Загрузка...Как переделать трехфазный двигатель на однофазный
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети без потери мощности
Как известно, при включении трёхфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть, по распространенным конденсаторным схемам: «треугольник», или «звезда», мощность двигателя используется только наполовину (в зависимости от применяемого двигателя).
Кроме того, затруднён запуск двигателя под нагрузкой.
В предлагаемой статье описан метод подключения двигателя без потери мощности.
В различных любительских электромеханических станках и приспособлениях чаще всего используются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. К сожалению, трехфазная сеть в быту — явление крайне редкое, поэтому для их питания от обычной электрической сети любители применяют фазосдвигающий конденсатор, что не позволяет в полном объеме реализовать мощность и пусковые характеристики двигателя. Существующие же тринисторные «фазосдвигающие» устройства еще в большей степени снижают мощность на валу двигателей.
Вариант схемы устройства запуска трехфазного электродвигателя без потери мощности приведен на рис. 1.
Обмотки двигателя 220/380 В соединены треугольником, а конденсатор С1 включен, как обычно, параллельно одной из них. Конденсатору «помогает» дроссель L1, включенный параллельно другой обмотке. При определенном соотношении емкости конденсатора С1, индуктивности дросселя L1 и мощности нагрузки можно получить сдвиг фаз между напряжениями на трех ветвях нагрузки, равный точно 120°.
На рис. 2 приведена векторная диаграмма напряжений для устройства, представленного на рис. 1, при чисто активной нагрузке R в каждой ветви. Линейный ток Iл в векторном виде равен разности токов Iз и Ia, а по абсолютному значению соответствует величине Iф√3, где Iф=I1=I2=I3=Uл/R — фазный ток нагрузки, Uл=U1=U2=U3=220 В — линейное напряжение сети.
К конденсатору С1 приложено напряжение Uc1=U2, ток через него равен Ic1 и по фазе опережает напряжение на 90°.
Аналогично к дросселю L1 приложено напряжение UL1=U3, ток через него IL1 отстает от напряжения на 90°.
При равенстве абсолютных величин токов Ic1 и IL1 их векторная разность при правильном выборе емкости и индуктивности может быть равной Iл.
Сдвиг фаз между токами Ic1 и IL1 составляет 60°, поэтому треугольник из векторов Iл, Iс1 и IL1 — равносторонний, а их абсолютная величина составляет Iс1=IL1=Iл=Iф√3. В свою очередь, фазный ток нагрузки Iф=Р/ЗUL, где Р — суммарная мощность нагрузки.
Иными словами, если емкость конденсатора С1 и индуктивность дросселя L1 выбрать такими, чтобы при поступлении на них напряжения 220 В ток через них был бы равен Ic1=IL1=P/(√3⋅Uл)=P/380, показанная на рис. 1 цепь L1C1 обеспечит на нагрузке трехфазное напряжение с точным соблюдением сдвига фаз.
Как меняется мощность 3-фазного электродвигателя при подключении его в сеть 220 Вольт?
При подключении 3-х фазного двигателя в однофазную сеть 220 вольт при изменении подключения звездой на треугольник, как изменяется его мощность? И мощность какого двигателя будет больше 3-х фазного (переподключенного) или однофазного ? При одной и той же мощности указанной на двигателе. Спасибо.
Комментарии и отзывы
Ребята, 21й век на дворе. Берите частотный преобразователь и подключайте хоть в одну фазу, хоть в три.
конденсатор нужен. будет работать.
умножаем мощность корень из 3х он примерно 1,73 и получаем примерную мощность при 220вольтах
При отключении электродвигателя могли привариться контакты контактора. причем — не все. Таким образом, двигатель остался в работе на двух фазах. Но отсутствие защиты по обрыву фазы удивляет. Маленькая вспомогательная релюшка контроля фаз должна стоять обязательно. Правда, при приваривании контактов она не помогла бы. Но почему не сработала защита? Не выбило автомат? У вас там все в плачевном состоянии?
Смотря, что вы подразумеваете под подключением трехфазного двигателя в однофазную сеть? Никакой трехфазный двигатель не будет работать, если вы подключите его на ту единственную фазу, которая присутствует в бытовой цепи 220В, ротор попросту не будет вращаться, так как нет никакой смены электромагнитного потока в обмотках электрической машины. Поэтому чтобы трехфазный двигатель хоть как-то начал вращаться в однофазной сети, нужно сместить угол сдвига фаз как минимум для двух обмоток. Но при этом полноценной работы, само собой, не будет, двигатель не реализует свою номинальную мощность, поэтому для нормальной работы трехфазного двигателя от однофазной сети нужно обеспечить сдвиг фаз, как в трехфазной цепи, а это не так просто.
