь осталось подключить пусковую катушку к крайним контактам электросети, а также к средней и боковой клемме клавиши.

Простота и элегантность подключения однофазного асинхронного электромотора свидетельствует о его продуманности и надежности.

Подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Для подключения трехфазного двигателя к однофазной сети нам понадобится фазосдвигающий конденсатор. На схеме будем обозначать его Ср – рабочая емкость.

Для нормального запуска двигателя нужен конденсатор с одной емкостью, а при выходе двигателя на рабочие обороты другая емкость. Такой дополнительный конденсатор будем называть пусковым, на схеме обозначается как Сп. Также следует знать, что пусковая емкость как правило в 1,5 раза больше рабочей. При работе двигателя на холостом ходу через конденсатор протекает ток на 20-40% больше номинального, по этому рабочая емкость должна быть меньше пусковой.

Схема включения трехфазного двигателя с реверсом

Ниже представлена схема включения трехфазного двигателя в сеть 220В с реверсом. При нажатии на переключатель В1 направление вращения будет меняться

Расчет рабочей емкости для запуска двигателя

При схеме включения двигателя «Звезда»

При схеме включения двигателя «Треугольник»

Также для данной схему включения существует упрощенная формула

где Pдв — номинальная мощность электродвигателя в кВт. То есть на каждые 100 Вт мощности двигателя нужен гасящий конденсатор примерно на 7 мкФ.

При расчетах получаем значение емкости в микрофарадах.

Если ток потребления двигателем нам не известен, то нужно воспользоваться данными с таблички расположенной на двигателе. Там должна быть указана его мощность в ватах, его КПД, коэффициент мощности и рабочее напряжение. Далее предлагаю воспользоваться формулой.

Где — коэффициент мощности

Выбор элементов

Конденсаторы нужны обязательно бумажные типа МБГО, МБГП или полипропиленовые типа СВВ. Их рабочее напряжение должно быть в 1,5-2 раза больше сетевого напряжения.

Если не удается найти конденсатор нужной нам емкости можно составить конденсатор из нескольких. Для этого нам потребуются конденсаторы емкость которых в сумме составляет нужное нам значение.

Напомню что при параллельном включении конденсатора их емкость складывается.

А при последовательном их емкость рассчитывается по формуле.

Эксплуатация асинхронного двигателя в сети 220В.

При остановке двигателя или сильного замедления в результате перегрузки следует подключить пусковой конденсатор до набора оборотов.

Также следует учитывать, что мощность трехфазного двигателя при подключении в сеть с одной фазой может падать до 50%.

Онлайн расчет емкости конденсатора мотора

Введите данные для расчёта конденсаторов — мощность двигателя и его КПД

Есть специальная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись онлайн калькулятором или рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

Рабочий конденсатор берут из расчета 0,8 мкФ на 0,1 кВт мощности двигателя;
Пусковой подбирается в 2-3 раза больше.

Конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть минимум в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 350 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting.

Пусковые конденсаторы для моторов

Эти конденсаторы можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

При нормальной работе трехфазных асинхронных электродвигателей с конденсаторным пуском, включенных в однофазную сеть предполагается изменение (уменьшение) емкости конденсатора с увеличением частоты вращения вала. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора.

Разновидности частотных преобразователей

Современные частотные преобразователи различаются многообразием схем, которые можно сгруппировать в несколько категорий:

  1. Высоковольтные двухтрансформаторные
Читать еще:  Датчик оборотов двигателя albea

Принцип работы такого прибора заключается в последовательном преобразовании напряжения при помощи понижающего и повышающего трансформатора, преобразования частоты низковольтным преобразователем, а также сглаживание пиковых перенапряжений на выходе с помощью синусоидального фильтра. Схема работы выглядит следующим образом: питающее напряжение 6000 В подается на понижающий трансформатор и на его выходе получают 400 (660) В, далее оно подается на низковольтный преобразователь и после изменения частоты подается на повышающий трансформатор для увеличения значения напряжения до начального.

  1. Тиристорные преобразователи

Такие устройства состоят из многоуровневых частотных преобразователей на основе тиристоров. Конструктивно они состоят из трансформатора (обеспечивающего понижение питающего напряжения), диодов (для выпрямления) и конденсаторов (для сглаживания). Также для уменьшения уровня высших гармоник применяют многопульсные схемы.

Тиристорные преобразователи имеют высокий КПД до 98 % и большой диапазон выходных частот 0-300 Гц, что для современного оборудования является положительной и востребованной характеристикой.

  1. Транзисторные частотные преобразователи

Такие частотные преобразователи являются высокотехнологичными устройствами, которые собираются на транзисторах различного типа. Конструктивно они имеют транзисторные инверторные ячейки и многообмоточный сухой трансформатор специальной конструкции. Управляют таким преобразователем с помощью микропроцессора, что позволяет тонко настраивать работу оборудования и контролировать весь процесс работы различных двигателей. Транзисторные частотные преобразователи, так же, как и тиристорные, имеют высокий КПД и широкий диапазон регулирования частоты.

Как самому перемотать электродвигатель в домашних условиях

Обычно в бытовой технике применяются коллекторные моторы с постоянным током и бесколлекторные асинхронные модели с переменным током. Сейчас мы разберемся, как осуществлять ремонт именно такого оборудования. Конструктивные особенности и принципы работы систем асинхронного и коллекторного типа можно найти у нас на сайте.

Как ремонтировать асинхронные двигатели

Если в двигателе есть проблемы, то это проблемы или механического, или электрического характера. В первом случае поломка может сопровождаться сильной вибрацией и характерным шумом. Обычно это указывает на проблемы с подшипником – как правило, в торцевой крышке. Не устраните поломку вовремя – и вал может заклинить, а в итоге из строя выйдут обмотки статора. В это же время может не успеть сработать функция тепловой защиты автоматического выключателя.

Практика показывает, что примерно в 90% неисправностей моторов асинхронного типа появляются проблемы в обмотке статора – в виде обрыва, межвиткового замыкания, КЗ на корпус. В это время короткозамкнутый якорь чаще всего продолжает функционировать исправно. Таким образом, если повреждения двигателя имеют механическую причину, электрическую часть обязательно следует проверять.

Чаще всего проблему можно выявить по внешним признакам и характерному запаху (рис. 1). Если поломку не удалось обнаружить эмпирическим способом, тогда прибегаем к диагностированию и делаем прозвонку на обрыв. Если мы ее обнаружили, выполняем разборку мотора (про это детальнее мы поговорим дальше) и тщательно осматриваем соединения. Когда дефекты не обнаружены, можно сказать, что у нас обрыв в какой-нибудь катушке. Поэтому нужно делать перемотку.

Если после прозвонки обрыв не зафиксирован, тогда мы измеряем сопротивление обмоток, при этом учитываем такие нюансы:
• необходимо, чтобы сопротивление изоляции катушек на корпус стремилось к бесконечности;
• нужно, чтобы у трехфазного привода обмотки показывали одинаковое сопротивление;
• требуется, чтобы у однофазных моделей сопротивление пусковых катушек превышало эти параметры рабочих обмоток.

Также нужно помнить о том, что статорные катушки имеют весьма низкое сопротивление. Поэтому, чтобы его измерить, нет смысла пользоваться приборами, которые имеют низкий класс точности – это большая часть мультиметров. Решить вопрос можно, если собрать простую схему на потенциометре, добавив дополнительный источник питания – к примеру, автомобильную аккумуляторную батарею.

Как проводить измерения:
• подключаем катушку привода к схеме, которая представлена выше;
• с помощью потенциометра устанавливаем ток 1 А;
• делаем расчет сопротивления катушке, используя такую формулу: где R К и U ПИТ описаны на рис. 2. R – сопротивление потенциометра, – падение напряжения на катушке измерения (на схеме показывает вольтметр).

Работа со статором

При ремонте и перемотке электродвигателя в первую очередь составляется схема расположения и подключения обмоток мотора. В случае с трехфазным двигателем под каждую фазу аккуратно составляется схема катушек. Они наматываются, как правило, одним проводом. Только, когда схема подключения обмоток хорошо изучена и правильно составлена, можно их разбирать и удалять. Для удобства помечаем обмотки разными цветами и фотографируем. Также проверяем, все ли понятно в фотографиях и схемах.

Перед тем, как делать перемотку статора электромотора, изготовляем шаблон по его размеру. Ширина равняется размеру между пазами, в который будет уложена катушка. Чтобы заизолировать статор от обмотки, в пазы вставляем картонные или специальные пластиковые пластинки. Чтобы уложить катушку в пазы, используется деревянная или пластмассовая лопатка – трамбовка.

Когда одну катушку намотали, провод не откусываем, катушку укладываем в пазы и продолжаем мотать на шаблон. Все катушки одной фазы мотаем, используя цельный провод, не перекусываем его. В первую очередь перематываем все витки одной фазы, и поочередно их укладываем. Аналогичным путем мотаем и укладываем катушки для других фаз. Верхняя часть обмотки в пазах статора над витками закрывается пластинками из того самого материала изоляции, что применен в пазах статора.

Читать еще:  Двигатель vq20de сколько масла

Когда катушка одной из фаз намотана и уложена, в обязательном порядке делается обвязка и формировка катушек в ровные пучки. Стараемся, чтоб витки находились в одной связке, не касаясь корпуса статора. Если катушка чуть большая и касается корпуса, одеваем на нее разрезанный кембрик, и потом обвязываем. Не следует допускать касание неизолированных проводов корпуса, поскольку во время вибрации, к которой приводит электромагнитное поле, лак может протираться, и в итоге произойдет замыкание катушки на корпус. После укладки берется омметр и проверяется сопротивление.

Нужно точно следить за количеством витков в каждой катушке, чтобы избежать перегревания обмоток. Следует обращать пристальное внимание на то, чтобы не появилось перехлестов витков на обмотке. Также необходимо следить, дабы провод не завязался в виточный узел, чтоб на нем не была обтертая изоляция. Те элементы, которые выходят за пределы корпуса пазов, аккуратным образом утрамбовываем.

Каждый вывод от каждой катушки заправляем в кембрик – изоляционную трубку. Материал трубок должен обладать не только изоляционными свойствами, но и стойкостью к нагреванию проводов. Чтобы избежать плавления, класс изоляции должен применяться не ниже, чем применимый раньше.

Классы устойчивости изоляции к температуре:

Проверяем и собираем

Следующий этап – сборка мотора. Наживляем основные болты, чтобы сделать прозвонку и проверяем ток каждой из фаз. Используя токовые клещи, проверяем токи обмоток каждой фазы через нагрузку и автоматический выключатель. Нужно, чтобы они были одинаковы. После этого мотор собираем, закручиваем все болты и проверяем его на правильность вращения и работу в холостом режиме.

Если все работает, систему снова разбираем, чтобы покрыть обмотки статора лаком. Статор помещаем в лак для пропитки обмоток и заполнения пустот. После этого его поднимаем, чтобы лак стек, и сушим, поместив в специальную сушилку или на открытый воздух. Чтобы ускорить сушку, воспользуемся лампой накаливания (мощность 0,5–1 кВт) – ее вставляем в статор и включаем в сеть.

Когда мотор просушен, полностью его собираем, и снова проверяем сопротивление изоляции. Проверяем, как работает электродвигатель на холостом ходу. Для этой задачи лучше воспользуемся понижающим трансформатором и автоматическим выключателем (рекомендуется УЗО). И лишь когда мотор прошел проверку, его можно применять, давая полное напряжение.

Для правильного проведения перемотки стоит следовать таким рекомендациям специалистов:
• Когда мы определяем неисправности электромотора, то учитываем, что сопротивление изоляции часто может снижаться по той причине, что на него может попасть грязь или металлическая стружка. В таком случае мотор нужно аккуратно прочистить, промыть от грязи и высушить, используя фен или тепловую пушку.

• Очень часто не обязательно делать всю перемотку. В случае короткого замыкания под фланцами по причине вибрации следует устранить поврежденную изоляцию. В итоге мы проводим зачистку и меняем изоляцию, после чего заливаем место повреждения лаком.

• Если во время прозвонки происходит межвитковое замыкание, то с помощью омметра определяем замкнутый виток. После того, как испорченный элемент удалось определить – заменяем его, концы спаиваем и изолируем. После этого двигатель проверяем на стенде.

• Если вы хотите, чтобы обмотка электромотора была перемотана на шаблон равномерно, тогда укладываем провод к проводу, не делая нахлесты и перекосы по размерам статора. После этого внимательно проверяем, нет ли выступов изоляции обмотки из пазов статора, чтобы во время вставки ротора он ее не цеплял. На проводе не должны быть витковые узлы. Марка и сечение провода должны быть такими же, как и в оригинале.

Схема подключения однофазного двигателя с помощью однофазного частотного преобразователя без использования конденсатора

Выходное линейное напряжение устройства на каждой фазе равно выходному напряжению частотника, то есть на выходе будет три напряжения линии, каждое по 220В. Для запуска может использоваться только пусковая обмотка.

Рис. №8. Схема присоединения однофазного асинхронного двигателя через конденсатор

Фазосдвигающий конденсатор не может обеспечить равномерный фазовый сдвиг в пределах границ частот инвертора. Частотник обеспечит равномерный сдвиг фаз. Для того, чтобы исключить из схемы конденсатор, нужно:

  1. Конденсатор стартера С1 удаляется.
  2. Вывод обмотки двигателя присоединяем к точке выхода напряжения частотника (используется прямая проводка).
  3. Точка А присоединяется к СА; В соединяется с СВ; W соединяется к СС, таким образом электродвигатель присоединится напрямую.
  4. Для включения в обратном направлении (обратная проводка) необходимо В присоединить к СА; А присоединить к СВ; W соединить с СС.

Рис. №9. Схема подключения однофазного асинхронного двигателя без использования конденсатора.

На видео — Частотный преобразователь. Подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть 220В.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector