Схемы трехфазного асинхронных генераторов

24. Устройство трехфазного синхронного генератора.

Синхронная машина состоит из двух основных частей — статора и ротора Статор, являющийся неподвижной частью машины, по конструкции аналогичен статору асинхронного двигателя. Трехфаз­ная обмотка статора выполнена с таким же числом полюсов, как и ротора Ротор — вращающаяся часть машины — представляет собой систему полюсов, на которых расположена обмотка возбуждения. Ротор служит для создания основного магнитного потока. По кон­струкции различают роторы с явно и неявно выраженными полю­сами.

Ротор с явно выраженными полюсами (рис 62,а) состоит из стального вала, роторной звезды и полюсов возбуждения с полюс­ными катушками, укрепленными на ободе роторной звезды.

При больших частотах вращения (3 тыс об/мин), исходя из со­ображений механической прочности, ротор выполняют неявнопо-люсным (рис 62,6) с выфрезерованнымн на его поверхности про­дольными пазами, в которые закладывают обмотку возбуждения.

На валу ротора устанавливают контактные кольца, к которым присоединяют выводы обмотки возбуждения. Кольца надежно изо­лируют от вала и друг от друга. К кольцам прилегают щетки,

укрепленные в щеткодержателях, образуя скользящпй контакт. Через скользящий кон- такт обмотка возбуждения подключается к источнику постоянного тока. При подключе нии обмотки возбуждения вращающегося ротора к источнику постоянного тока созда­ется вращающийся вместе с ротором маг­нитный поток Ф, пересекающий трехфазную обмотку статора и по закону электромаг­нитной индукции в каждой фазной обмотке образуется наводящий э д с.

Э д с статора составляет симметричную трехфазную э д с, и при подключении к обмотке статора симметричной нагрузки эта обмотка нагружается симметричной системой токов. Машина при этом работает в режиме генератора

Как и все электрические машины, синхронные машины обрати­мы. У синхронных машин частота вращения п ротора равна частоте вращения n1 магнитного поля статора.

25. Принцип работы трехфазного синхронного генерато­ра.

Синхронными называются электрические машины, часто­та вращения которых связана постоянным соотношением с частотой сети переменного тока, в которую эта машина вклю­чена. Синхронные машины служат генераторами перемен­ного тока на электрических станциях, а синхронные двига­тели применяются в тех случаях, когда нужен двигатель, ра­ботающий с постоянной частотой вращения. Синхронные ма­шины обратимы, т.е. они могут работать и как генераторы, и как двигатели, хотя в конструкциях современных синхрон­ных генераторов и двигателей имеются небольшие, но прак­тически весьма существенные отличия. Синхронная маши­на переходит от режима генератора к режиму двигателя в зависимости от того, действует ли на ее вал вращающая или тормозящая механическая сила. В первом случае она полу­чает на валу механическую, а отдает в сеть электрическую энергию, а во втором случае она потребляет из сети электри­ческую энергию, а отдает на валу механическую энергию.

Основной магнитный поток синхронного генератора, созда­ваемый вращающимся ротором, возбуждается посторонним источником-возбудителем, которым обычно является гене­ратор постоянного тока небольшой мощности, установленный на общем валу с синхронным генератором. Постоянный ток от возбудителя подается на ротор через щетки и контактные кольца, установленные на валу ротора.

На валу ротора устанавливают контактные кольца, к которым присоединяют выводы обмотки возбуждения. Кольца надежно изо­лируют от вала и друг от друга. К кольцам прилегают щетки,

укрепленные в щеткодержателях, образуя скользящий контакт. Через скользящий контакт обмотка возбуждения подключается к источнику постоянного тока. При подключении обмотки возбуждения вращающегося ротора к источнику постоянного тока созда­ется вращающийся вместе с ротором маг­нитный поток, пересекающий трехфазную обмотку статора и по закону электромаг­нитной индукции в каждой фазной обмотке образуется наводящий э д с.

Э д с статора составляет симметричную трехфазную э д с, и при подключении к обмотке статора симметричной нагрузки эта обмотка нагружается симметричной системой токов. Машина при этом работает в режиме генератора.

Как и все электрические машины, синхронные машины обрати­мы. У синхронных машин частота вращения ротора равна частоте вращения магнитного поля статора.

Трёхфазные асинхронные двигатели: методы торможения

Трёхфазные асинхронные двигатели: методы торможения хода

Значительное число приводных систем используются при естественном замедлении работы двигателей в процессе остановки. Время, затрачиваемое на остановку ротора, измеряется исключительно инерционным моментом и моментом сопротивления вращению. Между тем нередко эксплуатация систем требует сокращать время остановки вала мотора и в этом случае электрическое торможение хода электродвигателя видится простым и эффективным решением. По сравнению устройствами, где применяются механический или гидравлический способы, электрическое торможение двигателей имеет явные преимущества в плане устойчивости действия и экономичности применения.

Варианты построения электрических тормозов

Рассмотрим несколько вариантов торможения двигателей электрическим способом, которые могут быть применимы на практике. При этом отметим возможности использования механизмов торможения по отношению к электродвигателям разных видов. Список рассматриваемых методик торможения включает следующие:

  • противотоком,
  • вводом постоянного тока,
  • электронным способом,
  • сверхсинхронной скоростью,
  • другими способами.

Принцип торможения противотоком

Мотор отключается от электросети, и пока ротор продолжает вращаться, вновь подключается противофазой. Такая система создаёт эффективный момент блокировки, обычно превышающий пусковой момент.

Между тем, этот эффективный момент торможения должен быть быстро нивелирован, чтобы двигатель после остановки не вращался в противоположном направлении. Несколько устройств контроля и автоматики привлекаются для обеспечения замедления вращения вала электродвигателя до его полной остановки:

  • датчики остановки фрикциона,
  • датчики центробежного останова,
  • хронометрические приборы,
  • реле частоты,
  • реле напряжения ротора (для двигателей с фазным ротором) и т. д.

Торможение двигателя с короткозамкнутым ротором

Прежде чем выбирать систему противотока для асинхронного мотора с КЗ ротором, важно обеспечить устойчивость двигателя к противоточному способу с учётом требуемой нагрузки.

Помимо механических напряжений, этот процесс подвергает ротор воздействию высоких тепловых нагрузок, так как энергия, выделяемая при каждой операции, рассеивается в теле ротора.

Тепловое напряжение на противотоке в три раза больше, чем при наборе скорости вращения. Здесь пики тока и крутящего момента заметно выше, если сравнивать с моментом пуска.

Система торможения противотоком

Принцип методики противоточного воздействия на схему электродвигателя с целью быстрого замедления хода с последующей остановкой. Слева — нормальный рабочий цикл. Справа — цикл замедления и останова

Поэтому для обеспечения плавного останова двигателя системой противотока, как правило, последовательно с каждой фазой статора устанавливают резистор. Благодаря такому добавлению, при переключении уменьшается крутящий момент и ток, до значений, равных тем, что отмечаются на статоре в режиме пуска.

Однако противоточная система торможения имеет ряд серьёзных недостатков. Поэтому этот способ для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором используется в редких случаях и преимущественно на маломощных моторах.

Xraydisk Sata3 SSDСмартфон Xiaomi POCO M3 RUАвтомобильное пусковое устройство Baseus

Противоточное торможение на двигателях с фазным ротором

Чтобы ограничить ток и крутящий момент, прежде чем статор будет переключен на противоточный ход, крайне важно использовать резисторы ротора, используемые для запуска.

При этом следует периодично добавлять дополнительную резистивную секцию торможения. При правильно подобранном значении роторного резистора, регулировать тормозной момент до требуемого значения несложно.

Момент переключения тока даёт напряжение ротора практически в два раза большее, чем когда ротор находится в состоянии покоя, что иногда требует особых мер при изоляции.

Противоточное торможение мотора с фазным ротором

Принцип противоточной электрической блокировки на моторах с фазным ротором. Слева — нормальный режим работы. Справа — замедление с остановом

Как и в случае с силовыми двигателями, цепь ротора выделяет значительное количество энергии. Вся выделенная энергия полностью рассеивается на резисторах (за исключением небольших потерь).

Двигатель может быть остановлен автоматически одним из вышеупомянутых устройств контроля. Например, с помощью реле напряжения или частоты в цепи ротора. С помощью схемы противотока удаётся поддерживать ведущую нагрузку с умеренной скоростью.

Однако характеристика крайне неустойчива (значительные колебания скорости по отношению к малым изменениям крутящего момента).

Торможение вводом постоянного тока

Этот вариант используется на двигателях с фазным и короткозамкнутым ротором. Если сравнивать с противоточной системой, стоимость применения источника выпрямленного тока компенсируется меньшим количеством резисторов.

Благодаря электронным регуляторам скорости и стартерам, этот способ торможения асинхронных электродвигателей видится вполне экономичным.

Торможение постоянным током

Принцип останова путём ввода постоянного тока. Для работы этой системы требуется источник постоянного напряжения. Требования к величине напряжения не критичны

Методика предполагает отключение обмоток статора от сети и подачу на обмотки выпрямленного тока. Прохождение выпрямленного тока по обмоткам статора сопровождается образованием фиксированного потока в воздушном зазоре между ротором и статорным кольцом двигателя.

Для достижения значения этого потока, способного обеспечить надлежащее торможение, ток должен быть примерно в 1,3 раза выше номинального тока. Избыток тепловых потерь, неизбежно вызываемых этим незначительным превышением, обычно компенсируется временной паузой после останова мотора.

Критерии применения метода вводом постоянного тока

Поскольку значение тока зависит от сопротивления обмотки статора, напряжение на источнике выпрямленного тока невысокое. Обычно источником выступает схема выпрямителя или контроллера скорости.

Эти источники выпрямленного тока должны быть адаптированы к переходным скачкам напряжения, происходящим на обмотках в момент отсоединения от переменного источника питания.

Движение ротора здесь следует рассматривать скольжением относительно поля, зафиксированного в пространстве. Поведение двигателя аналогично синхронному генератору с разгрузкой на роторе. Поэтому важны отличия характеристик, полученных на торможении вводом выпрямленного тока, по сравнению с противоточной схемой:

  1. Меньше энергии рассеивается на резисторах ротора или в теле ротора. Процесс эквивалентен механической энергии, массово выделяемой при движении. Единственная мощность, потребляемая от сети, — возбуждение статора.
  2. Когда нагрузка не является управляемой, двигатель не запускается в противоположном направлении.
  3. Если нагрузка является управляемой, система действует постоянно и удерживает нагрузку на низкой скорости. То есть достигается фактор замедления, а не полного торможения. Характеристика намного стабильнее, чем у системы противотока.

На моторах с фазным ротором характеристики крутящего момента зависят от выбора резисторов.

Резисторы для систем торможения двигателей

Вариант тормозных резисторов: 1 — датчик нагрева; 2 — металлический шунт; 3 — высокотемпературный проводник; 4 — проволочный резистивный элемент; 5 — температурный блок; 6 — корпус

На двигателях с короткозамкнутым ротором система позволяет легко регулировать момент торможения электродвигателя, воздействуя на энергетику постоянного тока. Тем не менее, тормозной момент остаётся низким, если мотор имеет высокие обороты.

Торможение двигателей электронным и сверхсинхронным способом

Эффект электронного торможения достигается относительно просто с помощью регулятора скорости, оснащенного тормозным резистором. Асинхронный двигатель действует как генератор. Механическая энергия рассеивается на ограничительном резисторе без увеличения потерь в самом двигателе.

Эффект торможения проявляется, когда двигатель достигает верхней точки синхронной скорости с переходом на более высокие значения. Здесь фактически инициируется режим асинхронного генератора и развивается тормозной момент. Возникающие при этом потери энергии восстанавливаются электросетью.

Подобный режим работы проявляется на двигателях подъёмников при спуске груза с номинальной скоростью. Тормозной момент полностью уравновешивается крутящим моментом от нагрузки.

За счёт этого равновесия удаётся тормозить не ослаблением скорости, а выводом двигателя в режим работы на постоянной скорости.

Для варианта эксплуатации моторов с фазным ротором, все или часть резисторов ротора должны быть накоротко замкнутыми, чтобы двигатель не развивал движение значительно выше номинальной скорости.

Читайте также  Схемы трехфазных генераторов для электродвигателей

Сверхсинхронная система функционально видится идеальной для ограничения движения под нагрузкой, потому что:

  1. Скорость остаётся стабильной и практически не зависит от вращающего момента,
  2. Энергия восстанавливается и возобновляется в сети.

Тем не менее, сверхсинхронное торможение электродвигателей поддерживает только одну скорость вращения, как правило, номинальное вращение. На частотно-регулируемых двигателях используются сверхсинхронные схемы, благодаря которым изменяется скорость вращения вала от верхнего значения к нижнему значению.

Сверхсинхронное торможение легко достигается с помощью электронного регулятора скорости, который автоматически запускает эту систему при понижении частоты.

Графическая карта GeForceСмартфон iPhone 12Холодильник автомобильный

Другие тормозные системы

Редко, но всё-таки встречаются системы однофазного торможения. Эта методика включает питание двигателя между двумя фазами сети и подключает незанятый терминал к одному из двух других сетевых подключений.

Торможение двигателя реверсом

Вариант остановки простым реверсивным переключением — реверс поля вращения, образованного обмотками статора

Тормозной момент ограничивается 1/3 максимального крутящего момента двигателя. Этой системой невозможно остановить мотор на полной нагрузке.

Поэтому такая схема традиционно дополняется противоточным методом. Вариант однофазной блокировки характеризуется значительным дисбалансом и высокими потерями.

Также применяется торможение электродвигателей ослаблением вихревых токов. Здесь работает принцип, аналогичный тому, что используется на промышленных транспортных средствах в дополнение к механическому торможению (электрические редукторы).

Механическая энергия рассеивается в редукторе скорости. Замедление и остановка электродвигателя контролируется простым возбуждением обмотки. Выраженный недостаток этого метода — значительное увеличение инерции.

Видео настройки преобразователя частоты на торможение

Ниже представлен видеоролик, демонстрирующий наличие дефектов и ошибки частотного преобразователя в момент функции торможения двигателя. Здесь же отмечается — как устранить нарушение работы электродвигателя и, соответственно, ошибку ПЧ:

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Особенности использование трехфазного двигателя в качестве генератора

Для организации альтернативного источника питания в случае пропажи напряжения в бытовой или промышленной электросети удобно использовать генератор. Сделать его можно без особого труда из трехфазного асинхронного электромотора. Существует несколько вариантов подключения.

Когда пропадает напряжение в стационарной электросети, ток можно получить с помощью альтернативного источника питания – генератора. Это важное, а иногда просто незаменимое приспособление, как для промышленного объекта, так и для частного домовладения. Сделать генератор для дома, дачного участка или мастерской можно из трехфазного асинхронного двигателя своими руками. Рассмотренный далее пример качественного генераторного устройства дает возможность запускать в работу и однофазные бытовые электроприборы, и трехфазное оборудование – правда поочередно, а не одновременно.

Подготовка к работе

Чтобы создать самодельный генератор из электрического трехфазного двигателя, нужно знать, как он работает, а также иметь под рукой необходимые детали. За основу берется силовой агрегат асинхронного типа. Здесь применяется принцип обычной динамо-машины, когда вращательное движение вала электромотора создается принудительным путем. Чтобы отключенный от сети мотор стал источником электроэнергии, необходимо на его якорь передать крутящий момент с помощью механической энергии. Для этого лучше всего подходит двигатель внутреннего сгорания – как бензиновый, так и экономичный газовый или мощный дизельный. Его подсоединяют к электромотору через амортизирующую муфту, чтобы вращение ротора было более плавным.

Хотя получить механическую энергию можно и другим путем. При благоприятных природных и погодных условиях совершенно бесплатно можно задействовать водный поток или ветер. Об этом хорошо знали наши предки, еще много лет назад строя, например, водяные и ветряные мельницы. В наши дни так можно не только обеспечить автономное питание для электроприборов, но также существенно сэкономить на оплате за электроэнергию. Известно даже, что некоторые родовые и религиозные общины, по своим причинам отказавшиеся от поставляемого государством электричества, для вращения ротора электромотора используют запряженных особым способом лошадей. Получаемая таким образом механическая энергия характеризуется еще и реальными живыми лошадиными силами.

Выбор электромотора

Основой для рассматриваемого генератора станет асинхронный трехфазный электрический двигатель. Необязательно покупать новую модель. Например, достаточно часто такие силовые агрегаты, будучи еще в приличном рабочем состоянии, списываются на различных производственных предприятиях после их модернизации. Затем их можно приобрести по вполне доступной цене или же вовсе достать бесплатно.

Здесь главное обратить внимание на такие моменты:

  • ротор должен быть короткозамкнутого или фазного типа;
  • статор подключается через три отдельных обмотки с возможностью их взаимного соединения по методу «звезда» или «треугольник».

Вращающейся частью агрегата является ротор (он же якорь), а статор находится в неподвижном состоянии. Оба этих элемента конструкции состоят из металлических пластин с пазами, куда накручены обмоточные провода. Выходы статорных обмоток через перемычки подключаются к клеммной коробке и источнику питания. Для формирования нужного тока в витках каждая фаза статора должна получать одинаковое напряжение с угловым смещением примерно на треть окружности.

Подключение ротора зависит от его типа. Для создания генератора лучше всего подходит короткозамкнутый вариант, имеющий достаточно простую схему подключения. Здесь концы кольцевых перемычек соединяются и закорачиваются, а прижимные контактные щетки отсутствуют. Получается несложная и надежная конструкция, пригодная для множества целей, в том числе и для самодельного генераторного привода. У фазного ротора обмоточные концы соединены с токопроводящими кольцами, соединенными с прижимными щетками и пусковой схемой. Строение такого якоря сложнее, чем короткозамкнутого. Подключение требует больше времени и внимания. Кроме того, нужно постоянно контролировать частоту оборотов и следить, чтобы не отошли щетки или не разомкнулись контакты на кольцах. Хотя из фазного можно легко сделать короткозамкнутый ротор, просто закоротив обмотки между собой в обход контактных колец.

Особенности разных схем подключения генератора

От способа подсоединения статорных обмоток напрямую зависит эффективность работы генератора и его технические параметры. Существует несколько вариантов, из которых самые распространенные такие:

  • Методика «Звезда» считается классической и наиболее практичной для монтажа конденсаторных батарей, которые могут подключаться к одной или двум обмоткам. В первом случае будут доступны по одной двухфазная и трехфазная линии, а во втором можно будет запускать от генератора две группы однофазных электроприборов и один трехфазный аппарат. Рабочие и пусковые конденсаторы управляются отдельными кнопками;
  • Метод соединения «Треугольник» позволяет переключать обмотки с целью получения трехфазного электропитания.

Стабильная и надежная работа самодельного генератора также зависит от правильно подобранных характеристик электромотора. Основные параметры указаны на заводской бирке на корпусе силового агрегата и в паспорте к устройству:

  • мощность;
  • номинальное число оборотов;
  • категория защиты;
  • доступные варианты подключения статорных обмоток;
  • номинальный ток нагрузки;
  • номинал пускового тока;
  • КПД.

При использовании бывшего в употреблении агрегата желательно перепроверить его реальные характеристики с помощью амперметра и вольтметра, а также прозвонить обмотки и убедиться в отсутствии поврежденных проводников.

Принцип работы самодельного генератора

Под действием вращательного движения ротора на статоре образуется магнитное поле и возникает электродвижущая сила. Токовая подпитка витков происходит через подключенные к обмоточным концам конденсаторы, емкость которых должна быть немного больше допустимого номинального напряжения, чтобы генератор мог работать в режиме активной нагрузки и обеспечивать трехфазные вольтажи симметричного типа.

Для производства стабильного стандартного 50-герцового трехфазного (380B) электричества якорь электропривода должен постоянно вращаться с определенной скоростью. Появление магнитных силовых линий в данном случае возможно только тогда, когда эта скорость соответствует величине синхронной частоты и превышает асинхронную составляющую на коэффициент скольжения. Индуктивная нагрузка на генератор сопровождается резким возрастанием необходимой емкости, поэтому для поддержки стабильного напряжения при условиях повышения нагрузки нужно также повышать конденсаторную емкость.

Такое свойство можно считать одним из минусов асинхронного генератора. Частота его оборотов в обычном рабочем режиме должна быть больше асинхронной частоты на значение скольжения S=2-10%. Если данное условие не соблюдается, то генерируемое напряжение может иметь частоту, не совпадающую с 50-герцовой, и правильная токовая синусоида не получится, а ее искривление будет вызывать частотные скачки. Они плохо сказываются на работе подключенного бытового и промышленного оборудования, имеющего в своей конструкции электромотор.

Наибольшую опасность влечет за собой снижение частоты генератора, поскольку оно сопровождается понижением индуктивного обмоточного сопротивления электромоторов и трансформаторов. А это, в свою очередь, вызывает перегрев и сокращение срока эксплуатации электроприборов. Если генератор применяется исключительно для питания осветительных приборов или нагревателей, то частотные характеристики и токовая синусоида большого значения не имеют.

При принудительном запуске обесточенного электромотора от какого-либо первичного силового агрегата, в момент синхронизации частоты их оборотов по принципу обратимости электромашин на концах обмотки статора под воздействием остаточного электромагнитного поля возникает электродвижущая сила некоторой величины. Если теперь к этим контактам подсоединить конденсаторную батарею (С), то в статорных обмотках появится емкостный опережающий ток намагничивающего действия. Величина напряжения здесь зависит от параметров электромашины и емкости конденсаторов. Так короткозамкнутый асинхронный электромотор превращается в генератор асинхронного типа.

Типовая схема подключения асинхронного мотора в генераторном режиме выглядит следующим образом:

Методом подбора емкостей конденсаторов можно сравнять генераторную мощность и величину номинального напряжения с аналогичными рабочими параметрами обычного электромотора. Реактивная емкость вычисляется по формуле Q=0.314*C*U2*10 (-6 степени), где C – это конденсаторная емкость, а U=38B для возбуждения асинхронных трехфазных генераторов.

Среди самых энергоемких для примера можно привести такие подключаемые в быту и на производстве устройства, как:

  • сварочные аппараты;
  • электропилы;
  • электропечи;
  • зернодробилки;
  • электрические утюги и прочее.

Рассмотренный способ подсоединения трехфазного электромотора для работы в генераторном режиме считается классическим, но далеко не единственным. Есть и другие прекрасно зарекомендовавшие себя методики, к примеру, когда конденсаторная батарея монтируется на одну или две обмотки генератора.

Рекомендации по эксплуатации и электробезопасности

При всей своей полезности трехфазный ток создает повышенную опасность для здоровья и даже жизни человека. Поэтому одним из приоритетных требований, предъявляемых к работе самодельной электроустановки, является именно безопасность ее эксплуатации.

С целью обеспечения электробезопасности должны соблюдаться следующие элементарные условия:

  • использование единого щита управления, содержащего измерительные приборы, силовые трехкнопочные выключатели (одна кнопка для включения/выключения питания, две других – для активации пускового и рабочего конденсатора), автоматические выключатели для защиты от короткого замыкания, устройства аварийного отключения при пробое на корпус и прочее;
  • наличие надежного заземляющего контура.

Кроме того, для защиты обслуживающего персонала и оборудования, а также для организации непрерывного техпроцесса широко используется методика автоматического ввода резерва, когда в случае исчезновения напряжения в основной электросети функция обеспечения питания возлагается на генератор, а при возобновлении подачи напряжения управление снова передается стационарной сети. Организовать автоматический ввод резерва также можно посредством перекидного трехфазного рубильника.

Читайте также  Кинематическая схема трансмиссии маз

Во время интенсивной и продолжительной работы генератор начинает перегружаться по мощности, что вызывает чрезмерное нагревание обмоток и пробои в изоляции. Чтобы избежать поломки оборудования и самой автономной электростанции старайтесь соблюдать следующие рекомендации:

  • правильно подбирайте конденсаторную емкость;
  • не подключайте много оборудования, суммарная мощность которого превышает номинал генератора;
  • однофазных потребителей подключайте только на треть всей мощности трехфазного агрегата (в случае наличия двух однофазных линий – на две третьих).

Также следите за частотными показателями. Для этого желательно вывести соответствующий измерительный прибор на общий электрощит. На холостом ходу вольтаж на выходе может быть выше стандартных величин 220 и 380 вольт на 4-6%.

Подключение трехфазного асинхронного двигателя.

Доброго времени суток. Тема сегодняшней публикации в рубрике «Советы и рекомендации» — Подключение трехфазного асинхронного двигателя. В этой статье мы рассмотрим самые распространенные способы.

Для начала, вспомним соединения обмоток двигателя. Электромотор имеет три обмотки, которые обозначаются U1 – U2, V1 — V2 и W1 – W2. Цифра «1» обозначает начало, а «2» –конец. В старых моторах, произведенных в СССР, было обозначение С1 – С4, С2 – С5 и С3 – С6, соответственно. Соединяются между собой они двумя способами – «звезда» Υ и «треугольник» Δ . Первый способ позволяет двигателю мягко стартовать. Но при этом, он не развивает полную мощность. Второй, напротив, дает жесткий старт.

Подключение трехфазного асинхронного двигателя

Подключение трехфазного асинхронного двигателя.

Подключение «Υ» концы «катушек» соединяются в одной точке, а к началам подается напруга. Подключение «Δ» — Начало первой соединяется с концом следующей и так до замыкания круга. К вершинам треугольника присоединяется кабель.

Выбираем автоматический выключатель и пусковое устройство.

Прежде чем заняться подключением двигателя, давайте подберем пускорегулирующую аппаратуру. Современная промышленность выпускает огромное количество автоматов для защиты электродвигателя. Купив такой прибор, можно сразу отбросить вопросы по дальнейшему выбору.

Единственное, что придется сделать — рассчитать аппарат по номинальному току. Вычисляется по формуле: для трехфазной сети I = Р/ Un*1 .73*n*cosф, и для однофазной I = Р/ Un*cosф, где Р – мощность электромотора, Un – рабочее напряжение, n – его КПД (как правило, есть в паспорте на изделие, обычно 0,85), а cosф – коэффициент мощности (можно найти в паспорте, для электромоторов, обычно, он равен 0,85). Далее получив результат, умножаем его на температурный коэффициент (это примерно 1,2). Из этого следует, что если, к примеру, мы имеем двигатель 1кВт – то его номинальный ток получится 2,1А для 380в и 6,3А для 220в. Подбираем автоматические выключатели (АВ) с ближайшими параметрами на увеличение. Хорошо зарекомендовали себя автоматы защиты двигателя с встроенным тепловым реле производства Moeller, ABB, Schneider Electric. Но есть одно «НО», они достаточно дорогие.

Автомат защиты двигателя

Поэтому, исходя из финансовых вопросов, берем обычный модульный АВ с характеристикой «С». Однако, к нему еще необходимо тепловое реле (теплушка). Самым оптимальным вариантом будет выбор ПМЛ-1220. И наконец, давайте сами соберем это устройство, тем более, что в нем нет ничего сложного. Нам понадобится: кроме АВ, модульный или просто контактор с 4 нормально-разомкнутыми контактами. Теплушка и две кнопки без фиксации (по одной с нормально-разомкнутыми нормально-замкнутым контактами). Дальше делаем как представлено ниже.

Как подключить электромотор к трехфазной сети 380в.

В первую очередь смотрим на «шильдик» и определяем, на какие напряжения рассчитан двигатель. На рисунках мы видим, что каждому типу соединения соответствует свое. Конечно же, нельзя подавать 380в, если, к примеру, при соединении «треугольник» на табличке написано 220в. Наоборот можно, но электродвигатель не разовьет и половины номинальной силы.

Табличка электромотора

Определившись с вольтажом, подключаем провода «А», «В» и «С» по порядку к началам обмоток «U1», «V1» и «W1». Или, если мотор советского производства – «С1», «С2» и «С3».

Итак, электросхема готова, производим кратковременное включение. Это требуется для того, чтобы определить работоспособность собранной цепи и направления вращения двигателя. Проверили, двигатель крутится, но не в ту сторону. Ничего страшного, меняем между собой первую и вторую фазу. И еще раз проверяем.

Подключение к трехфазной сети 380в с реверсивным управлением.

Встречаются случаи, когда нужно реализовать реверс асинхронного трехфазного двигателя. Например, в лебедке или другом оборудовании. Для этого потребуется два пускателя и три кнопки без фиксации (замкнутая и пару разомкнутых). Далее делаем как показано ниже и радуемся. Как видно из иллюстрации, это предельно просто. Пускателями КМ1 и КМ2 перебрасываются между собой две фазы. А дополнительные контакты КМ1.1 и КМ2.1 исключают включение вышеназванных пускателей одновременно.

Схема реверса

Подключение трехфазного асинхронного двигателя с двухступенчатым стартом.

Сейчас на электротехническом рынке много всевозможных устройств плавного пуска и частотных преобразователей. Но встречаются, хоть и реже, пуск звезда – треугольник. Это позволяет за небольшие деньги решить проблему жесткого старта мощных двигателей и уменьшить токи при пуске. Для реализации такой блок-схемы потребуются три контактора и реле времени (или специальная приставка на контактор с таймером задержки типа ПВН-21) или аналогичную, предназначенную для типа электроконтактора, которые выбран. А также, понадобятся пара кнопок без фиксации нармально-замкнутым и нормально-разомкнутым контактами. Не вижу смысла описывать принцип и порядок работы схемы. Кто в теме – тот поймет и так, а дилетантам лучше обратиться к специалистам.

Подключение трехфазного асинхронного двигателя.

Подключение трехфазного асинхронного двигателя на 220в.

Бытовые электросети однофазные 220 вольт. Возникает вопрос, как подключить трехфазный двигатель к однофазной электросети? Да просто, небольшой электромотор, примерно до 1кВт – можно подключить, и даже имеется несколько схем. Не станем вдаваться в скучные расчеты, а рассмотрим рисунки и обсудим принцип работы.

Подключение трехфазного асинхронного двигателя.

Подключение трехфазного асинхронного двигателя

На рисунках мы видим, как включить электромотор в сеть 220в. Фазу подсоединяем к U1 (С1) фазу, к V1 (C2) – ноль, а на свободную клемму W1 (C3) вешаем конденсатор. Для этих целей подойдут МБГО, МБГ4, К75-12, К78-17 МБГП, КГБ, МБГЧ, БГТ, СВВ-60 на 450 вольт. Расчет производится по формулам: для «Υ» C = , для «Δ» — C = , где С – емкость конденсатора, I – сила тока в амперах и U – напряжение в вольтах. Как определить ток, написано выше в главе «Выбираем автоматический выключатель и пусковое устройство». Обычно, найти требуемую емкость достаточно сложно, поэтому ее собирают из нескольких «кондеров», соединенных параллельно. Рассчитывается так С = С1+С2+Сn

Подключение трехфазного асинхронного двигателя.

Схема с конденсаторами

После сборки и проверки производим кратковременный запуск, и если электродвигатель вращается не в ту сторону, переключаем конденсатор как показано ниже.

Подключение трехфазного асинхронного двигателя

Изменение направления вращения двигателя

Если электродвигатель нагружен или мощность электромотора более 1 кВт, необходима дополнительная пусковая емкость. Как ее подсоединить, можно понять из иллюстрации. Она, как правило, выбирается в 2 раза выше, чем рабочая.

трехфазный асинхронный сварочный генератор с тремя обмотками на статоре

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим генераторам с конденсаторным самовозбуждением, и может быть использовано в устройствах ручной дуговой электросварки. Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, состоит в увеличении сварочного тока и снижении магнитных потерь при работе под нагрузкой. Указанный технический результат достигают тем, что в пазы статора трехфазного асинхронного сварочного генератора уложены обмотка возбуждения (1), рабочие обмотки (2) и (3). К обмотке возбуждения (1) подключены конденсаторы возбуждения (4), к рабочей обмотке (2) подключены компаундирующие конденсаторы (5) и первый выпрямитель (6), к рабочей обмотке (3) подключены второй выпрямитель (7) и регулируемая индуктивность (8). Выходы выпрямителей (6) и (7) соединены параллельно и подключены к сварочному электроду (9). Ротор (10) генератора выполнен короткозамкнутым. 2 ил.

Формула изобретения

Асинхронный сварочный генератор с двумя трехфазными обмотками на статоре, одна из которых — обмотка возбуждения — имеет клеммы для подключения конденсаторов возбуждения, другая является рабочей обмоткой, начала фаз которой имеют клеммы для подключения выпрямителя со сварочным электродом в цепи постоянного тока, а концы фаз рабочей обмотки имеют клеммы для подключения компаундирующих конденсаторов, соединенных в треугольник, отличающийся тем, что в пазы обмотки статора укладывается еще одна рабочая обмотка, концы фаз которой имеют клеммы для подключения трехфазной регулируемой индуктивности, а начала фаз имеют клеммы для подключения еще одного выпрямителя, выход которого соединен параллельно с выходом выпрямителя, включенного в цепь рабочей обмотки с компаундирующими конденсаторами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к асинхронным генераторам с конденсаторным самовозбуждением, и может быть использовано в устройствах ручной дуговой электросварки.

Известна конструкция бесконтактного сварочного генератора [1], который имеет короткозамкнутый ротор и две трехфазные обмотки на статоре. К первой обмотке через выпрямительное устройство и дроссель подключена нагрузка (дуга). Ко второй обмотке подключены конденсаторы возбуждения, причем выводы этой обмотки могут использоваться для питания потребителей переменного трехфазного напряжения.

Недостатком этого генератора является то, что в режиме холостого хода намагничивающий ток превышает номинальный в несколько раз.

Это связано с тем, что для обеспечения номинальной индукции в зазоре генератора в режиме холостого хода (XX) требуется одно значение емкости конденсаторов, а в режиме технического короткого замыкания (КЗ) или нагрузки — другое, причем большее. В силу этого при фиксированной емкости конденсаторов, которая выбрана для работы в режиме КЗ или номинальной нагрузки, переход в режим XX сопровождается увеличением намагничивающего тока, значительным насыщением магнитной системы и, как следствие, ростом потерь XX. Применение быстродействующего регулятора реактивной мощности, способного решить эту проблему, приводит к значительному усложнению генераторной установки, уменьшению ее надежности и увеличению массы.

Известна конструкция двухфазного асинхронного сварочного генератора с двумя обмотками на статоре [2]. Одна из этих обмоток является обмоткой возбуждения, к которой подключены конденсаторы возбуждения. Другая двухфазная обмотка статора является рабочей. К каждой фазе этой обмотки подключены компаундирующие конденсаторы и однофазный мостовой выпрямитель, выход которого соединен параллельно с выходом выпрямителей другой фазы. К этому объединенному выходу подключается сварочный электрод. При КЗ и сварке ток протекает через компаундирующие конденсаторы, что и обеспечивает работу генератора в этих режимах. На холостом ходу ток компаундирующих конденсаторов равен нулю, и возбуждение обеспечивается только за счет конденсаторов возбуждения. Емкость этих конденсаторов выбирается такой, чтобы обеспечить самовозбуждение и небольшое насыщение при работе в режиме XX. При этом магнитные потери на XX ходу существенно снижаются по сравнению с потерями у первого аналога.

Недостатком этого генератора является то, что при КЗ в сварочной цепи магнитный поток в воздушном зазоре создается намагничивающими токами, протекающими как в обмотке возбуждения, так и в рабочей обмотке. Ток, протекающий в рабочей обмотке и компаундирующих конденсаторах, вызывает увеличение реактивной (намагничивающей) мощности, что приводит к увеличению магнитного потока в зазоре. Это, во-первых, приводит к росту электрических потерь в обмотке возбуждения, т.к. по сравнению с режимом XX происходит увеличение ЭДС, напряжения и тока в этой обмотке. Во-вторых, увеличение потока сопровождается существенным насыщением магнитной системы и ростом магнитных потерь. Причем, чем больше сварочный ток, т.е. больше емкость компаундирующих конденсаторов, тем больше насыщение и потери. Таким образом, при КЗ и сварке в этом генераторе имеется существенный избыток реактивной мощности емкостного характера, который приводит к росту магнитных потерь.

Читайте также  Трансмиссия газ 33086 схема

Еще одним недостатком данного генератора, является то, что в нем процесс выпрямления переменного тока происходит при больших искажениях, чем в трехфазном мостовом выпрямителе. Это снижает качество сварки.

Прототипом предлагаемого изобретения, у которого отсутствует указанный выше недостаток, является асинхронный сварочный генератор [3]. Этот генератор имеет две трехфазные обмотки на статоре. Одна обмотка является обмоткой возбуждения. К ее клеммам подключены конденсаторы возбуждения, которые обеспечивают самовозбуждение и работу генератора на холостом ходу. Другая обмотка является рабочей. Начала фаз рабочей обмотки имеют клеммы для подключения шунтирующих конденсаторов и выпрямителя, к выходу которого подключен сварочный электрод, а концы фаз этой обмотки имеют клеммы для подключения компаундирующих конденсаторов, соединенных в треугольник.

Однако и в этой конструкции при техническом КЗ и сварке, как и у аналога [2], увеличивается магнитный поток, сильно насыщается магнитная система и, как следствие, растут магнитные потери. При этом избыток намагничивающей (емкостной) реактивной мощности не используется для увеличения сварочного тока.

Технический результат, который обеспечивает заявленное изобретение, заключается в увеличении сварочного тока более чем на 50% и в снижении магнитных потерь в режиме технического КЗ и сварки.

Указанный технический результат достигают тем, что асинхронный сварочный генератор с двумя трехфазными обмотками на статоре, одна из которых — обмотка возбуждения имеет клеммы для подключения конденсаторов возбуждения, другая является рабочей обмоткой, начала фаз которой имеют клеммы для подключения выпрямителя со сварочным электродом в цепи постоянного тока, а концы фаз рабочей обмотки имеют клеммы для подключения компаундирующих конденсаторов, соединенных в треугольник, причем в пазы обмотки статора укладывается еще одна рабочая обмотка, концы фаз которой имеют клеммы для подключения трехфазной регулируемой индуктивности, а начала фаз имеют клеммы для подключения еще одного выпрямителя, выход которого соединен параллельно с выходом выпрямителя, включенного в цепь рабочей обмотки с компаундирующими конденсаторами.

Электрическая схема трехфазного асинхронного сварочного генератора с тремя обмотками статора представлена на фиг.1. На фиг.2 представлены внешние характеристики прототипа и предлагаемого устройства, а также соответствующие кривые изменения взаимной индуктивности в функции сварочного тока при одинаковых параметрах обмоток статора, ротора, компаундирующих конденсаторов, конденсаторов возбуждения.

Трехфазный асинхронный сварочный генератор имеет на статоре обмотку возбуждения 1 и две трехфазные рабочие обмотки 2 и 3 (фиг.1). К клеммам С 1в , С 2в , С 3в подключены начала фаз обмотки возбуждения 1 и конденсаторы возбуждения 4, соединенные в треугольник. К клеммам С 4 , C 5 , С 6 подключены концы фаз первой рабочей обмотки 2 и компаундирующие конденсаторы 5, соединенные в треугольник. К клеммам С 1 , С 2 , С 3 подключены начала фаз первой рабочей обмотки 2 и первый трехфазный мостовой выпрямитель 6. К клеммам C 1.2 , C 2.2 , С 3.2 подключены начала фаз второй рабочей обмотки 3 и второй трехфазный мостовой выпрямитель 7. К клеммам C 4.2 , C 5.2 , С 6.2 подключены концы фаз второй рабочей обмотки 3 и трехфазная регулируемая индуктивность 8. К выходу выпрямителей 6 и 7, соединенных параллельно, подключен сварочный электрод 9. Генератор имеет короткозамкнутый ротор 10 обычной конструкции. Число витков обмотки возбуждения 1 оптимизировано под рабочее напряжение конденсаторов возбуждения 4, обмотки 2 — под напряжение холостого хода (не более 100 В), а обмотки 3 — под максимальный сварочный ток. Под этот же ток подбирается индуктивность трехфазной регулируемой индуктивности 8.

Известно, что асинхронный генератор с конденсаторным самовозбуждением является системой с положительной обратной связью. При вращении его ротора 10, определенных значениях емкости конденсаторов 4, 5 и при наличии "стартера" (возмущения), в качестве которого могут выступать остаточная индукция, остаточный заряд на конденсаторах и т.д., генератор теряет устойчивость и начинается процесс асинхронного самовозбуждения. Процесс самовозбуждения сопровождается лавинообразным увеличением токов, потока и ЭДС, вплоть до наступления насыщения магнитной системы, при котором генератор устойчиво работает в установившемся режиме с конденсаторным самовозбуждением. В режиме холостого хода на сварочном электроде устанавливается напряжение, которое зависит от величины емкости конденсаторов 4 обмотки возбуждения 1 и числа витков первой рабочей обмотки 2, т.к. число витков этой обмотки больше, чем число витков второй рабочей обмотки 3. При работе под нагрузкой, с одной стороны, возрастают токи в первой рабочей обмотке 2 и компаундирующих конденсаторах 5, а с другой стороны, возрастают токи во второй рабочей обмотке 3 и индуктивности 8. При этом ток в первой рабочей обмотке 2 носит активно-емкостной характер, т.е. намагничивающий, а ток во второй рабочей обмотке 3 носит активно-индуктивный характер, т.е. размагничивающий. Эти токи после их выпрямления 6, 7 суммируются и протекают через сварочный электрод 9. При этом сварочный ток возрастает, а результирующий намагничивающий ток, создаваемый действием токов трех обмоток статора и тока ротора, уменьшается. Это уменьшение обусловлено размагничивающим действием тока второй рабочей обмотки 3. Уменьшение намагничивающего тока приводит к уменьшению потока в зазоре машины и к снижению магнитных потерь.

Следует еще раз подчеркнуть, что в сварочной цепи (электроде) предлагаемого решения протекает суммарный ток первой и второй рабочих обмоток. Этот ток существенно превышает сварочный ток прототипа, который создается только одной рабочей обмоткой, к которой подключены компаундирующие конденсаторы.

Увеличение сварочного тока более чем на 50% подтверждается результатами расчета внешних характеристик прототипа (пунктирная кривая 1) и предлагаемого решения (кривая 2), представленными на рис.2. По сравнению с прототипом увеличение тока составило 66%. Снижение магнитных потерь подтверждает сравнение зависимостей взаимной индуктивности от сварочного тока прототипа (пунктирная кривая 3) и предлагаемого решения (кривая 4). Естественно, что меньшему значению взаимной индуктивности соответствует большее насыщение магнитной цепи и большие магнитные потери. Прямая 5, пересекающая внешние характеристики, связывает рабочее напряжение и сварочный ток дуги U d =20+0,04I d [4].

Таким образом, предлагаемое решение позволяет увеличить более чем на 50% сварочный ток и уменьшить магнитные потери при технических КЗ и сварке.

1. Пат. № 237406, ГДР, Н02К 47/10. Burstenijser schweib generator/juike Edmund, Dassel Jurgen; VEB Mansfeld — Kombinat Wilhelm Pick. 1 2763853; заявл. 16.05.85, опубл. 09.07.86.

2. Патент на изобретение RU № 2404032, Н02К 17/00, H02P 9/46, B23K 9/00. Двухфазный асинхронный сварочный генератор /А.-З.Р. Джендубаев. — № 2008149659/02; опубл. 20.11.10. Бюл. № 32.

3. Патент на изобретение RU № 2211519, Н02К 17/00, H02P 9/46, B23K 9/00. Асинхронный сварочный генератор. / А.-З.Р. Джендубаев. — № 2001124752/09; опубл. 27.08.03. Бюл. № 24.

4. Оборудование для дуговой сварки: Справочное пособие. / Под ред. В.В. Смиронова. — Л.: Энергоатомиздат, 1986.

Реверс трехфазного асинхронного двигателя

Предлагается схема электронного переключателя на твердотельных тиристорах (управляемые кремниевые выпрямители SCR), предназначенная для реверсирования трехфазного двигателя. Тут отсутствуют движущиеся механические контакты — как известно, традиционное реверсирование осуществляется парой контакторов, которые меняют местами две из трех линий переменного тока. Но у контакторов есть недостатки — они дороги и имеют ограниченный срок службы при повторяющемся частом переключении.

Реверс трехфазного асинхронного двигателя

Схема релейного реверса 3-фазного мотора

Для начала схема обычного релейного реверса, чтоб лучше понять процесс. Вот схема принципиальная и далее монтажная реверсивного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:

Реверс трехфазного асинхронного двигателя

  • SB1 — «Вперед»
  • SB2 — «Назад»
  • SB3 — «Стоп»

Реверс трехфазного асинхронного двигателя

Схема электронного реверса двигателя

А это электронное реверсирование:

Реверс трехфазного асинхронного двигателя

Схема управления — драйвер.

Реверс трехфазного асинхронного двигателя

Обратите внимание, что эта схема не обеспечивает управление скоростью, поскольку двигатель работает на своей базовой скорости, и не обеспечивает переключение при нулевом напряжении. Для контроля вращения используйте схему частотного регулятора.

Как работает электронный реверс

Тиристоры SCR получают повторяющуюся серию импульсов, которая как включает их, так и поддерживает их проводимость. Импульсы управления генерируются м/с 555 и изолируются гальванически через 4 вторичных импульсных трансформатора. Для каждой линии один такой контур. Когда 555 заблокирована, импульсы на управляющем электроде прекращаются, и ток SCR коммутируется по линии переменного напряжения.

Почему SCR? Они намного более надежны чем обычные тиристоры, потому что они рассчитаны на более высокую температуру перехода, имеют более низкие потери проводимости, более высокое номинальное напряжение, более высокое значение dV / dT и более высокий номинальный ток короткого замыкания. Конечно недостатком является требование, чтоб пара проводила оба полупериода.

Полупроводниковый предохранитель необходим для прерывания межфазного тока короткого замыкания, причём достаточно быстро, чтобы уберечь тиристоры от сгорания. Если оба направления включаются одновременно, происходит межфазное короткое замыкание. Отключающий ток предохранителя должен быть существенно меньше тока силового полупроводника.

Добавление конденсатора 0,1 мкФ между управляющим электродом и катодом существенно увеличивает номинальное значение dV / dT устройства, а также снижает шумовую чувствительность.

Демпфер RC подключен к каждой ячейке. Резистор поглощает энергию, вызванную всплеском линейного шума — такое может произойти при включении питания и может вызвать ложное срабатывание тиристоров. Он также поглощает энергию всплеска напряжения выключения SCR, которая является функцией скорости изменения восстановленного тока заряда SCR и индуктивности последовательной цепи.

Трансформаторы импульсные

Трансформатор можно легко изготовить из соответствующих материалов. Он предназначен для пикового первичного напряжения 24 В, но его можно изменить для снижения напряжения путем регулировки количества витков первичной обмотки. Другой подход — параллельное соединение двух импульсных трансформаторов с двумя вторичными обмотками каждый.

Реверс трехфазного асинхронного двигателя

Характеристики импульсного трансформатора

Реверс трехфазного асинхронного двигателя

Нельзя устанавливать высокий уровень на обоих выходах одновременно. Он должен обеспечивать как минимум 1 линейный цикл для SCR, для коммутации линии перед изменением направления вращения.

В противном случае необходимо предусмотреть промежуток времени между сменой направлений, чтобы скорость двигателя снизилась. Хотя скорость не обязательно должна падать до нуля, это снизит повышение температуры двигателя, поскольку реверс двигателя, когда он вращается в другом направлении, приводит к очень высоким токам мотора.

Реверс трехфазного асинхронного двигателя

Однофазная испытательная схема

Реверс трехфазного асинхронного двигателя

Поскольку в радиолюбительской лаборатории как правило нет трехфазного источника питания для работы двигателя, тестирование может быть однофазным. Для этого требуется только два SCR, соединенных встречно параллельно, и половина цепи управления.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: