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 Uс=380 В, то должна применяться схема на рисунке 1, а (обмотки соединены в «звезду»). При напряжении сети Uc=220 В следует применять схему, показанную на рисунке 1, б (обмотки соединены в «треугольник»).
Рабочая емкость Ср (мкФ) для каждой схемы должна иметь определенное значение и может быть подсчитана, исходя из напряжения однофазной сети Uc и номинального тока Iф 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.
Uс – напряжение однофазной сети, В;
Iф – номинальный фазный ток двигателя, А.
Напряжение на конденсаторе Uk также зависит от схемы включения и напряжения сети. Для схем на рисунке 1 оно может быть принято Uk = 1,15∙Uс.
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 Сп обычно подсчитывают по формуле
, мкФ
где Ср - 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 Uс=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 Ср.
Решение. 1. Определим номинальный ток трехфазного двигателя Iф при соединении обмоток в «звезду» и в «треугольник». При соединении в «звезду» номинальным будет напряжение Uном=380 В=0,38 кВ. Тогда
, А
При соединении в «треугольник» номинальным будет напряжение Uном=220 В=0,22 кВ. Тогда
, А
2. Так как напряжение однофазной сети Uc=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 Iф=6,95 А.
Рисунок 2 - Схема включения в однофазную сеть трехфазного двигателя
3. Определим емкость рабочего конденсатора Ср
, мкФ
4. Напряжение на конденсаторе при данной схеме включения
Uk=1,15∙Uс = 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 Uс=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 Ср.
Решение. 1. Определим номинальный ток трехфазного двигателя Iф при соединении обмоток в «звезду» и в «треугольник». При соединении в «звезду» номинальным будет напряжение Uном=380 В=0,38 кВ. Тогда
, А
При соединении в «треугольник» номинальным будет напряжение Uном=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 Iф найден ранее и равен Iф=4,02 А.
Рисунок 3 - Схема включения в однофазную сеть трехфазного двигателя
3. Определим емкость рабочего конденсатора Ср
, мкФ
4. Напряжение на конденсаторе при данной схеме включения
Uk=1,15∙Uс = 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