Поэтому главный вопрос к вам – какую сеть вы обеспечили для трехфазного двигателя, если она полноценная, то и электрическая машина при соединении обмоток треугольником реализует свою номинальную мощность. Соответственно, хоть трехфазный двигатель, хоть однофазный с одинаковой номинальной мощностью будут равнозначными. Если вы используете для трехфазного двигателя питание, которое значительно отличается от картины в трехфазной сети, то мощность переподключенной электрической машины будет значительно ниже, чем у стандартного однофазного двигателя. Да и условия такой работы существенно снизят срок эксплуатации трехфазного устройства, поэтому куда выгоднее использовать двигатель по назначению: однофазный – для однофазной сети, трехфазный – для трехфазной.
Трехфазный двигатель в однофазную сеть: 7 доступных способов
Домашнему мастеру часто приходится возиться с самодельными станками и механизмами, значительно облегчающими работу. Для этих целей используют трехфазный двигатель, подключаемый в однофазную сеть своими руками.
Однако не всегда умельцы добиваются желаемого успеха, а в отдельных случаях они терпят разочарование. Чтобы избежать подобных ошибок рекомендую прочитать материал этой статьи.
Вы узнаете не только технологию работу, но и те трудности, которые сопровождают каждый их семи методов.
Как работает трехфазный двигатель
Изначально его создают для вращения от трех симметрично расположенных в пространстве магнитных потоков, создаваемых протекающими по обмоткам токами от фазных или линейных напряжений сети 380 вольт.
Их в энергетике принято представлять графически: векторными диаграммами.
Другие математические описания, включая методы комплексных чисел, применяются специалистами расчетчиками.
Обмотки трехфазного двигателя в заводском исполнении могут быть собраны по схемам:
Более подробно с этой информацией можно отдельно ознакомиться в статье об однофазном подключении трехфазного двигателя . Надеюсь, что вам будет понятно ее изложение.
При таком подключении двигатель работает с минимальными потерями энергии, имеет лучший КПД. Ведь на этот режим он спроектирован, рассчитан и создан.
Когда трехфазный электродвигатель включают в однофазную сеть, то потери его мощности неизбежны . Они могут превышать 50% или даже больше. Это надо всегда учитывать.
Самый простой способ запуска
Если обмотки собраны в треугольник и на два любых вывода подать напряжение 220 вольт, то можно раскрутить ротор простым шнуром. Обмотав его вокруг вала, а затем резко дернув за свободный конец.
Метод не очень эффективный, но иногда он может пригодиться. Потери мощности здесь большие. Им пользуются очень редко.
Способ №2: конденсаторный запуск схемы звезда
Обмотки собирают концами на одной клемме — нейтрали, а началами выводят на калымную колодку для подключения питающих кабелей.
Напряжение 220 подают через две группы конденсаторов:
1. рабочую, сдвигающую ток относительно вектора подводимого напряжения на 90 угловых градусов;
2. пусковую, кратковременно облегчающую раскрутку ротора при начале запуска.
Способ №3: конденсаторный запуск схемы треугольника
Технология сборки обмоток отличается от предыдущего метода: они чередуются соединением начала одной с концом последующей.
Для запуска двигателя также подбираются рабочие и пусковые конденсаторы. Они рассчитываются по эмпирическим формулам и должны выдерживать увеличенное линейное напряжение. Минимальная величина должна быть не менее 500 вольт. Иначе возможен их пробой.
Эти две схемы конденсаторного запуска по системе звезды или треугольника являются самыми популярными и доступными.
Способ №4: без конденсаторный запуск трехфазного двигателя
По этой методике создается электронный ключ, который осуществляет сдвиг фазы тока в одной из подключений обмотке на угол φ.
За счет фазового сдвига происходит приложение вращающего момента к ротору, он начинает вращение.
Электронные ключи и способы подключения обмоток могут значительно отключаться. Варианты включения такой схемы показаны ниже.
Более подробно с описанием подобных устройств рекомендую ознакомиться в моей статье о работе трехфазного двигателя в однофазной сети без конденсаторного запуска.
Там рассмотрены три схемы запуска по разным технологиям. Основной недостаток их — потери энергии до 70% от начальной мощности.
Способ №5: индуктивно-емкостной преобразователь
Специальная схема подключения напряжения позволяет сдвигать токи в трех обмотках разными способами:
1. вперед на 90 градусов — за счет включения конденсаторов в одной;
2. назад на 90 градусов — индуктивным сопротивлением дросселя во второй;
3. оставить без изменения подключением активного резистора в третьей.
Схема отличается хорошим преобразованием приложенной мощности, относительно высоким КПД двигателя. Ее основной недостаток —сам преобразователь потребляет примерно столько же энергии, как и электродвигатель.
По этой причине она экономически не выгодна, да и монтаж индуктивно-емкостного преобразователя с резистором не так уж прост.
Я ее описал в статье по первой ссылке. Можете познакомиться более подробно.
Генератор из асинхронного двигателя своими руками: от А до Я
Идея иметь автономной источник электрической энергии и не зависеть от стационарной государственной сети волнует умы многих жителей сельской местности.
Реализовать ее довольно просто: нужен трехфазный асинхронный электродвигатель, который можно использовать даже со старого, списанного промышленного оборудования.
Генератор из асинхронного двигателя своими руками делается по одной из трех схем, публикуемых в этой статье. Он будет бесплатно и надежно преобразовывать механическую энергию в электричество.
Как подобрать электродвигатель
Чтобы исключить ошибки на стадии проекта необходимо уделить внимание конструкции приобретаемого двигателя, а также его электрическим характеристикам: потребляемой мощности, величине напряжения питания, числу оборотов ротора.
Асинхронные машины обратимы. Они способны работать в режиме:
· электродвигателя, когда на них подается внешнее напряжение;
· или генератора, если их ротор вращает источник механической энергии, например, водяное либо ветряное колесо, двигатель внутреннего сгорания.
Обращаем внимание на заводскую табличку, конструкцию ротора и статора. Учитываем их особенности при создании генератора.
Что надо знать о конструкции статора
У него на общем сердечнике магнитопровода намотаны три изолированных обмотки для питания от каждой фазы напряжения.
Их подключают одним из двух способов:
1. Звездой, когда все концы собраны в одну точку. На 3 начала и общий вывод концов подается напряжение по четырем проводам.
2. Треугольником — конец одной обмотоки подключен к началу другой так, что схема собрана кольцом и из нее выходят всего три провода.
Более подробно эта информация изложена в статье моего сайта о подключении трехфазного двигателя в бытовую однофазную сеть .
Особенности конструкции ротора
На нем тоже создан магнитопровод и три обмотки. Они соединяются одним из двух способов:
1. через контактные выводы у двигателя с фазным ротором;
2. накоротко замкнуты алюминиевой вставкой в конструкцию беличьего колеса — асинхронные машины.
Нам нужен ротор короткозамкнутый. Все схемы разработаны для него.
Конструкцию фазного ротора тоже можно использовать в качестве генератора. Но ее придется переделать: просто шунтируем все вывода между собой закоротками.
Как учесть электрические характеристики двигателя
На работу генератора повлияют:
1. Диаметр провода обмотки. От него напрямую зависит нагрев конструкции и величина приложенной мощности.
2. Расчетная скорость вращения ротора, указываемая числом оборотов.
3. Способ соединения обмоток в звезду или треугольник.
4. Величина потерь энергии, определяемая КПД и косинусом φ.
Их смотрим на табличке или вычисляем косвенными методами.
Как заставить электродвигатель перейти в режим генератора
Необходимо выполнить два действия:
1. Раскрутить ротор от источника посторонней механической мощности.
2. Возбудить в обмотках электромагнитное поле.
Если с первым пунктом все понятно, то для второго достаточно подключить к обмоткам батарею конденсаторов, создав емкостную нагрузку определенной величины.
Для этого вопроса разработано несколько вариантов схем.
Полная звезда
Конденсаторы включают между каждой парой начал обмоток.
Упрощенная звезда
В этой схеме пусковой и рабочий конденсаторы подключаются своими выключателями.
Схема треугольника
Конденсаторы включены параллельно каждой обмотке. На выходных клеммах создается линейное напряжение 220 вольт.
Какие нужны номиналы конденсаторов
Проще всего использовать бумажные конденсаторы с напряжением от 500 вольт и выше. Электролитические модели лучше не применять: они могут закипеть и взорваться.
Формула определения емкости имеет вид: С=Q/2π∙f∙U2.
В ней Q — реактивная мощность, f — частота, U — напряжение.
Подбор конденсаторов облегчает таблица.
Условия эксплуатации
На безопасность работы генератора влияют:
· установка в схему измерительных приборов тока и напряжения фаз;
· работа схемы резервирования;
· оптимальный выбор системы фазных и линейных напряжений;
· подключение потребителей без перегрузок оборудования;
· контроль рабочей частоты.
Более подробно эта информация рассмотрена специальной статьей на моем сайте . Приглашаю ознакомиться и задать вопросы в разделе комментариев.
Посмотрите видеоролик Ильи Петровича по этой теме и прочитайте комментарии к нему. Там много полезной информации. Относитесь критически.