Conectarea unui motor trifazat la o rețea monofazată fără pierderi de putere

După cum știți, atunci când un motor asincron trifazat este conectat la o rețea monofazată, conform circuitelor condensatoare comune: „triunghi” sau „stea”, puterea motorului este utilizată doar la jumătate (în funcție de motorul utilizat).

În plus, este dificil să porniți motorul sub sarcină.

Articolul propus descrie metoda de conectare a motorului fără pierderi de putere.

În diferite mașini și dispozitive electromecanice de amatori, cel mai des sunt utilizate motoare asincrone trifazate cu rotor cu colivie. Din păcate, o rețea trifazată în viața de zi cu zi este un fenomen extrem de rar, prin urmare, amatorii folosesc un condensator de defazare pentru a le alimenta de la o rețea electrică convențională, ceea ce nu le permite să realizeze pe deplin puterea și caracteristicile de pornire ale motorului. . Dispozitivele existente de „defazare” trinistori reduc și mai mult puterea pe arborele motorului.

O variantă a schemei unui dispozitiv pentru pornirea unui motor electric trifazat fără pierderi de putere este prezentată pe orez. unu.

Înfășurările motorului de 220/380 V sunt conectate într-un triunghi, iar condensatorul C1 este conectat, ca de obicei, în paralel cu unul dintre ele. Condensatorul este „ajutat” de inductorul L1, conectat în paralel cu o altă înfășurare. Cu un anumit raport dintre capacitatea condensatorului C1, inductanța inductorului L1 și puterea de sarcină, este posibil să se obțină o defazare între tensiunile de pe cele trei ramuri ale sarcinii, egală cu exact 120 °.

Pe orez. 2 diagrama tensiunii vectoriale pentru dispozitivul prezentat în fig. 1, cu o sarcină pur rezistivă R în fiecare ramură. Curentul liniar Il sub formă vectorială este egal cu diferența dintre curenții Iz și Ia, iar în valoare absolută corespunde valorii If√3, unde If=I1=I2=I3=Ul/R este curentul de sarcină de fază, Ul=U1=U2=U3=220 V - tensiunea de linie a rețelei.

Condensatorului C1 i se aplică o tensiune Uc1=U2, curentul prin acesta este egal cu Ic1 și este înaintea tensiunii cu 90° în fază.

În mod similar, tensiunea UL1=U3 este aplicată inductorului L1, curentul prin acesta IL1 rămâne în urma tensiunii cu 90°.

Dacă valorile absolute ale curenților Ic1 și IL1 sunt egale, diferența lor vectorială, cu alegerea corectă a capacității și inductanței, poate fi egală cu Il.

Defazatul dintre curenții Ic1 și IL1 este de 60°, deci triunghiul vectorilor Il, Ic1 și IL1 este echilateral, iar valoarea lor absolută este Ic1=IL1=Il=If√3. La rândul său, curentul de sarcină de fază Dacă \u003d P / ZUL, unde P este puterea totală a sarcinii.

Cu alte cuvinte, dacă capacitatea condensatorului C1 și inductanța inductorului L1 sunt alese astfel încât atunci când li se aplică o tensiune de 220 V, curentul prin ele ar fi egal cu Ic1=IL1=P/(√3 ⋅Ul)=P/380, prezentat în orez. unu circuitul L1C1 va furniza tensiune trifazată sarcinii cu respectarea exactă a defazajului.

tabelul 1

LA fila. unu sunt date valorile curente Ic1=IL1. capacitatea condensatorului C1 și inductanța inductorului L1 pentru diferite valori ale puterii totale a unei sarcini pur active.

Sarcina reală sub forma unui motor electric are o componentă inductivă semnificativă. Ca urmare, curentul liniar întârzie în fază cu curentul de sarcină activă cu un unghi φ de ordinul 20...40°.

Pe plăcuțele de identificare ale motoarelor electrice, de obicei nu este indicat unghiul, ci cosinusul său - binecunoscutul cosφ, egal cu raportul dintre componenta activă a curentului liniar și valoarea sa completă.

Componenta inductivă a curentului care circulă prin sarcina dispozitivului prezentat în orez. unu, poate fi reprezentat ca curenți care trec prin niște inductoare Ln conectate în paralel cu rezistențele active ale sarcinii (Fig. 3a), sau, echivalent, în paralel cu C1, L1 și firele de rețea.

Din orez. 3b se poate observa că, deoarece curentul prin inductor este antifazat față de curentul prin capacitate, inductoarele LH reduc curentul prin ramura capacitivă a circuitului defazator și îl măresc prin cel inductiv. Prin urmare, pentru a menține faza tensiunii la ieșirea circuitului de defazare, curentul prin condensatorul C1 trebuie crescut și redus prin bobină.

Diagrama vectorială pentru o sarcină cu o componentă inductivă devine mai complicată. Fragmentul său, care permite efectuarea calculelor necesare, este dat în orez. patru.

Curentul liniar total Il este descompus aici în două componente: Ilcosφ activ și Ilsinφ reactiv.

Ca rezultat al rezolvării unui sistem de ecuații pentru a determina valorile necesare ale curenților prin condensatorul C1 și bobina L1:

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

obținem următoarele valori ale acestor curenți:

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

Cu o sarcină pur activă (φ=0), formulele dau rezultatul obținut anterior Ic1=IL1=Il.

Pe orez. 5 sunt date dependențele rapoartelor curenților Ic1 și IL1 la Il de cosφ, calculate folosind aceste formule

Aceleași rapoarte pot fi utilizate cu un grad bun de precizie pentru valori tipice ale cosφ egale cu 0,85...0,9.

masa 2

LA fila. 2 valorile curenților IC1, IL1 care circulă prin condensatorul C1 și inductorul L1 sunt date la diferite valori ale puterii totale a sarcinii, care are valoarea de mai sus cosφ = √3/2.

Pentru un astfel de circuit de defazare, condensatorii MBGO, MBGP, MBGT, K42-4 sunt utilizați pentru o tensiune de funcționare de cel puțin 600 V sau MBGCH, K42-19 pentru o tensiune de cel puțin 250 V.

Choke-ul este cel mai ușor de realizat dintr-un transformator de putere în formă de tijă de la un televizor cu tub vechi. Curentul fără sarcină al înfășurării primare a unui astfel de transformator la o tensiune de 220 V nu depășește de obicei 100 mA și are o dependență neliniară de tensiunea aplicată.

Dacă în circuitul magnetic este introdus un decalaj de ordinul a 0,2 ... 1 mm, curentul va crește semnificativ, iar dependența sa de tensiune va deveni liniară.

Înfășurările de rețea ale transformatoarelor TC pot fi conectate astfel încât tensiunea nominală de pe acestea să fie de 220 V (jumper între pinii 2 și 2"), 237 V (jumper între pinii 2 și 3") sau 254 V (jumper între pinii 3 și 3") ") . Tensiunea de rețea este cel mai adesea aplicată la pinii 1 și 1". În funcție de tipul de conexiune, inductanța și curentul înfășurării se modifică.

LA fila. 3 valorile curentului din înfășurarea primară a transformatorului TC-200-2 sunt date atunci când i se aplică o tensiune de 220 V la diferite goluri ale circuitului magnetic și diferite porniri ale secțiunilor de înfășurare.

Cartografierea datelor fila. 3 și 2 ne permite să concluzionăm că transformatorul specificat poate fi instalat într-un circuit de motor cu defazare cu o putere de aproximativ 300 până la 800 W și, prin selectarea decalajului și a circuitului de comutare a înfășurării, obținem valoarea curentului necesară.

Inductanța variază și în funcție de conexiunea în fază sau antifază a rețelei și înfășurările de joasă tensiune (de exemplu, incandescente) ale transformatorului.

Curentul maxim poate depăși ușor curentul nominal în funcționare. În acest caz, pentru a facilita regimul termic, se recomandă îndepărtarea tuturor înfășurărilor secundare din transformator, o parte din înfășurările de joasă tensiune putând fi folosită pentru alimentarea circuitelor de automatizare ale dispozitivului în care funcționează motorul electric.

Tabelul 3

LA fila. patru valorile nominale ale curenților înfășurărilor primare ale transformatoarelor diferitelor televizoare și valorile aproximative ale puterii motorului cu care se recomandă utilizarea unui circuit LC cu defazare trebuie calculate pentru sarcina maximă posibilă de motorul electric.

Tabelul 4

Cu o sarcină mai mică, schimbarea de fază necesară nu va mai fi menținută, dar performanța de pornire se va îmbunătăți în comparație cu utilizarea unui singur condensator.

Verificarea experimentală a fost efectuată atât cu o sarcină pur activă, cât și cu un motor electric.

Funcțiile de sarcină activă au fost îndeplinite de două lămpi cu incandescență conectate în paralel cu o putere de 60 și 75 W, incluse în fiecare circuit de sarcină al dispozitivului. (vezi fig. 1), care corespundea unei puteri totale de 400 W În conformitate cu fila. unu capacitatea condensatorului C1 a fost de 15 microfarads. Intervalul din circuitul magnetic al transformatorului TS-200-2 (0,5 mm) și schema de conectare a înfășurării (pentru 237 V) au fost alese din motive de furnizare a curentului necesar de 1,05 A.

Tensiunile U1, U2, U3 măsurate pe circuitele de sarcină diferă între ele cu 2...3 V, ceea ce a confirmat simetria ridicată a tensiunii trifazate.

Experimentele au fost, de asemenea, efectuate cu un motor asincron trifazat cu un rotor cu colivie AOL22-43F cu o putere de 400 W. A lucrat cu un condensator C1 cu o capacitate de 20 de microfaradi (apropo, la fel ca atunci când motorul funcționa cu un singur condensator de defazare) și cu un transformator, al cărui decalaj și conexiunea înfășurărilor au fost selectate dintre condiția pentru obținerea unui curent de 0,7 A.

Ca urmare, a fost posibilă pornirea rapidă a motorului fără un condensator de pornire și creșterea semnificativă a cuplului resimțit la frânarea scripetei de pe arborele motorului.

Din păcate, este dificil să se efectueze o verificare mai obiectivă, deoarece în condiții de amatori este aproape imposibil să se asigure o sarcină mecanică normalizată a motorului.

Trebuie amintit că circuitul de defazare este un circuit oscilator în serie reglat la o frecvență de 50 Hz (pentru opțiunea de sarcină pur activă), iar acest circuit nu poate fi conectat la rețea fără sarcină.

Vă recomandăm să citiți

motor electric

Soft starter pentru motoare electrice

motor electric

Alimentare DIY

Prize și întrerupătoare

La ce înălțime ar trebui instalate prize de la podea

Antenă

6 moduri de a face o antenă TV DIY

motor electric

Motor-generator electromagnetic perpetuu

motor electric

motor DC