Зміст:
- Стандартна схема включення трифазного двигуна в однофазну мережу
- Як змусити двигун крутитися в зворотному напрямку
- Пусковий конденсатор для трифазного двигуна
Ми збираємося не тільки розглянути те, як проводиться підключення трифазного двигуна до однофазної мережі, але й дати рекомендації з управління агрегатом. Дуже часто люди хочуть варіювати швидкість обертання або навіть напрям. Як це зробити? Ми вже описували в загальних рисах, як підключити трифазний двигун на 220, а тепер вдаримося в деталі.
Стандартна схема включення трифазного двигуна в однофазну мережу
Процес підключення трифазного двигуна до напруги 220В гранично простий. У звичайному випадку кожна гілка несе синусоїду, а різниця між ними становить 120 градусів. Це так званий фазовий зсув, він рівномірний для забезпечення плавності обертання електромагнітного поля в статорі. Амплітуда кожної хвилі становить 220В. Ось це і дозволяє підключити трифазний двигун до звичайної розетки. Весь фокус у тому, щоб отримати три синусоїди з однієї. А зсув фаз між ними по можливості повинен бути дорівнює 120 градусів.
На практиці це зробити можна лише за допомогою спеціальних приладів. Так званих фазовращателей. Не тих, що використовуються у високочастотних трактах хвилеводів, а спеціальних фільтрах на основі пасивних, рідше активних елементів. Але любителі всім цим заморочкам воліють застосування звичайного конденсатора. Виявляється, що якщо обмотки двигуна з’єднати трикутником, об’єднавши їх в єдине кільце, то можна отримати зрушення фаз 45 і 90 градусів, чого цілком вистачає худо-бідно для невпевненої роботи валу: (Див. також: Підключення однофазного двигуна)
Схема підключення в однофазну мережу двигун з 3 фазами
У результаті виходить, що третя обмотка відстоїть від першої по фазі на 180 градусів. Але, як показує практика, цього цілком вистачає для того, щоб нормально працювати. Зрозуміло, двигун іноді «залипає», сильно гріється, потужність трохи падає, кульгає ККД. Але з цим миряться, коли підключення асинхронного двигуна до трифазної мережі здійснити неможливо.
З чисто технічних нюансів можна додати, що схема правильної розкладки проводів зазвичай наводиться на корпусі приладу. Найчастіше на внутрішній стороні кожуха, що приховує колодку, або де-небудь неподалік на шильдику. Керуючись схемою, можна зрозуміти, як підключити електродвигун з 6 проводами (по парі на кожну обмотку). Коли трифазна мережа (її часто називають 380В), то обмотки з’єднуються зіркою. При цьому утворюється одна загальна для всіх котушок точка, куди стикується нейтраль (умовний схемний електричний нуль). На інші кінці подається по фазі. Виходить як раз три за кількістю обмоток.
Як поводитися з трикутником для підключення трифазного двигуна на 220В, має бути вже зрозуміло. На всякий випадок наводимо малюнок, де намальовані:
- Схема електричного з’єднання обмоток.
- Робочий конденсатор, службовець для створення правильного розподілу фаз.
- Пусковий конденсатор, полегшує розкрутку вала на початкових обертах. В подальшому він відключається від схеми кнопкою і розряджається через шунтувальний резистор (для безпеки і перебування в готовності до нового циклу пуску).
Звернення з трикутником для підключення трифазного двигуна на 220В
На нашій картинці обмотка А знаходиться під напругою 220В з розетки. На С подається те ж саме, але зі зсувом фаз на 90 градусів. За рахунок різниці потенціалів на кінцях обмотки там виникає напруга, зміщена ще на 90 градусів. Як ми вже говорили вище, воно значно відрізняється від синусоїди. Ми не показали пусковий конденсатор, а також шунтувальний резистор. Тому що вважаємо, що місце їх розташування і так очевидно з сказаного вище. Подібна методика худо-бідно дозволяє домогтися від двигуна нормальної роботи. Клавішею пусковий конденсатор додається на час пуску, а потім відключається від фази і розряджається через шунт.
Настав час сказати, що ємність, позначена на кресленні, як 100 мкФ, насправді вибирається, виходячи з:
Підбирати потрібно конденсатор експериментальним шляхом. Так, щоб (відповідно до нашого рисунка) напруга на обмотках і було однаковим. Нагадуємо, що тестер показує діюче значення. Тобто фази напруги будуть різні, а форма сигналу на обмотці буде не зовсім синусоїдальної. Як би те ні було, діюче значення показує, що в ці плечі віддається однакова потужність. Цим забезпечується більш менш стабільна робота всієї установки. Двигун менше гріється, оптимізується ККД двигуна. Строго кажучи, кожна обмотка є індуктивним опором, що також накладає свій відбиток на зсув фаз між напругою і струмом. Ось чому так важливо підібрати правильне значення ємності. Можна добитися майже ідеальних умов для роботи двигуна. (Див. також: Підключення електродвигуна 380 на 220 Вольт з конденсатором)
Як змусити двигун крутитися в зворотному напрямку
Графік розподілу фаз
При підключенні на три фази зміна напрямку обертання вала забезпечується інший комутацією сигналу. Для цього застосовуються спеціальні контактори. А всього їх три штуки. По одній на кожну фазу. У нашому випадку комутації підлягає лише одна ланцюг. Причому (за твердженнями гуру) досить обміняти місцями будь-які два проводи. Будь то харчування або місце стикування конденсатора. Нам нічого не залишається, як перевірити це правило перш, ніж давати його в якості настанови нашим читачам. З результатами кожен може ознайомитися на другому малюнку, де схематично наведено епюри, що показують розподіл фаз для цього випадку.
При виготовленні епюр ми орієнтувалися на те, що обмотка З з’єднана послідовно з конденсатором, який дає напрузі позитивний приріст по фазі. Згідно векторної діаграми для збереження балансу на обмотці повинен бути від’ємний знак стосовно основного напруги. З іншого боку конденсатор і котушка В з’єднані позитивно. При цьому в однієї гілки напруга отримує позитивний приріст (на конденсаторі), а в іншій – струм. Це схоже паралельного коливального контуру, де струми в гілках течуть практично в протилежну сторону. За рахунок чого ми прийняли закон зміни синусоїди в протифазі щодо обмотки С.
З епюр видно, що максимуми згідно зі схемою слідують по обмотках проти годинникової стрілки. У минулому нашому огляді ми показували в тому ж контексті, що обертання йде в іншому напрямку. Таким чином, виходить, що дійсно при зміні полярності живлення вал йде в протилежну сторону. В цей раз ми не будемо малювати розподіл магнітних полів, тому що вважаємо це зайвим.
Більш точно подібні речі дозволяють прораховувати спеціальні комп’ютерні програми. А це пояснення ми дали буквально на пальцях. У результаті вийшло, що практики у загальному і цілому праві: якщо поміняти полярність живлення, то напрям рух вала змінюється на протилежне. Напевно аналогічне твердження годиться і для включення конденсатора в гілку іншої обмотки. Для всіх спраглих більш докладних графіків рекомендуємо вивчати спеціалізовані програмні пакети зразок Electronic Workbench. У додатку можна проставити скільки завгодно контрольних точок і відстежувати в них закони зміни струмів і напруг. Любителям познущатися над своїм мозком навіть буде можливість перегляду спектру сигналів.
При цьому потрібно тільки правильно поставити індуктивності обмоток. Зрозуміло, вносить свій вплив і навантаження, що перешкоджає запуску. Врахувати її у подібних програмах досить складно. Ось чому практики рекомендують на цьому не загострювати свою увагу, а підбирати номінали конденсаторів (емпіричним) дослідним шляхом. Таким чином, точна схема підключення трифазного двигуна залежить не тільки від його конструкції, але і від передбачуваного цільового призначення. Припустимо, токарний верстат явно буде відрізнятися від хлеборушки за наявними навантажень.
Пусковий конденсатор для трифазного двигуна
Дуже часто підключення трифазного двигуна до однофазної мережі потрібно вести з участю пускового конденсатора. Особливо це стосується потужних моделей, а також моторів під значним навантаженням на старті. У цьому випадку збільшується власний реактивний опір, яке доведеться компенсувати за допомогою ємностей. Простіше за все підібрати їх знову ж експериментально. Потрібно зібрати стенд, на якому є можливість «гарячої» включати і виключати з ланцюга окремі ємності.
Не потрібно допомагати двигуну запуститися рукою, як це демонструють бувалі майстри. Просто знайдіть значення батареї, при якому вал бадьоро обертається, а у міру розкручування починайте виключати з ланцюга конденсатори один за іншим. Поки не залишиться такий набір, нижче якого двигун не обертається. Всі відібрані елементи і утворюють пускову ємність. А правильність свого вибору потрібно контролювати за допомогою тестера: напругу в плечах обмоток зі зсунутим фазою (в нашому випадку С і В) повинна бути однаковою. Це означає, що в них віддається приблизно рівна потужність.
Трифазний двигун з пусковим конденсатором
Що стосується оцінок і прикидок, то ємність батарей зростає із збільшенням потужності і оборотів. А якщо говорити про навантаження, то вона великий вплив надає на старті. Коли вал розкрутиться, то в більшості випадків малі перешкоди долаються за рахунок інерції. Чим масивніше вал, тим вище шанс, що двигун навіть не «помітить» виниклого труднощі.
Зверніть увагу, що підключення асинхронного двигуна зазвичай ведеться через захисний автомат. Тобто пристрій, який зупинить обертання при перевищенні струмом деякого значення. Це не тільки уберігає пробки місцевої мережі від вигорання, але і врятує обмотки двигуна при блокуванні вала. В цьому випадку струм різко підвищиться, і робота пристрою припиниться. Небесполезен автомат захисту і при підборі потрібного номіналу ємності. Очевидці стверджують, що якщо підключення 3х-фазного двигуна в однофазну мережу ведеться через занадто слабкі конденсатори, то навантаження різко зростає. У разі наявності потужного мотора це дуже важливо, бо навіть у нормальному режимі споживання перевищує номінальне в 3-4 рази.
І пара слів про те, як оцінити заздалегідь пусковий струм. Припустимо, нам потрібно підключити асинхронний двигун на 220 потужністю 4 кВт. Але це для трьох фаз. У разі штатної проводки струм по кожній з них тече окремо. У нас же все це буде складатися. Тому сміливо ділимо потужність на напругу мережі і отримуємо 18 А. Зрозуміло, що без навантаження подібний струм навряд чи буде витрачатися, але для стабільної роботи двигуна на повну котушку потрібен захисний автомат неймовірної потужності. Що стосується простого тестового запуску, то цілком згодиться пристрій на 16 ампер. І навіть є шанс, що старт пройде без ексцесів.
Ми сподіваємося, що читачі тепер знають, як підключити трифазний двигун в домашню мережу на 220В. Залишилося додати, що можливості стандартної квартири не перевищують з точки зору віддачі потужності споживачу значення близько 5 кВт. Це означає, що описаний вище двигун будинку просто включати небезпечно. Зверніть увагу, що навіть болгарки рідко бувають могутніше 2 кВт. При цьому їх двигун оптимізований для роботи в однофазної мережі 220В. Простіше кажучи, занадто потужні пристрої не тільки викличуть блимання світла, але швидше за все, спровокують виникнення інших позаштатних ситуацій. У кращому випадку виб’є пробки, в гіршому – станеться займання проводки.
На цьому ми кажемо “до побачення” і хочемо зауважити, що знання теорії інший раз дуже корисно для практиків. Особливо якщо справа стосується потужної техніки, здатної завдати чималої шкоди.