Avtonova37.ru

Авто мастер
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Асинхронный двигатель с фазным ротором схема соединения

Подключение трехфазного двигателя к сети

За счет простой конструкции и легкости обслуживания асинхронные электрические двигатели находят широкое применение практически в любой сфере от промышленных предприятий до бытовой техники. Из-за особенности рабочего принципа они по-разному подключаются к трехфазным и однофазным электросетям.

Содержание:

  1. Принцип работы
  2. Подключение к однофазной сети через конденсатор
  3. Подключение без конденсатора
  4. Реверс двигателя в однофазной сети
  5. Подключение к трехфазной сети двигателя с короткозамкнутым ротором
  6. Подключение двигателя с фазным ротором

Схемы подключения трехфазных электродвигателей

ВАЖНО! Перед подключением электродвигателя необходимо убедится в правильности схемы соединения обмоток электродвигателя в соответствии с его паспортными данными.

Условные обозначения на схемах

Магнитный пускатель (далее — пускатель) — коммутационный аппарат предназначенный для пуска и остановки двигателя. Управление пускателем осуществляется через электрическую катушку, которая выступает в качестве электромагнита, при подаче на катушку напряжения она воздействует электромагнитным полем на подвижные контакты пускателя которые замыкаются и включают электрическую цепь, и наоборот, при снятии напряжения с катушки пускателя — электромагнитное поле пропадает и контакты пускателя под действием пружины возвращаются в исходное положение размыкая цепь.

У магнитного пускателя есть силовые контакты предназначенные для коммутации цепей под нагрузкой и блок-контакты которые используются в цепях управления.

Контакты делятся на нормально-разомкнутые — контакты которые в своем нормальном положении, т.е. до подачи напряжения на катушку магнитного пускателя или до механического воздействия на них, находятся в разомкнутом состоянии и нормально-замкнутые — которые в своем нормальном положении находятся в замкнутом состоянии.

В новых магнитных пускателях имеется три силовых контакта и один нормально-разомкнутый блок-контакт. При необходимости наличия большего количества блок-контактов (например при сборке реверсивной схемы пуска электродвигателя), на магнитный пускатель сверху дополнительно устанавливается приставка с дополнительными блок-контактами (блок контактов) которая, как правило, имеет четыре дополнительных блок-контакта (к примеру два нармально-замкнутых и два нормально-разомкнутых).

Кнопки для управления электродвигателем входят в состав кнопочных постов, кнопочные посты могут быть однокнопочные, двухкнопочные, трехкнопочные и т.д.

Каждая кнопка кнопочного поста имеет по два контакта — один из них нормально-разомкнутый, а второй нормально-замкнутый, т.е. каждая из кнопок может использоваться как в качестве кнопки «Пуск» так и в качестве кнопки «Стоп».

Схема прямого включения электродвигателя

Данная схема является самой простой схемой подключения электродвигателя, в ней отсутствует цепь управления, а включение и отключение электродвигателя осуществляется автоматическим выключателем.

Главными достоинствами данной схемы является дешевизна и простота сборки, к недостаткам же данной схемы можно отнести то, что автоматические выключатели не предназначены для частого коммутирования цепей это, в сочетании с пусковыми токами, приводит к значительному сокращению срока службы автомата, кроме того в данной схеме отсутствует возможность устройства дополнительной защиты электродвигателя.

Схема подключения электродвигателя через магнитный пускатель

Эту схему так же часто называют схемой простого пуска электродвигателя, в ней, в отличии от предыдущей, кроме силовой цепи появляется так же цепь управления.

При нажатии кнопки SB-2 (кнопка «ПУСК») подается напряжение на катушку магнитного пускателя KM-1, при этом пускатель замыкает свои силовые контакты KM-1 запуская электродвигатель, а так же замыкает свой блок-контакт KM-1.1, при отпускании кнопки SB-2 ее контакт снова размыкается, однако катушка магнитного пускателя при этом не обесточивается, т.к. ее питание теперь будет осуществляться через блок-контак KM-1.1 (т.е. блок-контак KM-1.1 шунтирует кнопку SB-2). Нажатие на кнопку SB-1 (кнопка «СТОП») приводит к разрыву цепи управления, обесточиванию катушки магнитного пускателя, что приводит к размыканию контактов магнитного пускателя и как следствие, к остановке электродвигателя.

Реверсивная схема подключения электродвигателя (Как изменить направление вращения электродвигателя?)

