Частотное регулирование однофазных асинхронных электродвигателей
Итак, все чаще появляются предложения частотных преобразователей, которые могут управлять однофазными асинхронными машинами. В силу того что частотники предназначены для работы с трехфазными машинами, то для регулирования оборотов однофазной машинами необходим особый вид частотного преобразователя. Это обусловлено тем, что трехфазные и однофазные машины имеют немного разный принцип работы. Давайте рассмотрим схему включения, которую предоставляет один из официальных производителей частотных преобразователей для однофазных машин:
Это схема прямого подключения. Где: Ф-фаза питающего напряжения, N-нейтральный проводник, L1, L2 – обмотки двигателя, Ср – рабочий конденсатор.
А вот схема подключения преобразователя:
Как мы можем видеть, конденсатор при включении данной схемы отключается. Обмотка L1 переключается к выходу преобразователя фазы А, а L2 к В. Общий провод подключается к выходу С. Тем самым мы фактически получили двухфазную машину. Фазовый сдвиг теперь будет реализовывать частотный преобразователь, а не конденсатор. На выходе преобразователя будет обычное трехфазное напряжение.
Данный способ частотного регулирования трудно назвать однофазным, так как при питания двигателя от сети напрямую необходимо опять восстанавливать схему с конденсатором. Более того, этот способ регулирования частоты НЕ ПОДХОДИТ для машин с пусковой обмоткой, так как сопротивление рабочей и пусковой обмотки не равны, появится асимметрия.
Можем сделать вывод, что данный вид частотного регулирования подходит не всем электродвигателям, а только конденсаторным. Более того, при такой схеме подключения необходимо провести переподключение обмоток внутри электродвигателя (в коробке выводов электродвигателя), что после переподключения не позволит работать ему от сети напрямую. Поэтому если вы собираетесь питать электродвигатель от однофазной сети через частотник, то, может быть стоит купить преобразователь, который питается от однофазной сети, а двигатель обычный, трехфазный. Это лучше с точки зрения работы самой машины, также отсутствуют переделки внутри электрической машины. Если вы собираетесь таким образом модернизировать систему, то внимательно изучите характеристики электродвигателя, преобразователя, чтоб избежать пустой траты средств или выхода из строя элементов системы.
Помимо распространенных 3-х фазных асинхронных двигателей, на рынке предлагают однофазные моторы. Чаще всего ими являются насосы и вентиляторы. Самые популярные агрегаты в промышленности и в быту. И тут возникает вопрос? Как же ими управлять и регулировать скорость. Способов великое множество. Но самый эффективный, это когда подключают преобразователь частоты для однофазного двигателя.
Из этой статьи вы узнаете:
Всем привет! С вами Гридин Семён, и в этом посте мы поговорим с вами о нюансах управления асинхронными однофазными двигателями. Какой способ управления лучше? Разберём такой вопрос — частотное управление двигателем более подробно.
Схема реверса трехфазного двигателя, подключенного в однофазную сеть
Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».
Несколько дней назад от одного из читателей сайта я получил письмо с просьбой подробно рассказать о том, как осуществить реверс трехфазного асинхронного двигателя 380/220 (В), подключенного в однофазную сеть 220 (В).
Действительно, я как то упустил этот момент из виду и про реверс совсем забыл. Дело в том, что у меня уже имеется статья, где я рассказывал про выбор емкости рабочих и пусковых конденсаторов, собирал схему подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть 220 (В) и даже снял видео на конкретном примере.
А сейчас вернемся к реверсу. Мудрить сложную схему я не буду, а покажу самый простой и самый распространенный вариант с помощью кнопки управления КУ-110111. Эту кнопку еще называют кнопочным выключателем или переключателем.
Вот так она выглядит.
Суть в том, что нам нужно две пары контактов: нормально-разомкнутый и нормально-замкнутый. И самое главное, чтобы управление этими контактами было фиксированным.
Вот как раз таки в этой кнопке имеется две пары контактов:
- (1-2) — нормально-разомкнутый
- (3-4) — нормально-замкнутый
В нашем случае управление контактами осуществляется с помощью рукоятки-переключателя, которая имеет два положения.
Когда переключатель установлен (зафиксирован) в вертикальном положении, то его контакт (1-2) разомкнут, а (3-4) замкнут. И наоборот, когда переключатель находится в горизонтальном положении (поворот рукоятки на 90° по часовой стрелке), то его контакт (1-2) замкнут, а (3-4) — разомкнут.
Номинальный ток контактных пар составляет 10 (А)
На это стоит обращать внимание, т.к. при выборе кнопки с заниженным номинальным током контакты могут выгореть
Например, для реверса двигателей мощностью до 0,4 (кВт) можно применять тумблер ТВ1-2. У него имеется 4 контактные группы: 2 нормально-разомкнутые и 2 нормально-замкнутые. Номинальный ток контактов составляет 5 (А).
Реверс асинхронного трехфазного двигателя, подключенного в однофазную сеть
Все просто. Реверс осуществляется путем переключения питания конденсаторов с одного полюса питающего напряжения на другой. Это как раз и осуществляется с помощью кнопки управления. На схеме она показана в красном прямоугольнике.
В качестве примера рассмотрим уже известный нам трехфазный двигатель АОЛ 22-4 мощностью 0,4 (кВт) напряжением 220/127 (В). Для его запуска необходим рабочий конденсатор емкостью не ниже 25 (мкФ). Я использовал конденсатор чуть меньшей емкости — МБГО-1, 20 (мкФ), напряжение 500 (В).
В моем примере взят двигатель напряжением — 220/127 (В). Т.к. питающая сеть у нас 220 (В), то его обмотки должны быть соединены в звезду. Звезда уже собрана внутри этого двигателя и на клеммник выведено всего 3 вывода.
Сначала я устанавливаю на кнопке управления перемычку между клеммами (2) и (3). Затем к клемме (2) подключаю один вывод конденсатора.
Второй вывод конденсатора подключаю на обмотку электродвигателя, которая не соединена с сетью, т.е. по схеме это вывод С1 (U1).
Теперь нужно соединить переключатель с двигателем. Для этого клемму (1) я соединяю с выводом двигателя С3 (W1), а клемму (4) — с С2 (V1).
Если на Вашем двигателе отсутствует маркировка выводов обмоток, то ее можно найти самостоятельно — вот Вам в помощь моя статья об определении начала и конца обмоток электродвигателя.
Питающее напряжение 220 (В) подводим к С2 (V1) и С3 (W1). Пробуем включать двигатель и проверяем реверс.
Работу реверса смотрите в видеоролике:
https://youtube.com/watch?v=vLkgJ0VN6PQ
Подключение электродвигателя 380В на 220В
Подключение электродвигателя 380В на 220В выполняется через конденсатор
Для такого подключения необходимо использовать бумажные (или пусковые) конденсаторы, при этом ВАЖНО чтобы номинальное напряжение конденсатора было больше либо равно напряжению сети. Могут применяться конденсаторы следующих марок (типов):
МБГО, МБГЧ, МБГП, МБГТ, МБГВ, КБГ, БГТ, ОМБГ, K42-4, К42-19 и др.
Емкость конденсатора можно определить по формулам приведенным ниже, либо с помощью онлайн расчета емкости.
Первое, что необходимо сделать — это правильно соединить выводы обмоток электродвигателя. Как уже известно из статьи: схемы соединения обмоток электродвигателя обмотки электродвигателя можно соединить по схеме «звезда» (обозначается — Y) или по схеме «треугольник» (обозначается — Δ), при этом, как правило для подключения электродвигателя на 220В применяется схема «треугольник» , что бы определиться со схемой соединения обмоток необходимо посмотреть паспортные данные электродвигателя на прикрепленном к нему шильдике:
Запись: «Δ/ Y 220/380V» обозначает, что для подключения данного электродвигателя на 220В необходимо соединить его обмотки по схеме «треугольник», а для подключения на 380В — по схеме «звезда», как это сделать читайте здесь.
Второе, с чем необходимо определиться — это как будет производиться запуск электродвигателя, под нагрузкой (когда уже в момент запуска электродвигателя к его валу приложена нагрузка и он не может свободно вращаться) либо без нагрузки (когда вал электродвигателя в момент запуска свободно вращается, например наждак, вентилятор, циркулярная пила и т.п.).
При запуске двигателя без нагрузки применяется 1 конденсатор который называется рабочим, а при необходимости запуска двигателя под нагрузкой в схеме, помимо рабочего, дополнительно применяется 2-ой конденсатор который называется пусковым, он включается только в момент запуска.
Разберем схемы подключения электродвигателя 380 на 220 для обоих случаев:
1) Подключение электродвигателя через конденсатор по схеме «треугольник», запуск — без нагрузки:
Емкость рабочего конденсатора для подключения электродвигателя при схеме соединения обмоток «треугольником» рассчитывается по формуле:
Cр=4800 * IнUс ; мкф
где: Iн-номинальный ток электродвигателя в Амперах (принимается в соответствии с паспортными данными электродвигателя); Uс — напряжение сети в Вольтах.
В схеме для включения электродвигателя применяется однополюсный автоматический выключатель, однако его использование необязательно, можно включать электродвигатель напрямую в сеть через розетку используя обычную штепсельную вилку или, например, включать его через обычный выключатель освещения.
2) Подключение электродвигателя через конденсатор по схеме «звезда», запуск — без нагрузки:
Емкость рабочего конденсатора для подключения электродвигателя при схеме соединения обмоток «звездой» рассчитывается по формуле:
Cр=2800 * IнUс ; мкф
где: Iн-номинальный ток электродвигателя в Амперах (принимается в соответствии с паспортными данными электродвигателя); Uс — напряжение сети в Вольтах.
В случае если запуск двигателя 380 на 220 Вольт происходит под нагрузкой, в схеме дополнительно должен применяться пусковой конденсатор иначе силы момента на валу электродвигателя не хватит для его раскрутки и двигатель не сможет запуститься.
Пусковой конденсатор подключается параллельно рабочему и должен включаться только в момент запуска двигателя, после того как двигатель наберет обороты его необходимо отключать.
Емкость пускового конденсатора должна быть в 2,5 — 3 раза больше рабочего.
Cп= (2,5…3) * Cр; мкф
При данной схеме для запуска электродвигателя необходимо нажать и держать кнопку SB, после чего подать напряжение включив автоматический выключатель, как только двигатель запустится кнопку SB необходимо отпустить. В качестве кнопки так же можно использовать обычный выключатель.
Однако лучшим вариантом для подключения электродвигателя 380 на 220 является использование ПНВС-10 (пускатель нажимной с пусковым контактом):
Кнопки «пуск» в этих пускателя имеют 2 контакта один из них при отпускании кнопки «пуск» размыкается отключая пусковой конденсатор, а второй остается замкнутым и через него подается напряжение на электродвигатель через рабочий конденсатор, отключение производится кнопкой «стоп».
Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.
Что учесть
- Переделка с 380 на 220 имеет смысл, если речь идет об эл/двигателе сравнительно небольшой мощности – до 2,5, но не более (это максимум) 3 кВт. В принципе, ограничений по данной характеристике нет. Но при этом, скорее всего, понадобится провести ряд мероприятий и потратить некоторую сумму денег и время.
- Переложить вводной кабель эл/питания, к тому же придется заниматься согласованиями с поставщиком электроэнергии в плане повышения лимита. Не следует забывать, что для частных домовладений установлен предел эн/потребления; как правило, в 15 кВт. «Впишется» ли в него новая нагрузка в виде мощного электродвигателя? Выдержит ли ее изначально заложенный кабель?
- Для такого прибора нужно прокладывать отдельную линию от силового щита и ставить индивидуальный автомат, как минимум. Просто так подключить его через розетку вряд ли получится; лучше не экспериментировать.
Практика переделок показывает, что даже если все сделано грамотно, возникнет еще одна проблема, с запуском. «Старт» мощного электродвигателя будет тяжелым, с длительной раскачкой, бросками напряжения. Такая перспектива мало кого устроит, тем более, если что-то собирается не на загородном участке, а на территории, прилегающей к жилому строению. Пока будет функционировать самодельная установка на основе этого двигателя, начнутся сбои в работе бытовых приборов. Проверено, и не раз.
- Порядок работы по переделке зависит от внутренней схемы электродвигателя. В некоторых моделях в клеммную коробку выводится всего 3 провода, в других – 6.
Вариантов немного – оставить изначальное включение или произвести разборку двигателя и перекоммутировать вторые концы. Если же выведены все шесть, то можно их соединять по любой из схем, без ограничений. Главное – грамотно выбрать ту, которая будет оптимальной для конкретной ситуации (мощность электродвигателя, специфика его применения). Чем отличается «треугольник» от «звезды», подробно рассказывается на этой странице.
Цена на перемотку трансформатора
В стоимость услуги входят следующие факторы:
- Разбор мотора и качественная диагностика его состояния.
- Выявление дефектов, степень их тяжести и количество.
- Сроки ремонта.
- Расчет замены обмотки.
- Пропитка изолирующим и защитным лаком.
- Проведение тестов и испытаний для проверки работоспособности двигателя.
Стоит понимать, что изменение мощностных характеристик двигателя — процесс довольно сложный и требует больше времени и вложений. Доверять его стоит только профессиональному мастеру, который справится с нагрузками такого типа и повысит работоспособность мотора, не навредив его комплектующим.
Определение схемы подключения
Прежде чем выбрать ту или иную схему подключения мотора к 220 В, необходимо определить, какова схема подключения его обмотки и при каком номинале он вообще может эксплуатироваться. Для этого необходимо:
Найти и изучить на моторе таблицу с тех. характеристиками.
В информационном поле содержится вся важная информация – обозначение типа соединения ∆ – треугольник или звезда – Y, мощность, количество оборотов, вольтаж (220 или 380, либо 220/380) и возможность подключения по конкретной схеме.
Вскрыть клеммную коробку и удостовериться на практике в правильности собранной схемы.
Начало и конец каждой обмотки подписан в соответствии с вышеприведённой цифробуквенной номенклатурой. Пользователю остаётся изучить схему соединения по перемычкам: по какой схеме выполнено соединение – звездой или треугольником.
Вскрытие клеммной коробкиИсточник pikabu.ru
Как подключить частотный преобразователь
Для подключения частотного преобразователя к оборудованию, прежде всего необходимо убедиться в том, что характеристики такого прибора подходят для работы с конкретным электродвигателем
Также важно, чтобы напряжение питающей сети позволяло использовать данный частотный преобразователь
При установке и подключении ЧП необходимо, чтобы условия эксплуатации соответствовали классу защищённости от влаги и пыли, а также были выдержаны все расстояния от движущихся частей машин и механизмов, от людских проходов и электрооборудования и аппаратуры.
Схема подключения ПЧ
Частотные преобразователи бывают как для трехфазных сетей, так и для однофазных. При этом к однофазной сети также можно подключать и трехфазный частотный преобразователь по схеме «треугольник», который дополнительно оснащен специальным конденсаторным блоком (при этом значительно падает мощность и понижается КПД устройства). Подключение же трехфазного преобразователя в соответствующей сети производится по схеме «звезда».
Управление частотным преобразователем может осуществляться с использованием контакторов, встроенных в различные релейные схемы, микропроцессорных контроллеров и компьютерного оборудования, а также вручную. Поэтому при подключении автоматизированных систем требуется участие специалистов по наладке такого оборудования.
Принцип подключения частотных преобразователей в целом одинаковый, но может несколько отличаться для разных моделей. Поэтому правильным решением будет перед подключением изучить инструкцию, сопоставить характеристики устройств и убедиться в том, что устройство подключается по схеме, предложенной производителем.
Для трехфазного электродвигателя
Для трехфазного электродвигателя принцип подключения следующий: к клеммным колодкам на выходе трехфазного частотного преобразователя подключаются фазные проводники к каждому выводу, а на вход подключаются фазы питающего напряжения. В данном случае всегда реализуется схема подключения «звезда» в двигателе. При подключении трехфазного двигателя через частотный преобразователь к однофазной сети применяют схему «треугольник».
Для однофазного электродвигателя
Для однофазного электродвигателя необходимо подключить фазный и нулевой проводник к преобразователю частоты, а обмотки двигателя подключаются к соответствующим клеммам на выходе частотного преобразователя. Например, обмотка L1 будет подключаться к клемме А преобразователя, обмотка L2 к клемме B, а общий провод к клемме C. Если применяется конденсаторный двигатель, то от частотного преобразователя фаза подключается к двигателю, а конденсатор обеспечивает сдвиг фаз.
Во всех случаях, при подключении частотных преобразователей и электродвигателей, всегда следует применять устройства защиты: автоматические выключатели и УЗО, рассчитанные на высокие пусковые токи, а также обязательно подключать заземляющий проводник к корпусам устройств
Также важно обратить внимание на сечение проводников электрокабеля, которым будет производится подключение – сечение должно соответствовать параметрам подключаемого частотного преобразователя и нагрузки
Источник
Как еще можно подключить электродвигатель
Помимо соединения звезда-треугольник, также есть еще несколько вариантов, которые применяются более часто:
Многие электрики советуют поставить конденсатор. Конечно, это самое простое решение, но в тоже время Вы сразу получите резкое снижение мощности электродвигателя. Для её реализации понадобится только исправный конденсатор. Нужно два контакта конденсатора подключить к нулю и третьему выходу электродвигателя. В итоге получится маломощный агрегат до 1,5 Вт. Но если Ваш электродвигатель производит большую мощность, то нужно в схему ввести еще пусковой конденсатор. Но в тоже время, если у Вас однофазное подключение, то конденсатор просто компенсирует отсутствие третьего выхода; Фото – схема подключения двигателя с конденсаторами
Если у Вас асинхронный электродвигатель, то можно легко его подключить в звезду либо треугольник по желанию с 380 на 220 В
В таких двигателях установлено три обмотки, которые соединены между собой в звезду или треугольник, для изменения напряжения нужно просто поменять выводы, которые идут на вершины соединений;
Очень важно внимательно читать инструкция к двигателю, его сертификат и паспорт. У многих импортных моделей возможна только монтажная схема соединения треугольник к нашему напряжению 220 В. Если Вы проигнорируете это правило и включите их в сеть 220 при помощи соединения звезда, то моторы просто сгорят под высокой нагрузкой
Также нельзя подключать к домашней сети двигатель, у которого мощность более трех киловатт, иначе начнутся короткие замыкания или даже сгорит автомат УЗО.
Если Вы проигнорируете это правило и включите их в сеть 220 при помощи соединения звезда, то моторы просто сгорят под высокой нагрузкой. Также нельзя подключать к домашней сети двигатель, у которого мощность более трех киловатт, иначе начнутся короткие замыкания или даже сгорит автомат УЗО.
Дополняя пункт про конденсаторы, нужно отметить, что подбирать эту комплектующую необходимо исходя из минимально допустимой емкости, постепенно пробными методами увеличивая её до оптимальной, необходимой двигателю. Если электродвигатель очень долго стоит без нагрузки, то он может просто сгореть при подключении к сети. Также помните, что даже после того, как Вы выключили из сети электродвигатели, конденсаторы хранят напряжение на своих контактах.
Ни в коем случае не трогайте их, а желательно оградите специальным изолирующим слоем, который поможет избежать несчастных случаев. Также перед работой с ними нужно делать разрядку.
Это интересно: Электрический теплый пол своими руками — разбираем подробно
Отличие магнитного пускателя от контактора
Часто при подборе коммутационного устройства возникает путаница между магнитными пускателями (МП) и контакторами. Эти устройства, несмотря на свою схожесть во многих характеристиках, все же разные понятия. Магнитный пускатель объединяет в себе ряд приборов, они соединены в одном управляющем узле.
В МП может быть включено несколько контакторов, плюс защитные устройства, специальные приставки, управляющие элементы. Все это заключено в корпус, имеющий какую-то степень влаго- и пылезащиты. С помощью этих устройств в основном управляют работой асинхронных двигателей.
Контактор — моноблочный прибор с набором функций, предусмотренных конкретной конструкцией. Тогда как пускатели применяют в схемах достаточно сложных, контакторы в основном присутствуют в простых схемах.
Как подключить электродвигатель с 380 на 220В без конденсатора?
Как отмечалось выше, для пуска ЭД с короткозамкнутым ротором от сети с одной фазой чаще всего применяется конденсатор.
Именно он обеспечивает пуск устройства в первый момент времени после подачи однофазного тока. При этом емкость пускового устройства должна в три раза превышать этот же параметр для рабочей емкости.
Для АД, имеющих мощность до 3-х киловатт и применяемых в домашних условиях, цена на пусковые конденсаторы высока и порой соизмерима со стоимостью самого мотора.
Следовательно, многие все чаще избегают емкостей, применяемых только в момент пуска.
По-другому обстоит ситуация с рабочими конденсаторами, использование которых позволяет загрузить мотор на 80-85 процентов его мощности. В случае их отсутствия показатель мощности может упасть до 50 процентов.
Тем не менее, бесконденсаторный пуск 3-х фазного мотора от однофазной сети возможен, благодаря применению двунаправленных ключей, срабатывающих на короткие промежутки времени.
Требуемый момент вращения обеспечивается за счет смещения фазных токов в обмотках АД.
Сегодня популярны две схемы, подходящие для моторов с мощностью до 2,2 кВт.
Интересно, что время пуска АД от однофазной сети ненамного ниже, чем в привычном режиме.
Основные элементы схемы — симисторы и симметричный динистры. Первые управляются разнополярными импульсами, а второй — сигналами, поступающими от полупериода питающего напряжения.
Подходит для электродвигателей на 380 Вольт, имеющих частоту вращения до 1 500 об/минуту с обмотками, подключенными по схеме треугольника.
В роли фазосдвигающего устройства выступает RC-цепь. Меняя сопротивление R2, удается добиться на емкости напряжения, смещенного на определенный угол (относительно напряжения бытовой сети).
Выполнение главной задачи берет на себя симметричный динистор VS2, который в определенный момент времени подключает заряженную емкость к симистору и активирует этот ключ.
Подойдет для электродвигателей, имеющих частоту вращения до 3000 об/минуту и для АД, отличающихся повышенным сопротивлением в момент пуска.
Для таких моторов требуется больший пусковой ток, поэтому более актуальной является схема разомкнутой звезды.
Особенность — применение двух электронных ключей, замещающих фазосдвигающие конденсаторы
В процессе наладки важно обеспечить требуемый угол сдвига в фазных обмотках
Делается это следующим образом:
- Напряжение на электродвигатель подается через ручной пускатель (его необходимо подключить заранее).
- После нажатия на кнопку требуется подобрать момент пуска с помощью резистора R
При реализации рассмотренных схем стоит учесть ряд особенностей:
- Для эксперимента применялись безрадиаторные симисторы (типы ТС-2-25 и ТС-2-10), которые отлично себя проявили. Если использовать симисторы на корпусе из пластмассы (импортного производства), без радиаторов не обойтись.
- Симметричный динистор типа DB3 может быть заменен на KP Несмотря на тот факт, что KP1125 сделан в России, он надежен и имеет меньше переключающее напряжение. Главный недостаток — дефицитность этого динистора.
