Istnieje potrzeba zastosowania silnika trójfazowego w domowej sieci jednofazowej, a natychmiast powstają pytania:

>

  • jakie silniki można wykorzystać do tych celów;
  • Który wybrać schemat połączeń
  • jakie elementy mogą być potrzebne;
  • Czy muszę obliczyć kondensator rozruchowy.

Omówimy te i inne kwestie w tym artykule.

Silniki indukcyjne

W nowoczesnym przemyśle i życiu codziennym silniki elektryczne prądu przemiennego są najczęściej stosowane. Wynika to z kilku zalet:

  • prostota projektu;
  • niezawodność;
  • wytrzymałość
  • wysoka wydajność;
  • dobre gabaryty.

Wszystko to doprowadziło do tego, że są to nie tylko najczęstsze, ale także najtańsze silniki elektryczne pod względem ceny i możliwości ich zakupu dla zwykłych ludzi.

Przed przejściem bezpośrednio do tematu kondensatorów rozruchowych konieczne jest zrozumienie zasad działania tych maszyn. Istnieją trzy główne typy.

  1. Asynchroniczny wirnik klatkowy.
  2. Asynchroniczny z wirnikiem fazowym.
  3. Synchroniczny.

Najprawdopodobniej spotkasz się z koniecznością podłączenia pierwszego typu silników, więc porozmawiamy o nich w przyszłości.

Strukturalnie silnik elektryczny składa się z nieruchomego elementu - stojana i wirującego - wirnika. Uzwojenie drutów miedzianych jest uzwojone na stojanie, którego końce i początki są wyświetlone w skrzynce zaciskowej. Uzwojenie wirnika jest aluminiowym prętem, wypełnionym specjalnymi rowkami w metalowym rdzeniu wirnika i zamkniętym na krawędziach pierścieniami z tego samego materiału (dlatego maszyny te nazywane są zwarciami). Obrót wirnika następuje w wyniku wzajemnego wpływu pól magnetycznych stojana i wirnika na siebie. W zdecydowanej większości przypadków maszyny te są trójfazowe.

Zasada działania silnika elektrycznego

Kiedy silnik elektryczny jest podłączony do sieci trójfazowej, w stojanie zostanie indukowane wirujące pole magnetyczne, wirnik zaczyna się obracać. Jeśli taki silnik jest podłączony do domowej jednofazowej sieci, pole magnetyczne maszyny będzie pulsować, a silnik nie będzie się obracał.

Ten stan silnika można wyjaśnić w następujący sposób. Wyobraź sobie tarczę, w której godzina dwunasta to moment, w którym silnik zaczyna się obracać. Pulsujące pole magnetyczne popycha wirnik z tą samą siłą, następnie w prawo, a następnie w lewo. Dzieje się tak z dużą częstotliwością, a ze względu na bezwładność wirnika nie ma czasu na przyspieszenie ani w lewo, ani w prawo, podczas gdy silnik brzęczy odpowiednio. Jest to niebezpieczny stan, w którym szybko się przegrzewa i ulega awarii bez użycia sprzętu ochronnego. Jeśli w tym momencie ręcznie obróć wał wirnika w dowolnym kierunku, silnik zacznie się obracać.

Uruchomienie silnika elektrycznego w ten sposób jest niewygodne, nie zawsze możliwe i niebezpieczne. Dlatego przy podłączaniu silników trójfazowych do sieci jednofazowej stosuje się kondensator rozruchowy, który pozwala przesunąć pole magnetyczne jednego z uzwojeń, a tym samym stworzyć moment rozruchowy, w którym wirnik zaczyna się obracać.

Podłączenie trójfazowego silnika elektrycznego do sieci jednofazowej

Przed obliczeniem wydajności należy upewnić się, że silnik może być używany w sieci 220 V. Najpierw spójrz na tabliczkę znamionową (metalowa płytka z charakterystyką) silnika elektrycznego. Jeśli zostanie tam wskazane, że można pracować przy napięciu 380/220 woltów lub 220/127 woltów, to taki silnik jest dla nas odpowiedni. Należy pamiętać, że podczas podłączania silnika elektrycznego z gwiazdą przykładane jest większe napięcie, a mniej - podczas łączenia z trójkątem.

Trzy identyczne uzwojenia są uzwojone na stojanie, gdy gwiazda łączy początek wszystkich uzwojeń, są one połączone z jednym punktem, a napięcie zasilające jest podłączone do końców. Po połączeniu trójkątem koniec pierwszego uzwojenia jest połączony z początkiem drugiego, końcem drugiego z początkiem trzeciego, końcem trzeciego z początkiem pierwszego, a napięcie zasilania jest połączone z punktami połączenia dwóch uzwojeń.

Teraz otwórz skrzynkę zaciskową i sprawdź, jak połączone są uzwojenia. Początki i końce zwojów mają następujące oznaczenie (nowe oznaczenie podano w nawiasach):

  • pierwszy C1 (U1) - C4 (U2);
  • drugi C2 (V1) - C5 (V2);
  • trzeci C3 (W1) to C6 (W2).

Możesz określić typ połączenia za pomocą podpowiedzi znajdującej się po wewnętrznej stronie skrzynki zaciskowej.

Przy dowolnym schemacie połączeń z silnika będą płynęły trzy przewody. W przypadku obwodu jednofazowego dwa z nich są zasilane napięciem zasilającym, a trzeci przewód jest podłączony do sieci za pomocą pojemności, jest to kondensator do uruchomienia silnika i jego działania. Do normalnej pracy konieczne jest ciągłe podłączenie tego kondensatora, dlatego nazywa się go działającym. Kondensator, który łączy się w celu wytworzenia wysokiego momentu rozruchowego, nazywa się momentem rozruchowym.

Kondensator roboczy

Wybór wydajności trójfazowego silnika elektrycznego nie jest tak prostym zadaniem, jak mogłoby się wydawać. Aby zapewnić stabilną pracę w sieci jednofazowej, przemieszczenie pola magnetycznego w trzecim uzwojeniu musi być stale obecne, w tym celu kondensator roboczy jest podłączony do sieci przez cały czas pracy silnika. Dlatego kondensator do uruchamiania silnika musi być odpowiedni do ciągłej pracy w sieciach prądu przemiennego.

Przede wszystkim są to kondensatory specjalnie zaprojektowane do tych celów z odpowiednim napięciem roboczym. W przypadku takich elementów, oprócz pojemności nominalnej, wyświetlana jest ikona napięcia przemiennego i wyświetlana jest jej wartość. W naszej sieci napięcie wynosi 220 woltów, co oznacza, że ​​napięcie znamionowe kondensatora musi być większe lub równe tej wartości.

W czasach radzieckich rozpowszechnione były metalizowane uszczelnione papierowo kondensatory, takie jak MBGO i podobne. Ze względu na to, że mają dobre wskaźniki pojemności i napięcia roboczego, a także ze względu na ich niezawodność, są nadal szeroko stosowane przez rzemieślników domowych, w tym jako kondensatory robocze podczas przeróbki silników. Stałe napięcie robocze jest wskazane w przypadku takich kondensatorów, dlatego konieczne jest, aby przekroczyło napięcie sieciowe co najmniej półtora razy. Do naszych celów odpowiednie są te o napięciu roboczym powyżej 400 woltów.

Obliczanie kondensatora trójfazowego

Aby dokładnie określić wartość pojemności kondensatora, musisz wykonać proste obliczenie. Jeśli chcesz, możesz znaleźć w sieci kalkulator online przeznaczony do tych celów lub tabele przedstawiające różne moce silnika i odpowiadające im wartości pojemności. Jeśli istnieje potrzeba obliczenia niezależnie, formuły mają następującą postać:

Cp = (2800I) / Uc

Cp = (4800I) / Uc

Gdzie:

  • Ср - wartość pojemności, mikrofarada;
  • Współczynnik 2800 dla obwodów połączonych w gwiazdę;
  • 4800 współczynnik dla obwodów połączonych w trójkąt;
  • I jest prądem w obwodzie, A;
  • Uc to napięcie sieciowe, V.

Prąd można obliczyć według wzoru:

I = P / (1, 73 · Uc · cosφ · η)

Gdzie:

  • P - moc, W;
  • cosφ jest współczynnikiem mocy;
  • η to wydajność.

Wszystkie dane niezbędne do obliczeń można znaleźć na tabliczce znamionowej urządzenia. Jeśli są nieobecne, pamiętaj, że dla tego typu maszyny współczynnik mocy wynosi około 0, 9, a wydajność wynosi około 0, 75.

Na przykład obliczmy pojemność kondensatora dla silnika o mocy 2 kW, gdy jest on włączony trójkątem do sieci prądu przemiennego o napięciu 220 V. Obliczamy prąd w obwodzie (przekształcamy moc z kilowatów na waty):

I = P / (1, 73 · Uc · cosφ · η) = 2000 / (1, 73 · 220 · 0, 9 · 0, 75) = 7, 78 A

Następnie pojemność:

Cp = (4800 · I) / Uc = (4800 · 7, 78) / 220 = 169, 7 μF

W rezultacie otrzymaliśmy, że potrzebna jest pojemność 170 mikrofaradów. W sprzedaży nie znajdziesz kondensatora o takiej pojemności dla napięcia 220 V, ale można go złożyć z kilku, kierując się następującymi wzorami do obliczania całkowitej pojemności:

  • z połączeniem równoległym C = C1 + C2;
  • z połączeniem szeregowym C = (C1 · C2) / (C1 + C2).

Wartość pojemności złożonego akumulatora może nieznacznie różnić się od obliczonej, ale należy pamiętać, że wzrost pojemności doprowadzi do wzrostu prądu w uzwojeniach silnika, aw rezultacie do jego zwiększonego ogrzewania, więc lepiej wybrać pojemność akumulatora mniejszą niż obliczona.

Wartość wydajności zależy również od obciążenia wału. Ponieważ trudno jest uwzględnić tę wartość w obliczeniach, a także ze względu na fakt, że pojemności znamionowe kondensatorów mogą różnić się od wskazanych na nich, wysoce wskazane jest sprawdzenie prądów w uzwojeniach po uruchomieniu i wyjściu z silnika elektrycznego przy prędkościach roboczych, a jeśli są one wyższe niż nominalne, konieczne jest zmniejszyć całkowitą pojemność baterii.

Wybór kondensatora rozruchowego dla silnika elektrycznego

Do stabilnego rozruchu i pracy silników o stosunkowo niskiej mocy wystarczy kondensator roboczy, ale w przypadku maszyn o dużej mocy konieczne jest zastosowanie kondensatora rozruchowego. W obwodzie jest podłączony równolegle do pracownika za pomocą przełącznika. W przeciwieństwie do pracownika napięcie początkowe jest przykładane tylko w momencie rozruchu, a po przyspieszeniu silnika elektrycznego wyłącza się. Jego wartość jest wybierana z obliczeń dwóch lub trzech wartości pojemności kondensatora roboczego.

Kondensatory do rozruchu silnika elektrycznego są podłączone tylko na kilka sekund, dlatego do potrzeb domowych można zastosować kondensatory elektrolityczne (polarne) jako rozruchowe. Ich zaletą jest to, że mają znacznie większą pojemność niż niepolarne, o tych samych wymiarach i znacznie tańsze. W starych telewizorach lampowych jest wiele takich kondensatorów, więc znalezienie ich nie jest trudne. Wymagania dotyczące napięcia są takie same jak w przypadku kondensatorów roboczych.

Silniki jednofazowe AC

Ogromne zapotrzebowanie na domowe silniki prądu przemiennego doprowadziło do pojawienia się maszyn jednofazowych. Różnią się od poprzednio rozważanych, że na stojanie nie ma trzech, ale dwa uzwojenia: rozruch i praca. Podobnie jak w przypadku maszyn trójfazowych, element przesuwający fazę jest wymagany do ich działania w uzwojeniu rozruchowym, dlatego schemat połączeń dla silnika jednofazowego zawiera kondensator.

Podsumowując, chciałbym zauważyć, że w przypadku obwodu kondensatora do podłączenia silników trójfazowych do sieci domowej ich właściwości stają się znacznie gorsze.

  1. Moc jest zmniejszana o około 30%, co w niektórych przypadkach uniemożliwia działanie urządzeń elektrycznych. Problem ten można rozwiązać, wymieniając silnik elektryczny na mocniejszy.
  2. Mały moment początkowy. Jest to kolejna znacząca wada takiego schematu połączeń, dlatego zaleca się uruchamianie takich silników bez obciążenia.
  3. Niska wydajność i współczynnik mocy.

Jeśli chodzi o prędkość, pozostaje niezmieniona i odpowiada wartości nominalnej.

Podczas instalacji i uruchamiania obwodu należy ściśle przestrzegać przepisów bezpieczeństwa. Nie zapominaj, że kondensatory są obecne w obwodzie, więc po wyłączeniu zasilania musisz dać im czas na rozładowanie przed dotknięciem przewodzących części obwodu.

Kategoria:

Technologia