Что бы поменять направление вращения трехфазного электродвигателя необходимо поменять местами любые две питающие его фазы:

При необходимости частой смены направления вращения электродвигателя применяется реверсивная схема подключения электродвигателя:

В данной схеме применяется два магнитных пускателя (KM-1, KM-2) и трехкнопочный пост, магнитные поскатели применяемые в данной схеме кроме нормально-разомкнутого блок-контакта должны так же иметь и нормально замкнутый контакт.

При нажатии кнопки SB-2 (кнопка «ПУСК 1») подается напряжение на катушку магнитного пускателя KM-1, при этом пускатель замыкает свои силовые контакты KM-1 запуская электродвигатель, а так же замыкает свой блок-контакт KM-1.1 который шунтирует кнопку SB-2 и размыкает свой блок-контакт KM-1.2 который защищает электродвигатель от включения в обратную сторону (при нажатии кнопки SB-3) до его предварительной остановки, т.к. попытка запуска электродвигателя в обратную сторону без предварительного отключения пускателя KM-1 приведет к короткому замыканию. Что бы запустить электродвигатель в обратную сторону необходимо нажать кнопу «СТОП» (SB-1), а затем кнопку «ПУСК 2» (SB-3) которая запитает катушку магнитного пускателя KM-2 и запустит электродвигатель в обратную сторону.

Примечание: В данной статье понятия пускателя и контактора не разделяются в связи с идентичностью их схем подключения подробнее читайте статью: Контакторы и магнитные пускатели.

Читать еще:  Двигатель внутреннего возгорания все из чего он состоит

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

1. РАСЧЕТ ЧИСЛА И ЗНАЧЕНИЙ ПУСКОВЫХ РЕЗИСТОРОВ

1.1 Построение естественной механической характеристики


1. Определяем скорость идеального холостого хода. Поскольку номинальная частота вращения , тогда:


2. Определяем номинальное скольжение:

Для определения числа пар полюсов используем следующую формулу:

Из данной формулы следует, что:

3. Определяем угловую скорость идеального холостого хода:

4. Определяем приведенное значение сопротивление ротора:

5. Определяем значение максимального момента ротора:

6. Определяем критическое скольжение:

7. Определяем значение коэффициента :

8. Определяем значение номинального момента:

9. Производим расчет естественной характеристики, изменяя значение скольжение в пределах , по следующей формуле:

Данные расчетов сведены в таблице 1.

Таблица 1 — Расчет естественной механической характеристики

По результатам расчетов построена естественная механическая характеристика представленная на рисунке 1.

Рисунок 1 — Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя


1.2 Определение числа и значения пусковых резисторов

1. Строим естественную механическую характеристику привода.

2. Восстанавливаем перпендикуляры к оси моментов из точек, соответствующих моментам и .

3. Через точки пересечения прямых и с естественной характеристикой (точки и ) проводим прямую.

4. Точку пересечения этой прямой с прямой, проведенной из точки параллельно оси моментов, обозначим точкой .

5. Через точки и F проводим прямую и из точки G (точка пересечения данной прямой с прямой ) проводим отрезок, параллельный оси моментов, до точки пересечения с прямой . Точку пересечения обозначим буквой E.

6. Затем, через точку E и проводим прямую. Точку пересечения этой прямой с прямой момента обозначим как H.

7. Далее из точки H, параллельно оси моментов, проводим отрезок до точки пересечения с прямой . Эту точку обозначим буквой D.

8. После этого, через точки D и проводим очередную прямую. Точкой пересечения этой прямой с прямой будет точка I.

9. Из точки I проводим параллельный оси моментов отрезок до точки C (точка пересечения данного отрезка с прямой, соответствующей моменту .

10. Через токи C и проводим прямую. Точку пересечения прямой с прямой, соответствующей моменту , обозначим буквой J.

11. Из точки J, параллельно оси моментов, проводим отрезок до точки пересечения с прямой момента . Эта точка должна совпасть с точкой . Если этого не произошло, то нужно изменить моменты или Расчет заканчивается, когда эти две точки совпадут. Число отрезков, параллельных оси моментов, соответствует числу реостатных характеристик, а, следовательно, и числу пусковых резисторов.

Для определения значений сопротивлений пусковых резисторов необходимо произвести некоторые графические построения. Определяем точку , как точку пересечения прямой, соответствующей моменту , с прямой, проведенной из точки параллельно оси моментов (см. рисунок 2). Исходя из проведенных построений определяем полные активные сопротивления линий ротора.

1. На первой ступени:

2. На второй ступени:

3. На третьей ступени:

4. На четвёртой ступени:

Определяем значения сопротивлений пусковых резисторов:

1. Сопротивление первого пускового резистора:

2. Сопротивление второго пускового резистора:

3. Сопротивление третьего пускового резистора:

4. Сопротивление четвёртого пускового резистора:

Значения скольжения, соответствующие началу разгона на каждой ступени (момент включения первой ступени и моменты перехода с одной ступени на другую) определяем по рисунку 2.

Все построения выполнены с помощью учебника Вешеневский С.Н. «Характеристики двигателей в электроприводе» и представлены на рисунке 2.

Принципиальная схема соединения резисторов представлена на рисунке 3.

Рисунок 2 — Расчёт числа и значений пусковых резисторов

Рисунок 3 — Принципиальная схема соединения резисторов


IPMAX = ,


где — сумма сопротивлений пусковых резисторов одной фазы ротора (меняет свои значения в зависимости от ступени разгона электродвигателя). По мере разгона из исключается каждый предыдущий пусковой резистор при переходе на следующую ступень.


— значения скольжения, соответствующие началу разгона на каждой ступени.

1. Для первой ступени:

2. Для второй ступени:

3. Для третьей ступени:

4. Для четвёртой ступени:

По полученным значениям примем максимальный ток равным 620А.

Эквивалентный по нагреву продолжительный ток для режима пуска двигателя принимаем:

Пусковые резисторы выбираем из ящиков резисторов типа ЯС-100 с чугунными элементами по справочным данным, приведенным в учебнике: Вешеневский С.Н. «Характеристики двигателей в электроприводе».

1. Расчетная величина сопротивления первой ступени пусковых резисторов . Так как резисторов с таким номиналом в ящиках пусковых резисторов нет, собираем эту ступень путем последовательного соединения десяти резисторов (из ящика резисторов под каталожным номером 10), одного резистора (из ящика резисторов под каталожным номером 7) и одного резистора (из ящика резисторов под каталожным номером 5).

2. Расчетная величина сопротивления второй ступени пусковых резисторов . Так как резисторов с таким номиналом в ящиках пусковых резисторов нет, собираем эту ступень путем последовательного соединения двух резисторов (из ящика резисторов под каталожным номером 14) и трёх резисторов (из ящика резисторов под каталожным номером 10).

3. Расчетная величина сопротивления третьей ступени пусковых резисторов . Так как резисторов с таким номиналом в ящиках пусковых резисторов нет, собираем эту ступень путем последовательного соединения трёх резисторов (из ящика резисторов под каталожным номером 10).

4. Расчетная величина сопротивления третьей ступени пусковых резисторов . Так как резисторов с таким номиналом в ящиках пусковых резисторов нет, собираем эту ступень путем последовательного соединения одного резистора (из ящика резисторов под каталожным номером 10), двух, параллельно соединённых, резисторов (из ящика резисторов под каталожным номером 7) и двух, параллельно соединённых, резисторов (из ящика резисторов под каталожным номером 5).

Результаты выбора резисторов занесены в таблицу 2.

Таблица 2 — Выбор пусковых резисторов

Схемы подключения трехфазного двигателя

Из множества созданных схем специалистами для монтажа асинхронного двигателя практически используют два метода:

  • Схема звезды.
  • Схема треугольника.

Названия схем даны по методу подключения обмоток в питающую сеть. Чтобы на электродвигателе определить, по какой схеме он подключен, необходимо посмотреть указанные данные на металлической табличке, которая установлена на корпусе двигателя.

Даже на старых образцах моторов можно определить метод соединения статорных обмоток, а также напряжение сети. Эта информация будет верна, если двигатель уже был в эксплуатации, и никаких проблем в работе нет. Но иногда нужно произвести электрические измерения.

Схемы подключения трехфазного двигателя звездой дают возможность плавного запуска мотора, но мощность оказывается меньше номинального значения на 30%. Поэтому по мощности схема треугольника остается в выигрыше. Существует особенность по нагрузке тока. Сила тока резко увеличивается при запуске, это отрицательно сказывается на обмотке статора. Возрастает выделяемое тепло, которое губительно воздействует на изоляцию обмотки. Это приводит к нарушению изоляции, и поломке электродвигателя.

