Vikupautomsk.ru

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

Бесконденсаторный запуск трехфазного двигателя от однофазной сети

Бесконденсаторный запуск трехфазного двигателя от однофазной сети

Стальная М.И., Еремочкин С.Ю.
АлтГТУ им. И.И.Ползунова, г. Барнаул, Россия

Сельское хозяйство является интенсивно развивающимся элементом национального агропромышленного комплекса. Основными потребителями электроэнергии в сельском хозяйстве в настоящее время являются электроприводы различных механизмов, машин и поточных линий, а также систем вентиляции и микроклимата. Так, в процессе кормоприготовления на животноводческих фермах используется целая гамма различных машин, осуществляющих свои функции исключительно благодаря применению в них электроприводов. Трехфазные асинхронные короткозамкнутые электродвигатели, благодаря простоте конструкции и сравнительно небольшой стоимости по сравнению с электродвигателями других типов, используются в приводах подавляющего большинства сельскохозяйственных электрифицированных машин и механизмов [1].
В сельской местности электроснабжение отдельных потребителей зачастую осуществляется посредством однофазной линии электропередач. В связи с этим, в случае использования асинхронных трехфазных двигателей, возникают проблемы выбора наиболее рациональной схемы запуска и работы асинхронного электродвигателя от однофазной сети [2].
В настоящее время наибольшее распространение получил конденсаторный запуск трехфазного электродвигателя от однофазной сети [3]. У данного способа запуска и работы трехфазного электродвигателя от однофазной сети имеется целый ряд существенных недостатков:
— при работе электродвигателя вхолостую по обмотке, питаемой через конденсатор, протекает ток на 20-40 % больше тока холостого хода; по этой причине при работе двигателя возникают дополнительные потери;
— небольшая развиваемая электродвигателем мощность;
— нестабильная работа электропривода, использующего данный способ питания вследствие эллиптичности поля статора;
— низкая надежность и повышенная стоимость ввиду наличия в схеме конденсаторов;
— большие габариты ввиду необходимости использования в схеме бумажных конденсаторов.
Однако используя устройство бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети [4], вышеупомянутые недостатки могут быть устранены. Принципиальная электрическая схема устройства бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети, показана на рисунке 1.

Рисунок 1 – Принципиальная электрическая схема устройство бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети, при соединении обмоток статора по схеме «звезда»

Устройство бесконденсаторного запуска трёхфазного электродвигателя от однофазной сети содержит полупроводниковый ключ, в качестве которого использованы встречно – параллельно соединенные динисторы VТ1 и VТ2. Один общий выход динисторов предназначен для подключения к выходам статорных обмоток электро-двигателя, одна из которых, обмотка А, одним выходом соединена с нулем однофазной сети, а другим выходом — с фазой однофазной сети, а другая обмотка, обмотка В, соединена с нулем однофазной сети. Другой общий выход динисторов предназначен для соединения с выходами обмоток, одна из которых, обмотка В, соединена с нулем однофазной сети, а другая, обмотка С — с фазой однофазной сети. Статорные обмотки А, В и С электродвигателя соединены по схеме «треугольник».
Работа устройства бесконденсаторного запуска трёхфазного электродвигателя от однофазной сети осуществляется следующим образом. При прохождении положительной полуволны питающего напряжения сначала ток проходит по всем трём обмоткам А, В, С электродвигателя (рисунок 2). Образуется первое положение вектора магнитного поля статора (рисунок 3).

Рисунок 2 – Осциллограмма напряжения сети, а также пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображённой на рисунке 3

Рисунок 3 — Векторная диаграмма вращения состоящего из четырех фиксированных положений магнитного потока поля статора

При достижении порогового значения питающего напряжения открывается динистор VТ1. Происходит закорачивание обмотки В и образуется второе положение вектора магнитного поля статора. При прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения, сначала ток проходит по всем трём обмоткам А, В, С электродвигателя. Образуется третье положение вектора магнитного поля статора. При достижении порогового значения питающего напряжения открывается динистор VТ2. Образуется четвертое положение вектора магнитного поля статора. Поле статора получается эллипсоидным, пространственным, изменяющимся во времени.
Таким образом, при помощи описанного устройство возможно осуществить бесконденсаторный пуск трёхфазных асинхронных электродвигателей сельскохозяйственных электрифицированных машин от однофазной сети, обмотки статора которых соединены по схеме «треугольник», без потерь мощности на перезарядку конденсаторов. Кроме того, устройство обладает повышенной надежностью, имеет меньшие габариты и не требует системы управления.

Читать еще:  Газель двигатель крайслер датчик температуры двигателя

УСТРОЙСТВО БЕСКОНДЕНСАТОРНОГО ЗАПУСКА ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводе для питания асинхронных трехфазных электродвигателей. Техническим результатом является повышение надежности и экономичности и уменьшение габаритов. В устройстве запуска статорные обмотки асинхронного двигателя соединены по схеме «треугольник» и подключены к однофазной сети через полупроводниковый ключ. В качестве полупроводникового ключа, предназначенного для закорачивания одной из статорных обмоток двигателя при соединении статорных обмоток по схеме «треугольник», использованы встречно-параллельно соединенные динисторы. Один общий выход динисторов подключен к выходам обмоток электродвигателя, одна из которых одним выходом соединена с нулем однофазной сети, а другим выходом — с фазой однофазной сети, а другая обмотка соединена с нулем однофазной сети. Другой общий выход динисторов соединен с выходами обмоток, одна из которых соединена с нулем однофазной сети, а другая — с фазой однофазной сети. 3 ил.

Устройство бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети, содержащее полупроводниковый ключ, предназначенный для закорачивания одной из статорных обмоток двигателя при соединении статорных обмоток по схеме «треугольник», отличающееся тем, что в качестве полупроводникового ключа использованы встречно-параллельно соединенные динисторы, причем один общий выход динисторов предназначен для подключения к выходам обмоток электродвигателя, одна из которых одним выходом соединена с нулем однофазной сети, а другим выходом — с фазой однофазной сети, а другая обмотка соединена с нулем однофазной сети, другой общий выход динисторов предназначен для соединения с выходами обмоток, одна из которых соединена с нулем однофазной сети, а другая — с фазой однофазной сети.

Изобретение относится к устройствам запуска трехфазных асинхронных электродвигателей от однофазной сети и может быть использовано в электроприводе для питания асинхронных трехфазных электродвигателей, статорные обмотки которых соединены по схеме «треугольник».

Известно устройство конденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети, содержащее конденсатор и индуктивность. Конденсатор и индуктивность имеют общий выход, который предназначен для соединения с выходами обмоток, одна из которых соединена с нулем однофазной сети, а другая соединена с фазой однофазной сети. Другой выход конденсатора соединен с фазой однофазной сети и предназначен для соединения с выходами обмоток, одна из которых соединена с нулем однофазной сети. Другой выход индуктивности соединен с нулем однофазной сети и выходами обмоток, одна из которых соединена с фазой однофазной сети. Обмотки двигателя соединены по типу треугольник (Бирюков С. Три фазы — Без потери мощности / С.Бирюков // Радио. — М., 2000. — №7. — С.37, рис.1).

Основными недостатками описанного устройства конденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети являются повышенные габариты, вследствие необходимости использования бумажных конденсаторов большой емкости и индуктивностей, а также низкая надежность ввиду наличия в схеме конденсаторов, индуктивностей.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети, содержащее полупроводниковый ключ для закорачивания и систему управления этим ключом, при соединении статорных обмоток по схеме «треугольник», подключенный параллельно одной обмотке. Один выход полупроводникового ключа соединен с выходами обмоток, причем одна из обмоток соединена одним выходом с нулем однофазной сети, а другим выходом — с фазой однофазной сети, а другая обмотка соединена только с фазой однофазной сети. Второй выход полупроводникового ключа соединен с выходами обмоток, одна из которых соединена с нулем однофазной сети, а другая — с фазой однофазной сети. Система управления этим полупроводниковым ключом состоит из диодного моста и двух тиристоров, включенных катодами встречно в одну из диагоналей моста. Общая катодная точка этих тиристоров соединена с минусом другой диагонали моста. (Голик В. Устройство запуска трехфазных двигателей / В.Голик // Радио. — М., 1996. — №6. — С.39, рис.1, 3).

Читать еще:  Subaru outback сколько литров масла в двигатель

Основными недостатками этого устройства бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети являются пониженная надежность, большие габариты и высокая стоимость, обусловленные использованием сложной системы управления запуском и введением большого количества таких элементов, как диодный мост, стабилитрон, два транзистора, два тиристора.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности и экономичности, а также снижения габаритов устройства бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети.

Для решения поставленной задачи в устройстве бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети, содержащем полупроводниковый ключ, предназначенный для закорачивания одной из статорной обмотки двигателя при соединении статорных обмоток по схеме «треугольник», согласно изобретению в качестве полупроводникового ключа использованы встречно-параллельно соединенные динистoры, причем один общий выход динисторов предназначен для подключения к выходам обмоток электродвигателя, одна из которых одним выходом соединена с нулем однофазной сети, а другим выходом — с фазой однофазной сети, а другая обмотка соединена с нулем однофазной сети, другой общий выход динисторов предназначен для соединения с выходами обмоток, одна из которых соединена с нулем однофазной сети, а другая — с фазой однофазной сети.

Повышение надежности и экономичности, а также снижение габаритов устройства бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети обусловлено использованием в качестве полупроводникового ключа встречно-параллельно соединенных динисторов, не требующих дополнительной системы управления их открытием и закрытием.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети; на фиг.2 изображена векторная диаграмма вращения, состоящего из четырех фиксированных положений магнитного потока поля статора; на фиг.3 показано пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.2.

Кроме того, на чертежах изображено следующее:

— А, В, С — статорные обмотки электродвигателя;

— I, II, III, IV — последовательные фиксированные положения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора асинхронного двигателя;

— дугообразные линии со стрелкой — направления вращения магнитного поля статора;

— Uсети=f(t) — изменение питающего напряжения во времени.

Устройство бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети содержит полупроводниковый ключ, в качестве которого использованы встречно-параллельно соединенные динисторы 1 (VT1) и 2 (VT2). Один общий выход динисторов 1 и 2 предназначен для подключения к выходам статорных обмоток электродвигателя, одна из которых, обмотка А, одним выходом соединена с нулем однофазной сети, а другим выходом — с фазой однофазной сети, а другая обмотка, обмотка В, соединена с нулем однофазной сети. Другой общий выход динисторов 1 и 2 предназначен для соединения с выходами обмоток, одна из которых, обмотка В, соединена с нулем однофазной сети, а другая, обмотка С, — с фазой однофазной сети. Статорные обмотки А, В, С электродвигателя соединены по схеме «треугольник».

Работа устройства бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети осуществляется следующим образом. При прохождении положительной полуволны питающего напряжения сначала ток проходит по всем трем обмоткам А, В, С электродвигателя (фиг.3). Образуется первое положение вектора магнитного поля статора. При достижении порогового значения питающего напряжения открывается динистор 1 (VT1). Происходит закорачивание обмотки В и образуется второе положение вектора магнитного поля статора. При прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения, сначала ток проходит по всем трем обмоткам А, В, С электродвигателя. Образуется третье положение вектора магнитного поля статора. При достижении порогового значения питающего напряжения открывается динистор 2 (VT2). Образуется четвертое положение вектора магнитного поля статора. Поле статора получается эллипсоидным, пространственным, изменяющимся во времени.

Читать еще:  Электро коллекторный двигатель что это такое

Таким образом, увеличиваются надежность и экономичность, а также снижаются габариты устройства бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети при отсутствии использования сложной системы управления запуском трехфазного электродвигателя.

3-фазный двигатель в однофазной сети

Трехфазные асинхронные электродвигатели не требуют дополнительных устройств для запуска и работы. Нужны лишь контакторы или иные устройства подачи трехфазного напряжения. Однако при включении двигателя в однофазную сеть используются другие способы запуска.

Фазосдвигающий конденсатор

Существует простой способ, позволяющий запитать трехфазный двигатель от бытовой однофазной сети с напряжением 220 В. Трехфазное напряжение получают путем сдвига фаз с помощью фазосдвигающего конденсатора. Делается это так.

В однофазной сети имеются два провода (фаза и ноль), между которыми существует сдвиг фаз 180 градусов. Для включения трехфазного двигателя нужны три проводника, напряжения на которых должны иметь сдвиг фаз 120 градусов. Поэтому, если подключить один из выводов двигателя к фазному проводнику напрямую, а другой – через фазосдвигающий конденсатор, то в совокупности с нулевым проводником и обмотками такая система будет трехфазной. Другими словами, будет обеспечен нужный режим питания.

Для расчета номинала фазосдвигающего конденсатора можно воспользоваться приближенной формулой:

где k – коэффициент, равный 4800 для схемы подключения «треугольник», 2800 – для «звезды», I – номинальный ток двигателя (указывается на шильдике), U – фазное напряжение (в нашем случае – 220 В).

Рабочее напряжение конденсатора следует выбирать не менее 400 В, при этом желательно использовать специальные конденсаторы для электродвигателей, на частоту 50 – 60 Гц.

Пусковой конденсатор

Приведенная выше формула справедлива для номинального тока. Но двигатель работает не только на номинале. При пуске его ток может превышать номинальное значение в 5-7 раз, а при работе – быть ниже в 2-3 раза (холостой ход). В результате момент на валу при включении будет мал, и двигатель будет разгоняться очень долго либо вообще не сможет запуститься. Поэтому для запуска используют дополнительный пусковой конденсатор, который подключают к рабочему (фазосдвигающему) на время разгона (3-5 секунд). Обычно емкость пускового конденсатора выбирают в 2-5 раз больше, в зависимости от требуемого момента при пуске и времени разгона.

Для подключения пускового конденсатора используют специальные ручные пускатели, в которых время пуска равно времени нажатия на двухпозиционную кнопку «Пуск». Пока оператор держит «Пуск» в позиции без фиксации, подключаются рабочий и пусковой конденсаторы. Как только оператор отпускает кнопку, она переходит в фиксированную позицию, и в схеме остается лишь рабочий конденсатор. Остановка двигателя производится кнопкой «Стоп». Кроме ручных пускателей могут использоваться релейные и электронные схемы.

Данный способ не применяется на практике для двигателей более 2,2 кВт из-за низкого КПД и большой емкости конденсаторов.

Двигатель с пусковой обмоткой

Конденсатор также используется в случае, когда двигатель имеет две обмотки – рабочую и пусковую. Рабочая обмотка подключается к питающему однофазному напряжению (220 В) напрямую. Пусковая обмотка имеет меньший ток и подключается через фазосдвигающей конденсатор. Совместно обе обмотки имеют такую конфигурацию, что формируют внутри статора вращающееся магнитное поле.

Емкость фазосдвигающего конденсатора обычно указывается на шильдике двигателя. На время пуска и разгона может применяться дополнительный конденсатор. Такой двигатель называют конденсаторным, и он предназначен для работы только в однофазной сети.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector