Тема: «Включение асинхронных трехфазных двигателей в однофазную сеть»

Цель:

1. Изучить принцип работы схемы управления трехфазным асинхронным двигателем в однофазной сети.

2. Приобрести практический опыт выбора элементов схемы управления

Теоретическая часть.

Трехфазный асинхронный двигатель может работать от однофазной сети как однофазный конденсаторный с постоянно включенной рабочей емкостью. Если принять за 100 % мощность трехфазного двигателя, обозначенную на его щитке, то при однофазном конденсаторном включении двигатель может развить до 70-85 % номинальной мощности. Преимущество конденсаторного двигателя заключается в том, что отсутствует специальное пусковое устройство, которое необходимо при однофазной схеме для отключения пусковой обмотки после разгона двигателя.

 

а	б

 

Рисунок 1 – Схемы включения в однофазную сеть трехфазных двигателей:

а – схема при соединении в «звезду»; б – схема при соединении в «треугольник»

Схему включения на рисунках надо выбирать с учетом напряжения сети и номинального напряжения двигателя. Например, при трех выведенных концах обмотки статора (рисунок 1) двигатель может быть использован в сети, напряжение которой равно номинальному напряжению двигателя.

При шести выводных концах обмотки статор двигателя может быть соединен либо в «звезду» либо в «треугольник», и имеет два номинальных напряжения – 220/380 В. При этом 220 В это номинальное напряжение при соединении в «треугольник», а 380 В – при соединении в «звезду». Если напряжение однофазной сети равно U_с=380 В, то должна применяться схема на рисунке 1, а (обмотки соединены в «звезду»). При напряжении сети U_c=220 В следует применять схему, показанную на рисунке 1, б (обмотки соединены в «треугольник»).

Рабочая емкость С_р (мкФ) для каждой схемы должна иметь определенное значение и может быть подсчитана, исходя из напряжения однофазной сети U_c и номинального тока I_ф в фазе трехфазного двигателя:

, мкФ

где k - коэффициент, зависящий от схемы включения; при частоте 50 Гц для схем приведенных на рисунке 1, а можно принять k=2800; для схемы на рисунке 1, б – k=4800.

U_с – напряжение однофазной сети, В;

I_ф – номинальный фазный ток двигателя, А.

Напряжение на конденсаторе U_k также зависит от схемы включения и напряжения сети. Для схем на рисунке 1 оно может быть принято U_k = 1,15∙U_с.

Номинальное напряжение конденсатора должно быть равно или несколько больше расчетного значения.

Если необходимо получить увеличенный момент при пуске двигателя, то при пуске параллельно рабочему конденсатору включают пусковой. Его емкость С_п обычно подсчитывают по формуле

, мкФ

где С_р - емкость рабочего конденсатора.

Пусковой момент при этом получается близким к номинальному моменту трехфазного двигателя.

Необходимо помнить, что конденсаторы после отключения длительное время сохраняют напряжение на своих зажимах и создают при прикосновении к ним опасность поражения человека электрическим током. Опасность поражения тем выше, чем больше емкость и выше напряжение на включенном в схему конденсаторе. При ремонте или отладке двигателя необходимо после каждого отключения конденсатор разрядить. Для защиты от случайного прикосновения в процессе эксплуатации двигателя конденсаторы должны быть жестко закреплены и ограждены.

Для управления асинхронным двигателем используется классическая нереверсивная схема управления.

Пример 1. Трехфазный асинхронный электродвигатель мощностью 2,3 кВт необходимо включить в однофазную сеть с напряжением U_с=220 В. Номинальное напряжение двигателя 220/380 В. Коэффициент мощности 0,87. При работе в трехфазном режиме обмотки двигателя соединены в «звезду». Определить емкость рабочего конденсатора С_р.

Решение. 1. Определим номинальный ток трехфазного двигателя I_ф при соединении обмоток в «звезду» и в «треугольник». При соединении в «звезду» номинальным будет напряжение U_ном=380 В=0,38 кВ. Тогда

, А

При соединении в «треугольник» номинальным будет напряжение U_ном=220 В=0,22 кВ. Тогда

, А

2. Так как напряжение однофазной сети U_c=220 В, то в однофазном режиме обмотки статора необходимо переключить со «звезды» на «треугольник». Схема приведена на рисунке 2. Коэффициент k для данной схемы k=4800. А для дальнейшего расчета необходимо использовать значение I_ф=6,95 А.

Рисунок 2 - Схема включения в однофазную сеть трехфазного двигателя

 

3. Определим емкость рабочего конденсатора С_р

, мкФ

4. Напряжение на конденсаторе при данной схеме включения

U_k=1,15∙U_с = 1,15∙220 = 253 В

5. Выбираем пятнадцать конденсаторов МБГО-2 по 10 мкФ каждый с рабочим напряжением 300 В. Конденсаторы включаем параллельно.

 

Пример 2. Трехфазный асинхронный электродвигатель мощностью 2,3 кВт необходимо включить в однофазную сеть с напряжением U_с=380 В. Номинальное напряжение двигателя 220/380 В. Коэффициент мощности 0,87. При работе в трехфазном режиме обмотки двигателя соединены в «звезду». Определить емкость рабочего конденсатора С_р.

Решение. 1. Определим номинальный ток трехфазного двигателя I_ф при соединении обмоток в «звезду» и в «треугольник». При соединении в «звезду» номинальным будет напряжение U_ном=380 В=0,38 кВ. Тогда

, А

При соединении в «треугольник» номинальным будет напряжение U_ном=220 В=0,22 кВ. Тогда

, А

2. Так как напряжение однофазной сети Uc=380 В, то в однофазном режиме обмотки двигателя должны быть соединены в «звезду». Изменять схему соединения обмоток двигателя нет необходимости. Схема приведена на рисунке 3. Коэффициент k для данной схемы k=2800. Ток I_ф найден ранее и равен I_ф=4,02 А.

Рисунок 3 - Схема включения в однофазную сеть трехфазного двигателя

 

3. Определим емкость рабочего конденсатора С_р

, мкФ

4. Напряжение на конденсаторе при данной схеме включения

U_k=1,15∙U_с = 1,15∙220 = 253 В

5. Выбираем три конденсатора МБГО-2 по 10 мкФ каждый с рабочим напряжением 300 В. Конденсаторы включаем параллельно.

 

 

Практическое занятие №21