Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Téměř každý člověk narazil na asynchronní motor. Jsou instalovány ve velkém počtu domácích spotřebičů a pracovních nástrojů. Některé motory jsou však připojeny pouze pomocí třífázového drátu.

Asynchronní motory jsou spolehlivé a praktické motory, které se používají všude. Mají nízký hluk a mají dobrý výkon. Tento článek vám ukáže základní principy třífázových elektromotorů, schéma připojení k síti 220V a různé triky při práci s nimi.

Co je to třífázový proud?

Většina indukčních motorů je napájena třífázovou sítí, proto nejprve zvážíme koncept třífázového proudu. Třífázový proud nebo třífázový systém elektrických obvodů je systém sestávající ze tří obvodů, ve kterých elektromotorické síly (EMF) stejné frekvence působí, posunuté ve vzájemných fázích o 1/3 periody (φ = 2π / 3) nebo 120 °.

Většina výrobních generátorů je založena na třífázové generaci proudu. Ve skutečnosti používají tři alternátory, které jsou umístěny vzájemně vůči sobě v úhlu 120 °.

Obvod se třemi generátory naznačuje, že z tohoto zařízení bude na výstupu 6 vodičů (dva pro každý alternátor). V praxi je však zřejmé, že domácí a průmyslové sítě přicházejí ke spotřebiteli ve formě tří vodičů. To se provádí za účelem úspory kabeláže.

Cívky generátorů jsou zapojeny tak, že výstupem jsou 3 dráty, nikoli 6. Také toto spínání vinutí generuje proud 380 V, namísto obvyklých 220 V. Je to taková třífázová síť, na kterou jsou všichni uživatelé zvyklí.

INFO: První třífázový proudový systém na šesti drátech vynalezl Nikola Tesla. Později to vylepšil a vyvinul M.O. Dolivo-Dobrovolsky, který nejprve navrhl čtyř a třívodičový systém, a také provedl řadu experimentů, kde odhalil řadu výhod tohoto přepínání.

Většina indukčních motorů pracuje na třífázové síti. Podívejme se podrobněji na uspořádání těchto jednotek.

Indukční motorové zařízení

Začněme s vnitřní architekturou motoru. Externě se třífázové indukční motorové zařízení prakticky neliší od ostatních elektrických motorů. Snad jediný rozdíl, který upoutá vaše oko, je silnější napájecí kabel. Hlavní rozdíly jsou skryty před očima spotřebitele pod kovovým krytem motoru.

Po otevření ovládací skříňky (místo, kam vedou napájecí kabely) můžete vidět 6 drátových vstupů. Jsou spojeny dvěma způsoby, podle toho, jaké vlastnosti musíte z tohoto motoru získat. Podrobnosti o přepínání třífázových asynchronních motorů budou popsány níže.

Po odstranění ochranného kovového krytu uvidíte pracovní část motoru. Skládá se z:

  • hřídel;
  • ložiskové jednotky;
  • stator;
  • rotor.

Hlavními součástmi motoru jsou stator a rotor. Řídí motor.

Pojďme analyzovat strukturu těchto komponent u třífázového asynchronního motoru:

  1. Stator. Má tvar válce, obvykle sestávajícího z ocelových plechů. Podél listů jsou podélné drážky, ve kterých jsou vinutí statoru vyrobena z navíjecího drátu. Osy každého vinutí jsou umístěny vzájemně vůči sobě v úhlu 120 °. Konce vinutí jsou spojeny metodou trojúhelníku nebo hvězdy.
  2. Rotor nebo jádro motoru. Toto je válcová sestava složená z kovových desek, mezi nimiž jsou umístěny hliníkové tyče. Na okrajích válce je struktura zkratována koncovými kroužky. Druhé jméno rotoru indukčního motoru je veverka klec. Ve vysoce výkonných motorech lze místo hliníku použít měď.

Nyní stojí za pochopení, na jakých principech je provozován asynchronní třífázový motor.

Principy činnosti třífázových asynchronních motorů

Třífázový asynchronní motor pracuje díky magnetickým polím, která se vytvářejí na vinutí statoru. Proudy procházející každým vinutím mají v časových a prostorových charakteristikách vzájemný posun 120 °. Celkový magnetický tok na třech obvodech je tedy rotační.

Na vinutí statoru je vytvořen uzavřený obvod. Interaguje s magnetickým polem statoru. Objeví se tedy počáteční točivý moment motoru. Snaží se otáčet rotorem ve směru rotace statorového magnetického pole. Časem se počáteční krouticí moment blíží hodnotě brzdného momentu rotoru, po kterém jej překročí a rotor se uvede do pohybu. V této chvíli dochází k posuvnému účinku.

INFO: Posuvné je hodnota, která ukazuje, kolik synchronní frekvence statorového magnetického pole je v procentech vyšší než rychlost rotoru.

Zvažte tuto možnost v různých situacích:

  1. Volno. Posuv je bez zatížení na hřídeli minimální.
  2. S rostoucí zátěží. Se zvyšujícím se statickým napětím roste množství skluzu a může dosáhnout kritické hodnoty. Pokud motor přesáhne tento ukazatel, motor se může „převrátit“.

Parametr skluzu je v rozsahu od 0 do 1. U univerzálních indukčních motorů je tento parametr 1-8%.

Když nastane rovnováha mezi elektromagnetickým momentem rotoru a brzdným momentem na hřídeli motoru, procesy kolísání hodnot přestanou.

Pokud nastane rovnováha mezi elektromagnetickým momentem způsobujícím rotaci rotoru a brzdným momentem vytvářeným zatížením na hřídeli, procesy změny hodnot se zastaví. Ukazuje se, že hlavním principem činnosti indukčního motoru je interakce rotujícího magnetického pole statoru a proudů indukovaných tímto magnetickým polem v rotoru. Je třeba mít na paměti, že točivý moment vzniká pouze v důsledku rozdílu ve frekvenci rotace magnetických polí na vinutí motoru.

Díky znalosti principu činnosti asynchronního třífázového motoru je možné jej spustit. V tomto případě stojí za zvážení několik možností připojení vinutí motoru.

Způsoby připojení vinutí indukčních motorů

Po uvolnění řídicí jednotky dvou jednoduchých asynchronních motorů můžete v každém z nich vidět 6 vodičů. Jejich přepínání se však může výrazně lišit.

V elektrotechnice je obvyklé spojovat vinutí třífázových asynchronních motorů dvěma způsoby:

  • hvězda;
  • trojúhelník.

Každý typ připojení ovlivňuje výkon motoru i jeho špičkový výkon. Uvažujme každou z nich zvlášť.

Metoda hvězd

Při tomto typu přepínání jsou všechny závěry pracovních vinutí spojeny jedním můstkem do jednoho uzlu. Nazývá se neutrální bod a označuje se písmenem „O“. Ukazuje se, že konce všech fázových vinutí jsou spojeny na jednom místě.

V praxi mají motory s hvězdicovou spojkou jemnější rozběh. Tato kombinace je vhodná například pro soustruhy nebo jiná zařízení, kde je vyžadován pomalý start. Tento motor však nemůže vyvinout maximální jmenovitý výkon.

Metoda trojúhelníku

Toto spínání zahrnuje sériové připojení konců fázových vinutí. Na vodičích vodičů to vypadá jako párové spojení každého vinutí. Ukazuje se, že konec jednoho vinutí jde na začátek druhého.

Motory s takovým navíjecím připojením začínají mnohem rychleji než motory spínané hvězdami. Současně mohou vyvinout maximální kapacitu poskytovanou výrobcem.

Třífázové asynchronní motory jsou konstruovány na základě jmenovitého napájecího napětí. Zejména jsou všechny domácí motory rozděleny do dvou kategorií:

  • pro sítě 220 / 127V;
  • pro sítě 380 / 220V.

Motory první skupiny jsou méně časté kvůli jejich slabým výkonovým charakteristikám. Nejčastěji se používají motory druhé skupiny.

DŮLEŽITÉ: Při přepínání vinutí motoru použijte pravidlo: pro nižší hodnoty napětí vyberte připojení metodou trojúhelníku, pro vysoké hodnoty - pouze hvězdnou metodou.

Někteří vášniví nadšenci šunky mohou určit schéma připojení motoru podle zvuku jeho spuštění. Obyčejný člověk se může dozvědět o způsobu spínání vinutí motoru několika způsoby.

Jak zjistit, v jakém obvodu jsou vinutí motoru připojena?

Způsob spínání vinutí motoru ovlivňuje jeho vlastnosti, avšak všechny připojovací svorky jsou pod ochranným krytem v řídicí jednotce. Jednoduše nejsou viditelné, ale nezoufají. Existuje metoda, která vám umožní najít metodu přepínání, aniž by bylo nutné analyzovat řídicí jednotku.

Stačí se podívat na typový štítek namontovaný na skříni motoru. Označuje přesné technické parametry včetně metody přepínání. Například na něm najdete následující označení: 220 / 380V a geometrická označení trojúhelníku / hvězdy. Tato posloupnost naznačuje, že na motoru běžícím na síti 380 V je nainstalován spínací obvod vinutí hvězdicového typu.

Tato metoda však nefunguje vždy s jistotou. Štítky na starších strojích jsou často přepsány nebo úplně ztraceny. V tomto případě budete muset ovládací jednotku uvolnit.

Druhá metoda zahrnuje vizuální kontrolu výstupních kontaktů. Skupinu kontaktů lze připojit následujícím způsobem:

  1. Jeden propojka na třech kolících na jedné straně terminálů. Napájecí kabel je připojen k volnému výstupu. Toto je hvězdná metoda.
  2. Nálezy jsou spojeny ve dvojicích třemi propojkami. Tři vodiče mají tři napájecí vodiče. Toto je metoda trojúhelníku.

U některých motorů v řídicí jednotce najdete pouze tři závěry. To naznačuje, že přepínání se provádí uvnitř motoru samotného, pod ochranným krytem.

Třífázové motory jsou velmi odolné a oceňují se v ekonomice, opravách a konstrukci. Jsou však k ničemu pro domácí použití, protože domácí síť může dát pouze jednu fázi, napětí 220V. Ve skutečnosti se nejedná o zcela správný úsudek. Je možné připojit třífázový indukční motor k domácí síti. To se provádí pomocí rádiové komponenty - kondenzátoru. Tuto metodu budeme podrobněji analyzovat.

Fázový posun kondenzátoru

Motory, které používají kondenzátory, se nazývají kondenzátorové motory. Kondenzátor sám je nainstalován v obvodu statoru, takže vytváří vinutí fázový posun. Tento obvod se nejčastěji používá při připojení třífázových asynchronních motorů k domácí síti 220 V.

Chcete-li fázový posun, musíte připojit jedno z vinutí k mezeře s kondenzátorem. Současně je kapacita kondenzátoru vybrána tak, aby se fázový posun na vinutí ukázal co nejblíže 90 °. V tomto případě se pro rotor vytvoří maximální točivý moment.

DŮLEŽITÉ: V tomto schématu je nutné vzít v úvahu moduly magnetické indukce vinutí. Musí být stejné. Tím se vytvoří celkové magnetické pole, které bude rotovat rotor v kruhu, a ne v elipse. V tomto případě se rotor bude točit s větší účinností.

Optimálního fázového posunu je dosaženo správným výběrem kapacitní kapacity kondenzátoru, a to jak ve startovacím, tak i v provozním režimu. Správné kruhové magnetické pole také závisí na:

  • rychlost rotoru;
  • síťové napětí;
  • počet závitů vinutí;
  • připojené kondenzátory.

Pokud se optimální hodnota jednoho z parametrů odchýlí od normy, magnetické pole se stane eliptickým. Kvalitativní vlastnosti motoru okamžitě poklesnou.

Proto jsou pro řešení různých typů problémů vybírány motory s různými kapacitami kondenzátorů. Pro zajištění maximálního točivého momentu spouštění se odebírá větší kondenzátor. Poskytuje optimální proud a fázi během spouštění motoru. V případě, že nezáleží na počátečním okamžiku, věnujte pozornost pouze vytvoření nezbytných podmínek pro provozní režim.

Jak připojit třífázový elektrický motor k síti 220 V?

Zvažte nejjednodušší způsob připojení třífázového indukčního motoru k domácí síti. To bude vyžadovat sadu ručních nástrojů, kondenzátor, stejně jako minimální znalosti elektrotechniky a multimetr.

Krok za krokem průvodce připojením:

  1. Odvíjíme řídicí jednotku motoru a viz schéma zapojení. Je-li použita metoda hvězd, je třeba komutaci zkrútit do trojúhelníku.
  2. Připojení je provedeno pouze na jedné straně svorek vinutí. Pro větší pohodlí je označujeme od 1 do 3.
  3. Kondenzátor připojujeme na 1. a 2. výstup.
  4. Na 1. a 3. výstupu začneme napájecí vodiče 220V. V tomto případě se nedotýkáme kolíku 2. Na něm zůstává pouze kondenzátor.
  5. Připojíme napájecí kabel k síti a zkontrolujeme činnost motoru.

DŮLEŽITÉ: Výpočet výkonu kondenzátoru se provádí podle vzorce: na 100 W / 10 μF.

Tato metoda je velmi jednoduchá a bezpečná. Před připojením kondenzátoru a před nastartováním motoru se vyplatí zkontrolovat integritu kabelové smyčky, aby prorazila pouzdro. To lze provést pomocí multimetru.

Jak vidíte, schéma je velmi jednoduché. Připojení nebude trvat příliš dlouho a bude vyžadovat minimální úsilí. Existují i jiná schémata pro připojení třífázového motoru k konvenční síti. Uvažujme také.

INFO: Bohužel ne všechny třífázové motory fungují dobře z domácí sítě. Někteří mohou jednoduše vyhořet. Patří mezi ně motory s dvojitou klecí rotoru veverkové klece (řada MA). Pro použití třífázových motorů v domácí síti je lepší používat motory řady AO2, APN, UAD, A, AO.

Schéma připojení třífázových motorů k jednofázové síti

Pro bezpečný a správný provoz třífázového asynchronního motoru z domácí sítě je nutné použít kondenzátor. Navíc by jeho kapacita měla záviset na počtu otáček motoru.

V praktické implementaci je toto zařízení velmi problematické při výrobě. K vyřešení tohoto problému se používá dvoustupňové řízení motoru. Při spuštění tedy fungují dva kondenzátory:

  • launcher (Sp);
  • dělník (st.).

Jakmile motor nastaví provozní otáčky, vypne se startovací kondenzátor.

Zvažte schéma zapojení motoru pomocí dvou kondenzátorů.

V tomto provedení se předpokládá použití motoru v síti 220 / 380V. Schéma:
Označení: Ср - pracovní kondenzátor; Cn - startovací kondenzátor; P1 - dávkový přepínač.

Když je zapnut spínač balení P1, kontakty P1.1 a P1.2 jsou sepnuty. V tomto okamžiku musíte kliknout na tlačítko „Zrychlení“. Jakmile motor dosáhne provozní rychlosti, tlačítko se uvolní. Motor je couván přepnutím přepínače SA1.

Důležité: správně vypočítat kapacitu pracovního kondenzátoru.

Zvažte několik vzorců pro připojení vinutí pomocí různých metod:

  1. Pro hvězdnou metodu. Vzorec: Cp = 2800 * (I / U); kde Cp je kapacita pracovního kondenzátoru (μF), I je proud spotřebovaný elektromotorem v (A), napětí v síti (V).
  2. Pro metodu trojúhelníku. Vzorec: Cp = 4800 * (I / U); kde Cp je kapacita pracovního kondenzátoru (μF), I je proud spotřebovaný elektromotorem v (A), napětí v síti (V).

Pro každou spínací metodu se vypočítává proud spotřebovaný elektromotorem. Vzorec: I = P / (1, 73 U * * cosϕ); kde P je výkon motoru ve W uvedený v jeho pasu; ŋ - účinnost; cosϕ je účiník; U je napětí v síti.

V tomto schématu je kapacita startovacího kondenzátoru Cn zvolena 2-2, 5krát vyšší než kapacita pracovního kondenzátoru. V tomto případě musí být všechny kondenzátory dimenzovány na napětí překračující síťové napětí 1, 5krát.

INFO: Pro domácí 220V sítě jsou vhodné kondenzátory MBGO, MBPG, MBGCH s provozním napětím 500V a vyšším. Pro krátkodobé připojení se jako spouštěcí kondenzátory používají kondenzátory K50-3, EGC-M, KE-2. Současně by jejich provozní napětí mělo být nejméně 450 V. Pro větší spolehlivost jsou elektrolytické kondenzátory zapojeny do série, propojují své záporné svorky a jsou posunovány diodami

Použití elektrolytických kondenzátorů jako spouštění

Pro připojení třífázových asynchronních elektrických motorů k domácí síti se zpravidla používají jednoduché papírové kondenzátory. Po dlouhou dobu aplikace se ukázaly ne nejlepším způsobem, takže nyní se velké papírové kondenzátory prakticky nepoužívají. Byly nahrazeny oxidovými (elektrolytickými) kondenzátory. Jsou menší a široce distribuované na trzích s rádiovými součástmi. Zvažte schéma nahrazení papírového kondenzátoru za oxidový:

Z diagramu je vidět, že kladná vlna střídavého proudu prochází prvky VD1, C2 a záporná - skrze VD2, C2. To naznačuje, že tyto kondenzátory mohou být použity s přípustným napětím 2krát nižším než konvenční kondenzátory se stejnou kapacitou. Kapacitní kapacita pro oxidový kondenzátor se počítá stejným způsobem jako u papírových kondenzátorů.

ИНФОРМАЦИЯ: Так в схеме однофазной сети 220В используют бумажной конденсатор с напряжением 400В. При его замене на оксидный конденсатор, достаточно мощности 200В.

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Стоит отметить, что у подключенного двигателя в бытовую сеть 220В, без особой нагрузки будет страдать одна из обмоток. Это контур, который подключается через конденсатор. В этом случае на него поступает ток, на 20-30% выше номинального. Из этого следует, что на недогруженном моторе емкость конденсатора необходимо уменьшить. Но тогда, если двигатель запускался без пускового конденсатора, последний может потребоваться.

Решить данную задачу поможет замена одного большого конденсатора на несколько, соединенных в цепь параллельным способом. Так можно подключать или отключать ненужные компоненты, используя конденсаторы в качестве пусковых. При параллельном соединении суммарную емкость в мкФ считают по формуле: Cобщ = C1 + C1 + … + Сn.

Необходимые инструменты и комплектующие

Любой монтаж вышеперечисленных схем потребует минимальных знаний электротехники, а также навыков работы с радиоэлектроникой и пайкой мелких деталей.

Из инструментов потребуется:

  1. Набор отверток для сбора/разбора блока управления двигателя. Для старых двигателей лучше подбирать мощные плоские отвертки из хорошей стали. За длительное время работы двигателя болты в корпусе могут «прикипеть». Для их откручивания потребуется немало сил и хороший инструмент.
  2. Пассатижи для обжатия проводов и других манипуляций.
  3. Острый нож для снятия изоляции.
  4. Паяльник.
  5. Канифоль и припой.
  6. Индикаторная отвертка для поиска фазы, а также индикации разрыва на кабеле.
  7. Мультиметр. Один из основных диагностирующих устройств.

Также потребуются радиодетали:

  • Конденсаторы.
  • Кнопка пуска.
  • Магнитный пускатель.
  • Тумблер реверса.
  • Контактная плата.

Перечисленных инструментов и радиокомпонентов хватит для сборки представленных выше схем.

ВАЖНО: Не подключайте двигатель в сеть, не проверив работу собранной схемы. Ее можно протестировать при помощи мультиметра. Это убережет технику от короткого замыкания.

Závěr

Трехфазный асинхронный двигатель – это надежный и эффективный мотор, который можно подключить как к трехфазной, так и однофазной сети. При этом необходимо соблюдать ряд правил. В частности – правильно рассчитывать емкости конденсаторов. Если все расчеты верны, двигатель будет работать в оптимальном режиме с высоким уровнем КПД.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Konstrukce