Як перетворити однофазну мережу в трифазну для підключення двигуна

Як перетворити однофазну мережу в трифазну для підключення двигуна

Трифазні електродвигуни в побуті і аматорській практиці приводять в дію самі різні механізми - циркулярну пилку, електрорубанок, вентилятор, свердлильний верстат, насос. Найчастіше використовуються трифазні асинхронні двигуни з коротко- замкненим ротором. На жаль, трифазна мережа в побуті - явище вкрай рідкісне, тому для їх живлення від звичайної електричної мережі любителі застосовують:

♦ фазосдвігающій конденсатор, що не дозволяє в повному обсязі реалізувати потужність і пускові характеристики двигуна;

♦ тріністорние «фазосдвигающие» пристрою, які ще більшою мірою знижують потужність на валу двигунів;

♦ інші різні ємнісні або індуктивно-ємнісні фазо-зсувні ланцюга.

Але найкраще - отримати трифазну напругу з однофаз-ного за допомогою електродвигуна, що виконує функції генера-тора. Розглянемо схеми, що дозволяють, маючи однофазне змінну напругу, отримати дві відсутні фази.

Будь-яка електрична машина оборотна: генератор може слу-жити двигуном, і навпаки.

Ротор звичайного асинхронного електродвигуна після випадкового відключення однієї з обмоток продовжує обертатися, причому між висновками відключеною обмотки є ЕРС. Це явище дає мож-ливість використовувати трифазний асинхронний електродвигун для перетворення однофазного напруги в трифазне.

Схема № 1. Наприклад, звичайний трифазний асинхронний електро-тродвігатель з короткозамкненим ротором для цього застосував С. Гуров (с. Іллінка Ростовської обл.). У цього двигуна так же, як і у генератора, є: ротор; три статорні обмотки, зсунуті в про-просторі на кут 120 °.

Подамо на одну з обмоток однофазну напругу. Ротор дві-гатель не зможе самостійно почати обертання. Йому необхідно будь-яким способом дати початковий поштовх. Далі він буде обертатися за рахунок взаємодії з магнітним полем однієї обмотки статора.

Магнітний потік ротора наведе ЕРС індукції в двох інших статорних обмотках, т. Е. Відсутні фази будуть відновлені.

Ротор можна змусити обертатися, наприклад, за допомогою устрій-ства з пусковим конденсатором. До речі, його ємність не обов'язково повинна бути великою, так як ротор асинхронного перетворювача приводиться в рух без механічного навантаження на валу.

Один з недоліків такого перетворювача - неоднакові фазні напруги, що призводить до зниження-нию ККД самого перетворювача і двигуна-навантаження.

Якщо доповнити пристрій авто-трансформатором відповідної потужності, включивши його, як показано на рис. 1, можна домогтися приблизи-ного рівності фазних напруг, перемикаючи відводи. Як муздрамтеатру автотрансформатора був використаний статор несправного електродвигуна потужністю 17 кВт. Обмотка - 400 витків емальований-ного проводу перетином 4-6 мм 2 з відводами після кожних 40 витків.

Мал. 1. Принципова схема перетворювача

Як електродвигунів перетворювачів краще вико-ти «тихохідні» двигуни (до 1000 об / хв.).

Вони дуже легко запускаються, ставлення пускового струму до робо-чого у них набагато менше, ніж у двигунів з частотою обертання 3000 об / хв. а отже, «м'якше» навантаження на мережу.

Потужність двигуна, використовуваного в якості перетворювача, повинна бути більше, ніж підключається до нього електроприводу. Першим завжди слід запускати перетворювач, а потім під-ключать до нього споживачі трифазного струму. Вимикають установку у зворотній послідовності.

Наприклад, якщо перетворювачем служить двигун на 4 кВт, мощ-ність навантаження не повинна перевищувати 3 кВт. Перетворювач потужно-стю 4 кВт, розглянутий вище і виготовлений С. Гуровим. викорис-зуется в його особистому господарстві вже кілька років. Від нього працюють пилорама, крупорушка, точильний верстат.

Схеми № 2-4. Під дією магнітного поля статора в короткозамкненою обмотці ротора асинхронного двигуна протікають струми, що перетворюють ротор в електромагніт з явно вираженими полю-самі, індукуючий напруга синусоїдальної форми в обмот-ках статора, в тому числі не підключених до мережі.

Зрушення фаз між синусоїда в різних обмотках залежить тільки від розташування останніх на статорі і в трифазному двигуні в точності дорівнює 120 °.

Основна умова перетворення асинхронного електродвигуна в перетворювач числа фаз - обертовий ротор.

Тому його слід попередньо розкрутити, наприклад, за допомогою на-гою звичайного фазосдвигающей конденсатора.

Ємність конденсатора розраховують за формулою:

де к = 2800, якщо обмотки двигуна з'єднані зіркою; к = 4800, якщо обмотки двигуна з'єднані трикутником; I ф - номінальний фазний струм електродвигуна, А; Uceті - напруга однофазної мережі, В.

Можна застосовувати конденсатори МБГО, МБГП, МБГТ К42-4 на робочу напругу не менше 600 В або МБГЧ К42-19 на напругу не менше 250 В.

Конденсатор потрібен тільки для пуску двигуна-генератора, потім його ланцюг розривають, а ротор продовжує обертатися, тому ємність фазосдвигающей конденсатора не впливає на якість генерованого трифазного напруги.

До обмоткам статора можна підключити трифазну навантаження. Якщо її немає, енергія живильної мережі витрачається лише на подолання тертя в підшипниках ротора (крім традиційних втрат в міді і залозі), тому ККД перетворень-зователя досить великий.

Мал. 2. Схема перетворювача, обмотки двигуна в якому з'єднані зіркою, з висновком від загальної точки (нейтраллю)

Мал. 3. Схема перетворювача обмотки двигуна в якому з'єднані зіркою без нейтралі

Мал. 4. Схема перетворювача; обмотки двигуна в якому поєднані трикутником

У всіх випадках двигун. запускали, натиснувши на кнопку SB 1 і утримуючи її протягом 15 С, поки частота обертання ротора не досягне номінальної. Потім заступники-кали вимикач SA 1, а кнопку відпусто-скали.

Схеми № 5. Зазвичай кінці обмо-ток асинхронного трифазного елек-тродвігателя виведені на трьох- або шестіклеммную колодку. Якщо колодка трехклеммная, значить, фазні статорні обмотки з'єднані зіркою або трикутником. Якщо ж вона шестіклеммная, фазні обмотки не підключені один до одного (Я. Шаталов. П. Ірба Горловкаого краю).

В останньому випадку важливо правильно їх поєднати. При включе-ванні зіркою однойменні висновки обмоток (початок або кінець) сле-дует об'єднати в нульову точку. Для того щоб з'єднати обмотки трикутником, необхідно:

♦ кінець першої обмотки з'єднати з початком другої;

♦ кінець другої - з початком третьої;

♦ кінець третьої - з початком першої.

А як бути, якщо висновки обмоток електродвигуна не маркується-вани?

Тоді поступають таким чином. Омметром визначають три обмотки, умовно позначивши їх I. II і III. Щоб знайти початок і кінець кожної з них, дві будь-які з'єднують послідовно і подають на них змінну напругу 6-36 В. До третьої обмотці підключають вольтметр змінного струму (рис. 5).

Мал. 5. Схема підключення вольтметра для визначення обмоток

Наявність змінної напруги свідчить про те, що обмотки I і II включені згідно, а відсутність напруги - зустрічно. В останньому випадку висновки однієї з обмоток слід поміняти місцями. Після цього відзначають початок і кінець обмоток I і II (однойменні висновки обмоток I і II на рис. 5 відзначені точками). Щоб визначити початок і кінець обмотки III, міняють місцями обмотки, наприклад, II і III, і за описаною вище методикою повторюють вимірювання.