3상 모터를 전력 손실 없이 단상 네트워크에 연결
아시다시피 3상 비동기 모터가 단상 네트워크에 연결되면 일반적인 커패시터 회로("삼각형" 또는 "별")에 따라 모터 전력이 절반만 사용됩니다(사용된 모터에 따라 다름).
또한 부하 상태에서 엔진을 시동하기가 어렵습니다.
제안된 기사에서는 전력 손실 없이 엔진을 연결하는 방법에 대해 설명합니다.
다양한 아마추어 전기 기계 및 장치에서 농형 회 전자가있는 3 상 비동기 모터가 가장 자주 사용됩니다. 불행히도 일상 생활에서 3상 네트워크는 극히 드문 현상이므로 아마추어는 위상 변이 커패시터를 사용하여 기존의 전기 네트워크에서 전원을 공급하므로 엔진의 전력 및 시동 특성을 완전히 실현할 수 없습니다. . 기존 트리니스터 "위상 이동" 장치는 모터 샤프트의 전력을 더욱 감소시킵니다.
전력 손실 없이 3상 전기 모터를 시동하기 위한 장치 다이어그램의 변형이 다음 그림에 나와 있습니다. 쌀. 하나.
220/380V 모터의 권선은 삼각형으로 연결되고 커패시터 C1은 평소와 같이 그 중 하나와 병렬로 연결됩니다. 커패시터는 다른 권선에 병렬로 연결된 인덕터 L1에 의해 "지원"됩니다. 커패시터 C1의 커패시턴스, 인덕터 L1의 인덕턴스 및 부하 전력의 특정 비율을 사용하면 정확히 120°와 동일한 부하의 3개 분기 전압 간의 위상 변이를 얻을 수 있습니다.
에 쌀. 2그림에 표시된 장치의 벡터 전압 다이어그램. 1, 각 분기에 순수 저항 부하 R이 있습니다. 벡터 형태의 선형 전류 Il은 전류 Iz와 Ia의 차이와 같으며 절대값은 If√3 값에 해당합니다. 여기서 If=I1=I2=I3=Ul/R은 위상 부하 전류, Ul=U1=U2=U3=220V - 네트워크의 라인 전압. 
전압 Uc1=U2가 커패시터 C1에 인가되고, 이를 통한 전류는 Ic1과 동일하고 전압보다 위상이 90° 앞서 있습니다.
유사하게, 전압 UL1=U3이 인덕터 L1에 인가되고, 이를 통한 전류 IL1은 전압보다 90° 뒤처집니다.
전류 Ic1과 IL1의 절대값이 같으면 커패시턴스와 인덕턴스를 올바르게 선택하면 벡터 차이가 Il과 같을 수 있습니다.
전류 Ic1과 IL1 사이의 위상 변이는 60°이므로 벡터 Il, Ic1 및 IL1의 삼각형은 등변이고 절대값은 Ic1=IL1=Il=If√3입니다. 차례로 위상 부하 전류 If \u003d P / ZUL, 여기서 P는 총 부하 전력입니다.
즉, 커패시터 C1의 커패시턴스와 인덕터 L1의 인덕턴스가 220V의 전압이 인가될 때 이들을 통과하는 전류는 Ic1=IL1=P/(√3 ⋅Ul)=P/380, 쌀. 하나 L1C1 회로는 위상 편이를 정확히 준수하면서 부하에 3상 전압을 제공합니다.
1 번 테이블
| 피, 승 | IC1=IL1, A | C1, 미크로포맷 | L1, H |
|---|---|---|---|
| 100 | 0.26 | 3.8 | 2.66 |
| 200 | 0.53 | 7.6 | 1.33 |
| 300 | 0.79 | 11.4 | 0.89 |
| 400 | 1.05 | 15.2 | 0.67 |
| 500 | 1.32 | 19.0 | 0.53 |
| 600 | 1.58 | 22.9 | 0.44 |
| 700 | 1.84 | 26.7 | 0.38 |
| 800 | 2.11 | 30.5 | 0.33 |
| 900 | 2.37 | 34.3 | 0.30 |
| 1000 | 2.63 | 38.1 | 0.27 |
| 1100 | 2.89 | 41.9 | 0.24 |
| 1200 | 3.16 | 45.7 | 0.22 |
| 1300 | 3.42 | 49.5 | 0.20 |
| 1400 | 3.68 | 53.3 | 0.19 |
| 1500 | 3.95 | 57.1 | 0.18 |
에 탭. 하나현재 값 Ic1=IL1이 제공됩니다. 순전히 활성 부하의 총 전력의 다양한 값에 대한 커패시터 C1의 커패시턴스와 인덕터 L1의 인덕턴스.
전기 모터 형태의 실제 부하는 상당한 유도 성분을 가지고 있습니다. 결과적으로 선형 전류는 20...40° 정도의 일부 각도 φ만큼 활성 부하 전류와 위상이 같습니다.
전기 모터의 명판에는 일반적으로 표시된 각도가 아니라 코사인 - 잘 알려진 cosφ는 선형 전류의 활성 구성 요소와 전체 값의 비율과 같습니다.
에 표시된 장치의 부하를 통해 흐르는 전류의 유도 성분 쌀. 하나, 부하의 활성 저항과 병렬로 연결된 일부 인덕터 Ln을 통과하는 전류로 나타낼 수 있습니다. (그림 3a), 또는 동등하게 C1, L1 및 네트워크 와이어와 병렬로 연결됩니다.
에서 쌀. 3b인덕터를 통한 전류는 커패시턴스를 통한 전류와 역위상이므로 인덕터 LH는 위상 변이 회로의 용량성 분기를 통해 전류를 줄이고 유도성 분기를 통해 전류를 증가시킴을 알 수 있습니다. 따라서 위상 변이 회로의 출력에서 전압의 위상을 유지하려면 커패시터 C1을 통한 전류가 코일을 통해 증가 및 감소되어야 합니다.
유도 성분이 있는 부하에 대한 벡터 다이어그램은 더 복잡해집니다. 필요한 계산을 할 수 있는 단편은 다음과 같습니다. 쌀. 네.
총 선형 전류 Il은 여기에서 활성 Ilcosφ와 무효 Ilsinφ의 두 가지 구성 요소로 분해됩니다.
커패시터 C1과 코일 L1을 통과하는 전류의 필요한 값을 결정하기 위해 방정식 시스템을 풀면 :
IC1sin30° + IL1sin30° = Ilcosφ, IC1cos30° - IL1cos30° = Ilsinφ, 
우리는 이러한 전류의 다음 값을 얻습니다.
IC1 = 2/√3⋅Ilsin(φ+60°), IL1 = 2/√3⋅Icos(φ+30°).
순수 활성 부하(φ=0)에서 공식은 이전에 얻은 결과 Ic1=IL1=Il을 제공합니다.
에 쌀. 5 cosφ에 대한 전류 Ic1 및 IL1 대 Il의 비율 의존성은 다음 공식으로 계산됩니다.
0.85...0.9와 같은 cosφ의 일반적인 값에 대해 동일한 비율을 높은 정확도로 사용할 수 있습니다.
표 2
| 피, 승 | IC1,A | IL1, 에이 | C1, 미크로포맷 | L1, H |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 0.35 | 0.18 | 5.1 | 3.99 |
| 200 | 0.70 | 0.35 | 10.2 | 2.00 |
| 300 | 1.05 | 0.53 | 15.2 | 1.33 |
| 400 | 1.40 | 0.70 | 20.3 | 1.00 |
| 500 | 1.75 | 0.88 | 25.4 | 0.80 |
| 600 | 2.11 | 1.05 | 30.5 | 0.67 |
| 700 | 2.46 | 1.23 | 35.6 | 0.57 |
| 800 | 2.81 | 1.40 | 40.6 | 0.50 |
| 900 | 3.16 | 1.58 | 45.7 | 0.44 |
| 1000 | 3.51 | 1.75 | 50.8 | 0.40 |
| 1100 | 3.86 | 1.93 | 55.9 | 0.36 |
| 1200 | 4.21 | 2.11 | 61.0 | 0.33 |
| 1300 | 4.56 | 2.28 | 66.0 | 0.31 |
| 1400 | 4.91 | 2.46 | 71.1 | 0.29 |
| 1500 | 5.26 | 2.63 | 76.2 | 0.27 |
에 탭. 2커패시터 C1 및 인덕터 L1을 통해 흐르는 전류 IC1, IL1의 값은 위의 값 cosφ = √3/2를 갖는 부하의 총 전력의 다양한 값에서 제공됩니다.
이러한 위상 변이 회로의 경우 커패시터 MBGO, MBGP, MBGT, K42-4는 600V 이상의 작동 전압에 사용되거나 MBGCH, K42-19는 250V 이상의 전압에 사용됩니다.
초크는 오래된 튜브 TV의 막대 모양의 변압기로 만드는 것이 가장 쉽습니다. 220V의 전압에서 이러한 변압기의 1차 권선의 무부하 전류는 일반적으로 100mA를 초과하지 않으며 적용된 전압에 비선형 의존성을 갖습니다.
자기 회로에 0.2 ... 1mm 정도의 간격이 도입되면 전류가 크게 증가하고 전압 의존도가 선형이됩니다.
TC 변압기의 주 권선은 정격 전압이 220V(핀 2와 2" 사이의 점퍼), 237 V(핀 2와 3" 사이의 점퍼) 또는 254 V(핀 3과 3 사이의 점퍼)가 되도록 연결할 수 있습니다. ") . 주전원 전압은 핀 1과 1에 가장 자주 적용됩니다." 연결 유형에 따라 권선의 인덕턴스와 전류가 변경됩니다.
에 탭. 삼변압기 TC-200-2의 1차 권선에 흐르는 전류 값은 220V의 전압이 자기 회로의 다양한 간격과 권선 섹션의 다른 스위치 켜짐에서 인가될 때 주어진다.
데이터 매핑 탭. 3과 2약 300 ~ 800W의 전력을 가진 위상 변이 모터 회로에 지정된 변압기를 설치할 수 있으며 갭과 권선 스위칭 회로를 선택하여 필요한 전류 값을 얻을 수 있다는 결론을 내릴 수 있습니다.
인덕턴스는 또한 네트워크의 동상 또는 역상 연결과 변압기의 저전압(예: 백열등) 권선에 따라 달라집니다.
최대 전류는 작동 중인 정격 전류를 약간 초과할 수 있습니다. 이 경우 열 체제를 용이하게 하기 위해 변압기에서 모든 2차 권선을 제거하는 것이 좋습니다. 저전압 권선의 일부는 전기 모터가 작동하는 장치의 자동화 회로에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있습니다.
표 3
| 갭 인 자기 코어, mm |
네트워크 권선의 전류, A, 리드를 전압에 연결할 때 V |
||
|---|---|---|---|
| 220 | 237 | 254 | |
| 0.2 | 0.63 | 0.54 | 0.46 |
| 0.5 | 1.26 | 1.06 | 0.93 |
| 1 | - | 2.05 | 1.75 |
에 탭. 네다양한 TV 변압기의 1 차 권선 전류의 공칭 값과 위상 변이 LC 회로를 사용하는 것이 권장되는 모터 전력의 대략적인 값은 가능한 최대 부하에 대해 계산되어야합니다 전기 모터.
표 4
| 변신 로봇 | 명사 같은 현재, A |
힘 엔진, W |
|---|---|---|
| TS-360M | 1.8 | 600...1500 |
| TS-330K-1 | 1.6 | 500...1350 |
| ST-320 | 1.6 | 500...1350 |
| ST-310 | 1.5 | 470...1250 |
| TSA-270-1, TSA-270-2, TSA-270-3 |
1.25 | 400...1250 |
| TS-250, TS-250-1, TS-250-2, TS-250-2M, TS-250-2P |
1.1 | 350...900 |
| TS-200K | 1 | 330...850 |
| TS-200-2 | 0.95 | 300...800 |
| TS-180, TS-180-2, TS-180-4, TS-180-2V |
0.87 | 275...700 |
부하가 작으면 필요한 위상 변이가 더 이상 유지되지 않지만 단일 커패시터를 사용하는 경우에 비해 시동 성능이 향상됩니다.
실험적 검증은 순수 활성 부하와 전기 모터 모두에서 수행되었습니다.
능동 부하 기능은 장치의 각 부하 회로에 포함된 60W 및 75W의 전력을 가진 두 개의 병렬 연결된 백열 램프에 의해 수행되었습니다. (그림 1 참조), 이는 400W의 총 전력에 해당합니다. 탭. 하나커패시터 C1의 커패시턴스는 15 마이크로 패럿이었고 변압기 TC-200-2의 자기 회로 간격(0.5mm)과 권선 연결 방식(237V용)은 1.05A의 필요한 전류를 제공하기 위해 선택되었습니다. .
부하 회로에서 측정된 전압 U1, U2, U3은 2...3V만큼 서로 다르며, 이는 3상 전압의 높은 대칭성을 확인했습니다.
실험은 400W 전력의 농형 회전자 AOL22-43F가 있는 3상 비동기식 모터로도 수행되었습니다. 그는 20 마이크로 패럿의 용량을 가진 커패시터 C1 (그런데 엔진이 단 하나의 위상 변이 커패시터로 작동 할 때와 동일)과 변압기로 작업했으며 그 중 권선의 간격과 연결은 다음에서 선택되었습니다. 0.7A의 전류를 얻기 위한 조건.
결과적으로 시동 커패시터 없이 엔진을 빠르게 시동하고 엔진 샤프트의 풀리를 제동할 때 느껴지는 토크를 크게 높일 수 있었습니다.
불행히도 아마추어 조건에서는 엔진에 정규화된 기계적 부하를 제공하는 것이 거의 불가능하기 때문에 보다 객관적인 검사를 수행하기가 어렵습니다.
위상 변이 회로는 50Hz의 주파수로 조정된 직렬 발진 회로(순수 활성 부하 옵션의 경우)이며 이 회로는 부하 없이 네트워크에 연결할 수 없습니다. 