Много европейских устройств, поставленных на отечественный рынок, имеют в комплекте европейские электродвигатели, действующие с напряжением от 400 до 690 В. Такие 3-фазные моторы необходимо монтировать в сеть 380 вольт отечественного напряжения только по треугольной схеме обмоток статора. В противном случае моторы сразу будут выходить из строя. Российские моторы на три фазы подключаются по звезде. Изредка производится монтаж схемы треугольника для получения от двигателя наибольшей мощности, применяемой в специальных видах промышленного оборудования.

Изготовители сегодня дают возможность подключать трехфазные электромоторы по любой схеме. Если в монтажной коробке три конца, то произведена заводская схема звезды. А если есть шесть выводов, то мотор можно подключать по любой схеме. При монтаже по звезде нужно три вывода начал обмоток объединить в один узел. Остальные три вывода подать на фазное питание напряжением 380 вольт. В схеме треугольника концы обмоток соединяют последовательно по порядку между собой. Фазное питание подсоединяется к точкам узлов концов обмоток.

Проверка схемы подключения мотора

Представим худший вариант выполненного подключения обмоток, когда на заводе не обозначены выводы проводов, сборка схемы проведена во внутренней части корпуса мотора, и наружу выведен один кабель. В этом случае необходимо разобрать электродвигатель, снять крышки, разобрать внутреннюю часть, разобраться с проводами.

Метод определения фаз статора

После разъединения выводных концов проводов применяют мультиметр для измерения сопротивления. Один щуп подключают к любому проводу, другой подносят по очереди ко всем выводам проводов, пока не найдется вывод, принадлежащий к обмотке первого провода. Аналогично поступают на остальных выводах. Нужно помнить, что обязательна маркировка проводов, любым способом.

Если в наличии нет мультиметра или другого прибора, то используют самодельные пробники, сделанные из лампочки, проводов и батарейки.

Полярность обмоток
Чтобы найти и определить полярность обмоток, необходимо применить некоторые приемы:
  • Подключить импульсный постоянный ток.
  • Подключить переменный источник тока.

Оба способа действуют по принципу подачи напряжения на одну катушку и его трансформации по магнитопроводу сердечника.

Как проверить полярность обмоток батарейкой и тестером

На контакты одной обмотки подключают вольтметр с повышенной чувствительностью, который может отреагировать на импульс. К другой катушке быстро присоединяют напряжение одним полюсом. В момент подключения контролируют отклонение стрелки вольтметра. Если стрелка двигается к плюсу, то полярность совпала с другой обмоткой. При размыкании контакта стрелка пойдет к минусу. Для 3-й обмотки опыт повторяют.

Путем изменения выводов на другую обмотку при включении батарейки определяют, насколько правильно сделана маркировка концов обмоток статора.

Проверка переменным током

Две любые обмотки включают параллельно концами к мультиметру. На третью обмотку включают напряжение. Смотрят, что показывает вольтметр: если полярность обеих обмоток совпадает, то вольтметр покажет величину напряжения, если полярности разные, то покажет ноль.

Полярность 3-й фазы определяют путем переключения вольтметра, изменения положения трансформатора на другую обмотку. Далее, производят контрольные измерения.

Схема звезды

Этот тип схемы подключения трехфазного двигателя образуется путем соединения обмоток в разные цепи, объединенные нейтралью и общей точкой фазы.

Такую схему создают после того, как проверена полярность обмоток статора в электромоторе. Однофазное напряжение на 220В через автомат подают фазу на начала 2-х обмоток. К одной врезают в разрыв конденсаторы: рабочие и пусковые. На третий конец звезды подводят нулевой провод питания.

Величину емкости конденсаторов (рабочих) определяют по эмпирической формуле:

С = (2800 · I) / U

Для схемы запуска емкость повышают в 3 раза. В работе мотора при нагрузке нужно контролировать величину токов обмоток измерениями, корректировать емкость конденсаторов по средней нагрузке привода механизма. В противном случае произойдет, перегрев устройства, пробой изоляции.

Подключение мотора в работу хорошо делать через выключатель ПНВС, как показано на рисунке.

В нем уже сделана пара контактов замыкания, которые вместе подают напряжение на 2 схемы путем кнопки «Пуск». Во время отпускания кнопки цепь разрывается. Такой контакт применяют для запуска цепи. Полное отключение питания делают, нажав на «Стоп».

Схема треугольника

Схемы подключения трехфазного двигателя треугольником является повтором прошлого варианта в запуске, но имеет отличие методом включения обмоток статора.

Токи, проходящие в них, больше значений цепи звезды. Рабочие емкости конденсаторов нуждаются в повышенных номинальных емкостях. Они рассчитываются по формуле:

С = (4800 · I) / U

Правильность выбора емкостей также вычисляют по отношению токов в катушках статора путем измерения с нагрузкой.

Двигатель с магнитным пускателем

Трехфазный электродвигатель работает через магнитный пускатель по аналогичной схеме с автоматическим выключателем. Такая схема имеет дополнительно блок включения и выключения, с кнопками Пуск и Стоп.

Одна фаза, нормально замкнутая, соединенная с мотором, подключается к кнопке Пуск. При ее нажатии контакты замыкаются, ток идет к электромотору. Необходимо учитывать, что при отпускании кнопки Пуск, клеммы разомкнутся, питание отключится. Чтобы такой ситуации не произошло, магнитный пускатель дополнительно оборудуют вспомогательными контактами, которые называют самоподхватом. Они блокируют цепь, не дают ей разорваться при отпущенной кнопке Пуск. Выключить питание можно кнопкой Стоп.

В результате, 3-фазный электромотор можно подключать к сети трехфазного напряжения совершенно разными методами, которые выбираются по модели и типу устройства, условиям эксплуатации.

Подключение мотора от автомата
Общий вариант такой схемы подключения выглядит как на рисунке:

Здесь показан автомат защиты, который выключает напряжение питания электромотора при чрезмерной нагрузке по току, и по короткому замыканию. Автоматический защитный выключатель – это простой 3-полюсный выключатель с тепловой автоматической характеристикой нагруженности.

Для примерного расчета и оценки нужного тока тепловой защиты, необходимо мощность по номиналу двигателя, рассчитанного на работу от трех фаз, увеличить в два раза. Номинальная мощность указывается на металлической табличке на корпусе мотора.

Такие схемы подключения трехфазного двигателя вполне могут работать, если нет других вариантов подключения. Длительность работы нельзя прогнозировать. Это тоже самое, если скрутить алюминиевый провод с медным. Никогда не знаешь, через какое время скрутка сгорит.

При применении схемы подключения трехфазного двигателя нужно аккуратно выбрать ток для автомата, который должен быть на 20% больше тока работы мотора. Свойства тепловой защиты выбрать с запасом, чтобы при запуске не сработала блокировка.

Если для примера, двигатель на 1,5 киловатта, наибольший ток 3 ампера, то автомат нужен минимум на 4 ампера. Преимуществом этой схемы соединения мотора является низкая стоимость, простое исполнение и техобслуживание.

Практическое применение

Как я уже говорил, такие двигатели мне встречались в советских станках, которые я восстанавливал.

А именно — циркулярный деревообрабатывающий станок ЦА-2А-1, там используется двухскоростной асинхронный двигатель 4АМ100L8/4У3. Его основные параметры — первая скорость (треугольник) 700 об/мин, ток 5,0А, мощность 1,4 кВт, звёзды — 1410 об/мин, ток 5,0 А, мощность 2,4 кВт.

Меня просили сделать несколько скоростей, для разной древесины и для разной остроты циркулярной пилы. Но увы — без преобразователя частоты здесь не обойтись.

Другой старичок — токарный станок спец.исполнения УТ16П, там стоит двигатель 720/1440 об/мин, 8,9/11 А, 3,2/5,3 кВт:

Шильдик двухскоростного электродвигателя 11 кВт токарного станка

Переключение также переключателем, а схема станка выглядит так:

схема электрическая токарного станка

В этой схеме есть ошибка, как раз по теме статьи. Во первых, переключение скоростей осуществляется не реле Р2, а выключателем В2. А второе (и главное) — схема переключения абсолютно не соответствует реальности. И она меня сбила с толку, я пытался подключить по ней. Пока не сотворил вот такую схему:

Реальная схема включения двухскоростного двигателя токарного станка УТ16П

Дополнительно — внешний вид и расположение элементов электросхемы.

схема токарного станка — внешний вид

схема электрическая токарного станка — расположение элементов

Друзья! Кому попадаются такие станки и двигателя, пишите, делитесь опытом, задавайте вопросы, буду рад!

Как отличить реверсивный пускатель от прямого

Реверсивный пускатель — более сложное устройство. На самом деле, он состоит из двух обычных прямых пускателей, последние объединены в одном корпусе. Внутренняя схемотехника реверсивного устройства характерна тем, что невозможно запустить одновременно два режима – прямой и реверс. За этот процесс отвечает схема блокировки, которая может быть электрической или механической.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector