Raccordement d'un moteur triphasé à un réseau monophasé sans perte de puissance

Comme vous le savez, lorsqu'un moteur asynchrone triphasé est raccordé à un réseau monophasé, selon des circuits à condensateur communs : "triangle" ou "étoile", la puissance du moteur n'est utilisée que de moitié (selon le moteur utilisé).

De plus, il est difficile de démarrer le moteur sous charge.

L'article proposé décrit la méthode de connexion du moteur sans perte de puissance.

Dans diverses machines et appareils électromécaniques amateurs, les moteurs asynchrones triphasés à rotor à cage d'écureuil sont le plus souvent utilisés. Malheureusement, un réseau triphasé dans la vie de tous les jours est un phénomène extrêmement rare, par conséquent, les amateurs utilisent un condensateur déphaseur pour les alimenter à partir d'un réseau électrique conventionnel, ce qui ne permet pas de se rendre pleinement compte de la puissance et des caractéristiques de démarrage du moteur. Les dispositifs "déphaseurs" trinistors existants réduisent encore la puissance sur l'arbre moteur.

Une variante du schéma d'un dispositif de démarrage d'un moteur électrique triphasé sans perte de puissance est représentée sur riz. une.

Les enroulements du moteur 220/380 V sont connectés en triangle et le condensateur C1 est connecté, comme d'habitude, en parallèle avec l'un d'eux. Le condensateur est "aidé" par l'inductance L1, connectée en parallèle à un autre enroulement. Avec un certain rapport de la capacité du condensateur C1, de l'inductance de l'inductance L1 et de la puissance de charge, il est possible d'obtenir un déphasage entre les tensions sur les trois branches de la charge, égal à exactement 120°.

Sur le riz. 2 le diagramme de tension vectorielle pour l'appareil illustré à la fig. 1, avec une charge purement résistive R dans chaque branche. Le courant linéaire Il sous forme vectorielle est égal à la différence entre les courants Iz et Ia, et en valeur absolue il correspond à la valeur If√3, où If=I1=I2=I3=Ul/R est le courant de charge phase, Ul=U1=U2=U3=220 V - tension de ligne du réseau.

Une tension Uc1 = U2 est appliquée au condensateur C1, le courant qui le traverse est égal à Ic1 et est en avance sur la tension de 90° en phase.

De même, la tension UL1 = U3 est appliquée à l'inductance L1, le courant qui la traverse IL1 est en retard de 90° sur la tension.

Si les valeurs absolues des courants Ic1 et IL1 sont égales, leur différence vectorielle, avec le bon choix de capacité et d'inductance, peut être égale à Il.

Le déphasage entre les courants Ic1 et IL1 est de 60°, donc le triangle des vecteurs Il, Ic1 et IL1 est équilatéral, et leur valeur absolue est Ic1=IL1=Il=If√3. À son tour, le courant de charge de phase Si \u003d P / ZUL, où P est la puissance de charge totale.

Autrement dit, si la capacité du condensateur C1 et l'inductance de l'inductance L1 sont choisies telles que lorsqu'on leur applique une tension de 220 V, le courant qui les traverse soit égal à Ic1=IL1=P/(√3 ⋅Ul)=P/380, illustré dans riz. une le circuit L1C1 fournira une tension triphasée à la charge en respectant exactement le déphasage.

Tableau 1

À languette. une les valeurs de courant Ic1=IL1 sont données. la capacité du condensateur C1 et l'inductance de l'inductance L1 pour différentes valeurs de la puissance totale d'une charge purement active.

La charge réelle sous la forme d'un moteur électrique a une composante inductive importante. En conséquence, le courant linéaire est en retard de phase avec le courant de charge actif d'un certain angle φ de l'ordre de 20...40°.

Sur les plaques signalétiques des moteurs électriques, ce n'est généralement pas l'angle qui est indiqué, mais son cosinus - le cosφ bien connu, égal au rapport de la composante active du courant linéaire à sa valeur totale.

La composante inductive du courant traversant la charge de l'appareil illustré dans riz. une, peuvent être représentés comme des courants traversant des inductances Ln connectées en parallèle avec les résistances actives de la charge (Fig. 3a), ou, de manière équivalente, en parallèle avec C1, L1 et les fils du réseau.

De riz. 3b on voit que le courant traversant l'inductance étant en opposition de phase avec le courant traversant la capacité, les inductances LH réduisent le courant traversant la branche capacitive du circuit déphaseur et l'augmentent dans la branche inductive. Par conséquent, afin de maintenir la phase de la tension à la sortie du circuit déphaseur, le courant à travers le condensateur C1 doit être augmenté et réduit à travers la bobine

Le diagramme vectoriel pour une charge avec une composante inductive devient plus compliqué. Son fragment, qui permet de faire les calculs nécessaires, est donné en riz. quatre.

Le courant linéaire total Il se décompose ici en deux composantes : Ilcosφ actif et Ilsinφ réactif.

À la suite de la résolution d'un système d'équations pour déterminer les valeurs requises des courants à travers le condensateur C1 et la bobine L1 :

IC1sin30° + IL1sin30° = Ilcosφ, IC1cos30° - IL1cos30° = Ilsinφ,

on obtient les valeurs suivantes de ces courants :

IC1 = 2/√3⋅Ilsin(φ+60°), IL1 = 2/√3⋅Ilcos(φ+30°).

Avec une charge purement active (φ=0), les formules donnent le résultat obtenu précédemment Ic1=IL1=Il.

Sur le riz. 5 les dépendances des rapports des courants Ic1 et IL1 à Il sur cosφ sont données, calculées à l'aide de ces formules

Les mêmes rapports peuvent être utilisés avec une bonne précision pour des valeurs typiques de cosφ égales à 0,85...0,9.

Tableau 2

À languette. 2 les valeurs des courants IC1, IL1 traversant le condensateur C1 et l'inductance L1 sont données à différentes valeurs de la puissance totale de la charge, qui a pour valeur ci-dessus cosφ = √3/2.

Pour un tel circuit déphaseur, on utilise des condensateurs MBGO, MBGP, MBGT, K42-4 pour une tension de fonctionnement d'au moins 600 V ou MBGCH, K42-19 pour une tension d'au moins 250 V.

Le starter est le plus facile à fabriquer à partir d'un transformateur de puissance en forme de tige d'un vieux téléviseur à tube. Le courant à vide de l'enroulement primaire d'un tel transformateur à une tension de 220 V ne dépasse généralement pas 100 mA et a une dépendance non linéaire à la tension appliquée.

Si un espace de l'ordre de 0,2 ... 1 mm est introduit dans le circuit magnétique, le courant augmentera considérablement et sa dépendance à la tension deviendra linéaire.

Les enroulements secteur des transformateurs TC peuvent être connectés de sorte que la tension nominale sur eux soit de 220 V (cavalier entre les broches 2 et 2"), 237 V (cavalier entre les broches 2 et 3") ou 254 V (cavalier entre les broches 3 et 3 "). La tension secteur est le plus souvent appliquée aux broches 1 et 1". Selon le type de connexion, l'inductance et le courant de l'enroulement changent.

À languette. 3 les valeurs du courant dans l'enroulement primaire du transformateur TC-200-2 sont données lorsqu'une tension de 220 V lui est appliquée à différents intervalles du circuit magnétique et différentes activations des sections d'enroulement.

Cartographie des données languette. 3 et 2 nous permet de conclure que le transformateur spécifié peut être installé dans un circuit de moteur déphaseur d'une puissance d'environ 300 à 800 W et, en sélectionnant l'entrefer et le circuit de commutation d'enroulement, obtenir la valeur de courant requise.

L'inductance varie également en fonction de la connexion en phase ou en opposition de phase du réseau et des enroulements basse tension (par exemple, à incandescence) du transformateur.

Le courant maximum peut légèrement dépasser le courant nominal en fonctionnement. Dans ce cas, pour faciliter le régime thermique, il est conseillé de supprimer tous les enroulements secondaires du transformateur, une partie des enroulements basse tension pouvant être utilisée pour alimenter les circuits d'automatisation de l'appareil dans lequel fonctionne le moteur électrique.

Tableau 3

À languette. quatre les valeurs nominales des courants des enroulements primaires des transformateurs de divers téléviseurs et les valeurs approximatives de la puissance du moteur avec lesquelles il est conseillé d'utiliser un circuit LC déphaseur doivent être calculées pour la charge maximale possible de le moteur électrique.

Tableau 4

Avec une charge plus faible, le déphasage nécessaire ne sera plus maintenu, mais les performances de démarrage s'amélioreront par rapport à l'utilisation d'un seul condensateur.

La vérification expérimentale a été effectuée à la fois avec une charge purement active et avec un moteur électrique.

Les fonctions de charge active étaient assurées par deux lampes à incandescence connectées en parallèle d'une puissance de 60 et 75 W, incluses dans chaque circuit de charge de l'appareil. (voir fig. 1), ce qui correspondait à une puissance totale de 400 W Conformément à languette. une la capacité du condensateur C1 était de 15 microfarads.L'écart dans le circuit magnétique du transformateur TS-200-2 (0,5 mm) et le schéma de connexion des enroulements (pour 237 V) ont été choisis pour fournir le courant requis de 1,05 A.

Les tensions U1, U2, U3 mesurées sur les circuits de charge différaient les unes des autres de 2...3 V, ce qui confirmait la haute symétrie de la tension triphasée.

Des expériences ont également été réalisées avec un moteur asynchrone triphasé à rotor à cage d'écureuil AOL22-43F d'une puissance de 400 W. Il a travaillé avec un condensateur C1 d'une capacité de 20 microfarads (soit dit en passant, le même que lorsque le moteur fonctionnait avec un seul condensateur déphaseur) et avec un transformateur dont l'écart et la connexion des enroulements ont été sélectionnés parmi la condition d'obtention d'un courant de 0,7 A.

En conséquence, il a été possible de démarrer rapidement le moteur sans condensateur de démarrage et d'augmenter considérablement le couple ressenti lors du freinage de la poulie sur l'arbre moteur.

Malheureusement, il est difficile d'effectuer une vérification plus objective, car dans des conditions amateurs, il est presque impossible de fournir une charge mécanique normalisée sur le moteur.

Rappelons que le circuit déphaseur est un circuit oscillant série accordé sur une fréquence de 50 Hz (pour l'option charge purement active), et ce circuit ne peut pas être connecté au réseau sans charge.

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