Подключение асинхронных двигателей

Определение одноименных выводов асинхронного двигателя. Необходимость в этой операции возникает, когда нарушена маркировка выводов обмоток электродвигателя. В литературе описаны два способа выполнения такой операции:

1)На одну обмотку подают постоянный ток, а ко второй обмотке подключают милливольтметр и следят за направлением отклонении его стрелки. Однако такой способ сложно использовать с цифровыми мультиметрами ввиду их низкого быстродействия. 2)Производят включение двух обмоток последовательно и измеряют напряжение на третьей обмотке двигателя с помощью лампы.

Определение одноименных выводов асинхронного двигателя

Дело в том, что подача сетевою напряжения на обмотки не работающего двигателя может вызвать большой сетевой ток. Поэтому предлагаем решить задачу поиска одноименных выводов двигателя другими способами. Новые способы расширяют возможности выбора. Первый способ На рис. 1три обмотки соединены в звезду произвольным образом. На одну из обмоток подается сетевое напряжение. При непосредственном включении в сеть переменного тока его величина ограничивается пампой накаливания, сопротивлением последовательно включенною паяльника, ТЭН, утюга, резистора, конденсатора, дросселя от люминесцентного светильника и т.п. Возможно подключение обмотки через понижающий трансформатор рис.1).

Измеряется напряжение на сетевой и другой обмотке, а также суммарное напряжение на двух обмотках. Если сетевая и другая обмотки соединены одноименными выводами, то напряжение на двух обмотках равно сумме напряжений но каждой из обмоток. В противоположном случае - разности. При наиболее частом соединении обмоток звездой и шести выводах такое измерение проводят без разьединения обмоток.

Пример реальных измерений

Использовалось произвольное соединение выводов - двигатель мощностью 22 кВт. Полученные при измерениях цифры показаны на рис. 1. Второй пример. Две обмотки двигателя, амперметр и лампочку включают последовательно |рис.2). Измеряют ток при двух вариантах соединения. Соединению одноименных выводов соответствует больший ток.   Иногда (при   мощности   несколько киловатт) о величине тока можно судить по накалу пампы. Аналогично (как в схеме рис. 1) можно использовать понижающий трансформатор. Пример реальных измерений сопротивлений приведен в табл.1 Разница между двумя способами соединения двух обмоток (фаз) между собой будет более значительной, если рассчитать индуктивное сопротивление.

Третий способ - разновидность предыдущего способа. Он состоит в замере индуктивности одной обмотки, а затем двух включенных последовательно. Это производится прибором для замера индуктивности. Многие мультиметры также позволяют это сделать. Пример реальных измерений приведен в табл.2. Для синхронного двигателя замеры проведены для двух положений ротора, обеспечивающих максимальное и минимальное значения индуктивностей. Сделано это для подтверждения правильности приема, т.е. подобное определение маркировки выводов можно проводить при любом положении ротора.

Если принципы, изложенные выше, забыть и использовать наоборот, то это легко обнаружится. После определения маркировки следует сменить базовую обмотку и провести повторную проверку. Если в подходе была заложена ошибка, то она выявится при повторной проверке. 

Использование сборки конденсаторов для запуска электродвигателя

Схему подключения электролитических конденсаторов (ЭК) методом сборки (соединение отрицательными выводами), я использую давно, с диодами и без диодов. С диодами, ЭК работают в более облегченном режиме и меньше нагреваются. Поэтому исключать их из схемы нежелательно, но при их отсутствии можно обойтись и без них.

Сборку ЭК применяю в особых случаях: у нее свои преимущества и недостатки. Следует помнить, что общая емкость двух одинаковых ЭК, соединенных в сборку равна половине одною из них. А об этом многие забывают. Правда рабочее напряжение при этом удваивается. Сборка ЭК хороша тем, что в ней конденсаторы работают как бы на сниженном вдвое напряжении, меньше подвержены тепловой нагрузке, что намного продляет их срок службы . Но ЭК с напряжением 250 В и выше можно подключать к ЭД

непосредственно, без сборки. А вот для продления их ресурса работы можно подключить RD цепочку. Используется Д1 - типа Д226Б ,КД226Б..Д1 и R1 резистор мощностью 0,5...1 Вт с номиналом 50...100 кОм (рис.3). При запуске она шунтируется пусковой кнопкой и после разгона ЭД ЭК заряжается и восстанавливает свой оксидный слой.

Комплектовать сборку нужно двумя одинаковыми по емкости и напряжению ЭК- только при этом условии сборка будет служить долго и безотказно. А вот при параллельном соединении ЭК в пусковую батарею (рис.2) емкость может быть  разной, а рабочее напряжение ЭК должно быть одинаковым. Иначе ЭК с более низким напряжением будет греться и быстро выйдет из строя. И еще: правильно выбирайте схему соединения обмоток двигателя в зависимости от предполагаемого механизма . Это часто приходится делать опытным путем. Если соединение 'треугольник' не может разогнать двигатель применяйте схему 'разорванная звезда' рис.4, со сборкой из ЭК на рабочее напряжение 450 В. ЭК с более низким рабочим напряжением не подходят.

Если и это не поможет то нужно использовать схему запуска с помощью переключения обмоток ЭД из 'треугольника' на 'звезду' для разгона, а потом на 'треугольник' для работы. В качестве переключателя можно использовать реверсный магнитный пускатель ПМЕ-041 в паре с ПНВС. Этот вариант наиболее подходит для ЭД большой мощности - 2,8...5,5кВт. И еще: при любом соединении обмоток ЭД кроме пусковых ЭК желательно добавить в схему и рабочие фазосдвитающие конденсаторы типа МБГЧ, МБГП, с рабочим напряжением 400...600В, пусть даже их емкость будет в 3...4 раза меньше расчетной. Это значительно улучшит работу АД при переменных нагрузках {например, в деревообратывающем станке, корнерезка.). При этом уменьшатся вибрации, гудение, нагрев.

Выбор разных схем соединения обмоток двигателя

Предположим, имеется АД мощностью 300 Вт, и выводы его обмоток подключены 'треугольником' (рис.3). Такой двигатель без нагрузки успешно запустится от одного ЭК номиналом 40мкФ*250...450 В, включенного непосредственно в цепь (рис.2). В тоже время для получения эквивалентной емкости (40 мкФ) от диодно-конденсаторной сборки (рис.1), нужно 4 штуки ЭК номиналом по 40 мкФ-250 В. Поэтому, если ЭД малой мощности запускается быстро, и используемые электролитические конденсаторы имеют рабочее напряжение не ниже 250 В, то делать сборку нет смысла. А вот если мощность ЭД превышает 1..,1,5кВт, или он тяжело запускается (разгон длится 3...5 сек.), то тогда нужно использовать диодно-конденсаторную сборку. И еще сборку ЭК целесообразно использовать при схеме соединения ЭД 'разорванная звезда* (рис.4). Эта схема дает наибольший крутящийся момент при запуске ЭД но ЭК нужно брать с рабочим напряжением не менее 450 В и соединять как показано на рис.4. На практике установлено: с помощью этой схемы АД мощностью 1,1 кВт 1 400об/мин при натянутом ремне под нагрузкой запускает самодельный компрессор от автомобиля ЗИЛ. Рабочие фазосдвигающие конденсаторы используются бумажные, например, типа МБГП, 40мкФ*б00В. Пусковая сборка должна иметь емкость 120 мкФ. Можно использовать 12 штук конденсаторов типа КЕ-2М номиналом 40мкФ*450 В. Для этого соединения наличие рабочих конденсаторов обязательно.

Надежный запуск асинхронного электродвигателя

Схема, показанная на рис.1, впервые попалась мне на глаза на страницах журнала "Радио" Экспериментальная проверка ее в те годы для пуска трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети дала положительный результат. Использовался электродвигатель типа АОЛ-12/4 мощностью 180 Вт на напряжение 220/380 В и ток 1,04/0,6 А, 1400 об/мин. Обмотки АД соединялись треугольником при напряжении однофазной сети 220 В, так как в этом случае к фазе двигателя подводится полное напряжение сети, в отличии от соединения обмоток звездой, что обеспечивало больший крутящий момент на валу машины. В связи с тем, что двигатель запускался без нагрузки на валу, достаточно было использовать в качестве пусковой емкости рабочую, которая, как известно, в 2-3 раза меньше пусковой, с последующим ее отключением по окончании пуска.

По расчетам емкость рабочего конденсатора равнялась около 12 мкФ. В связи с чем в сборке использовались два конденсатора емкостью по 20 мкФ. Конденсаторы были зашунтированы резисторами R1=R2 типа МЛТ-1 сопротивлением по 200 кОм диоды типа Д226Б. При подаче на АД напряжения 100 В (от ЛАТРа) он легко запускался, при этом напряжение на каждом конденсаторе составляло 80 В, а величина тока в цепи сборки - 0,3 А. При номинальном напряжении на двигателе (220 В) напряжение на каждом конденсаторе составляло 160 В, а ток в цепи сборки - 0,76 А, т.е. превышал номинальный. По окончании пуска сборка отключалась с помощью пускателя ПНВС, который широко применяется в стиральных машинах. Продолжительность включения сборки определяется промежутком времени между моментом нажатия и отпускания кнопки "Пуск" пускателя ПНВС, т.е. целиком зависит от оператора. Кратность пускового тока сборки равнялась примерно 1,5. При мощности АД 300 Вт, на которую указывает в своем письме читатель В.В. Дубровный, и напряжении двигателя 220/380 В обмотки статора его необходимо соединить треугольником. Рабочую емкость при этом рассчитывают по формуле:

Ср=66хРном=66х0,3-20 (мкФ),

где Рном - номинальная мощность двигателя, кВт. Следовательно, при пуске АД без нагрузки необходимо установить в сборку два конденсатора емкостью по 40 мкФ. Если АД запускается под нагрузкой, то дополнительно необходимо установить пусковой конденсатор, емкость которого определяют по формуле:

Сп=2...3Ср=40...60 (мкФ),

т.е. около 50 мкФ. Так как в ответах Ю. Бородатого и Н. Горейко [3, 4] в схемах пуска рабочая емкость отсутствует, то найденная пусковая емкость должна быть увеличена на величину рабочей, т.е. на 20 мкФ, что составит 70 мкФ. Следовательно, емкость одного конденсатора сборки должна составлять 140...150 мкФ. Кроме того, необходимо помнить, что электролитические конденсаторы при долгом хранении "усыхают", их параметры "уходят" от номинальных в сторону уменьшения емкости. Относительно схемы, показанной на рис.4 в [4], можно сказать, что в ней ничего особенного нет. Она представляет собой динамический фазовращатель и опубликована в журнале "Электрик" [7]. Однако автор не сторонник использования конденсаторов в качестве фазосмещающих элементов, как показано в ответах Ю. Бородатого и Н. Горейко [3, 4], по следующим причинам. Во-первых, конденсаторы используются в силовых цепях, т.е. в схемах первичной коммутации, а это снижает надежность работы пускового устройства. Во-вторых, относительно велика емкость конденсаторов пусковой цепочки, которая возрастает с увеличением мощности запускаемого двигателя. Начиная с некоторой мощности, применение такого способа пуска двигателей уже экономически не оправдывается из-за относительно высокой стоимости конденсаторов. По литературным данным, предельной мощностью конденсаторного двигателя общего назначения принимается номинальная мощность 1,5 кВт, которая обозначается на щитке АД. В третьих, относительно велики масса и габариты пускового устройства, которые также зависят от мощности АД, с увеличением которой они значительно возрастают. На рис.2 показана схема пускового устройства, которое относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов. Предлагаемое техническое решение свободно от указанных выше недостатков и защищено авторским свидетельством [8]. Электропривод переменного тока содержит однофазный асинхронный электродвигатель. Пусковая обмотка "П" и рабочая обмотка "Р" АД одними выводами соединены между собой и через замыкающий контакт выключателя SA. Обмотки предназначены для подключения к одному зажиму однофазного источника питания. Однофазный мостовой выпрямитель VD1, выводы 1 и 2 по переменному току которого соединены с другими выводами пусковой и рабочей обмоток "П" и "Р" соответственно. Параллельно соединенные между собой конденсатор С1 и резистор R1, одни выводы которых соединены с коллектором транзистора VT1 и с положительным выводом 3 по постоянному току однофазного мостового выпрямителя, отрицательный вывод 4 по постоянному току которого соединен с эмиттером транзистора VT1 и анодом диода VD2, катод которого соединен с другими выводами конденсатора С1 и резистора R1 и через второй резистор R2 соединен с базой транзистора VT1, другой вывод рабочей обмотки "Р" предназначен для подключения к другому зажиму однофазного источника питания.

Работа устройства

При включении электродвигателя контактом выключателя SA протекает ток через рабочую обмотку "Р" и оказываются под напряжением выводы коллектор-эмиттер транзистора VT1. Этот транзистор включен в диагональ по постоянному току однофазного мостового выпрямителя VD1. В результате по цепи его управления через конденсатор С1, второй резистор R2, базу-эмиттер течет ток. Транзистор открывается, замыкая выводы 3 и 4 выпрямителя VD1, и пусковая обмотка "П" обтекается переменным током. Конденсатор С1 обеспечивает фазовый сдвиг между токами пусковой и рабочей обмоток, в результате чего двигатель запускается. По окончании заряда конденсатора С1 транзистор закрывается, и протекание тока через пусковую обмотку "П" прекращается. Пуск двигателя окончен. При отключении двигателя выключателем SA конденсатор О разряжается на резистор R1, транзистор и диод VD2. Схема управления готова к повторному пуску.Электронное управление пуском позволяет снизить ток пусковой обмотки, что повышает надежность электропривода. При этом улучшаются массогабаритные показатели устройства за счет уменьшения величины емкости конденсатора, через который протекает небольшой по величине ток управления транзистора. Расширяется область применения устройства, которое может быть использовано для машин большей мощности, благодаря электронному управлению пуском.

Детали

В качестве переключателя SA можно применить любой, подходящий по току и напряжению. Диоды VD 1 для двигателей мощностью до 600 Вт - диодные блоки КЦ402А, Б - КЦ405А, Б на напряжение 500...600 В и ток 1 А или четыре диода типа КД202 с буквенными индексами М, Н, Р. Конденсатор С1 время задающей цепочки - любой электролитический емкостью 10... 15 мкФх400 В. Его величину подбирают по необходимому времени пуска. В авторском варианте транзистор VT1 типа КТ809А на ток 3 А и напряжение 400 В. Возможно использование составного транзистора, что позволит уменьшить емкость конденсатора. Диод VD2 типа Д226Б (КД226) желательно заменить германиевым типа Д7Г, Д, Е, Ж. Резистор R1 типа МЛТ-1 50... 100 кОм, R2 - МЛТ-1 500 Ом.

Литература

1.Бородатый Ю. Запуск асинхронных двигателей// Электрик. - 2002. - №7. - С.2-3.

2.Маньковский А.Н. О включении электродвигателей в однофазную сеть//Электрик. - 2004. - №1. - С.5-6.

3.Бородатый Ю. Ответ на письмо читателя// Электрик. - 2005. - №7. - С.39.

4.Горейко Н. Надежный запуск двигателя// Электрик. -2006.- №1-2..-С.51.

5.Портала О.Н. //Электрик. - 2003.-№11.-О.

6.Каткова Н., Молов Н. Электролитический конденсатор в цепи переменного тока//Радио. - 1973. - №3. - G52.

7.Коломойцев К.В. Бесконтактное отключение пусковой обмотки электродвигателя//Электрик. - 2002. - №7. - СЗ.

8.Авторское свидетельство СССР №1385214, кл. 1/42, заявл. 13.05.86.

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5