Μονοφασική σύνδεση τριφασικού κινητήρα

Οι κινητήρες επαγωγής χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία λόγω της σχετικής απλότητας σχεδιασμού, καλής απόδοσης, ευκολίας ελέγχου.

Τέτοιες συσκευές συχνά πέφτουν στα χέρια ενός αρχηγού και με τη γνώση των βασικών αρχών της ηλεκτρολογίας, συνδέει έναν τέτοιο ηλεκτροκινητήρα με ένα μονοφασικό δίκτυο 220 volt. Τις περισσότερες φορές χρησιμοποιείται για σμίλευση, κατεργασία ξύλου, λείανση σιτηρών και άλλες απλές εργασίες.

Ακόμη και σε μεμονωμένες βιομηχανικές μηχανές και μηχανισμούς με μηχανισμούς κίνησης υπάρχουν δείγματα διαφόρων κινητήρων που μπορούν να λειτουργήσουν σε μία ή τρεις φάσεις.

Οι περισσότερες φορές χρησιμοποιούν ένα πυκνωτή εκκίνησης, ως το πιο απλό και αποδεκτό, αν και αυτό δεν είναι η μόνη μέθοδος που είναι γνωστή στους πιο ικανούς ηλεκτρολόγους.

Η αρχή της λειτουργίας ενός τριφασικού κινητήρα

Οι βιομηχανικές ασύγχρονες ηλεκτρικές συσκευές των συστημάτων 0,4 kV διατίθενται με τρεις περιελίξεις στάτορα. Οι τάσεις εφαρμόζονται σε αυτές, μετατοπίζονται κατά γωνία 120 μοιρών και προκαλούν ρεύματα παρόμοιου σχήματος.

Για να ξεκινήσει ο ηλεκτροκινητήρας, τα ρεύματα κατευθύνονται κατά τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργούν ένα συνολικό περιστρεφόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που ενεργεί κατά βέλτιστο τρόπο στον ρότορα.

Ο σχεδιασμός του στάτη που χρησιμοποιείται για αυτούς τους σκοπούς αντιπροσωπεύεται από:

1. κατοικία ·

2. μαγνητικό πυρήνα πυρήνα με τρία τυλίγματα τοποθετημένα σε αυτό.

3. συνδέσεις τερματικού.

Στη συνήθη εκδοχή, τα μονωμένα καλώδια των περιελίξεων συναρμολογούνται σύμφωνα με το σχήμα των αστέρων, λόγω της τοποθέτησης των βραχυκυκλωμάτων μεταξύ των κοχλιών των ακροδεκτών. Εκτός από αυτή τη μέθοδο, υπάρχει επίσης μια σύνδεση που ονομάζεται τρίγωνο.

Και στις δύο περιπτώσεις αποδίδεται η κατεύθυνση των περιελίξεων: η αρχή και το τέλος που σχετίζονται με τη μέθοδο εγκατάστασης - περιέλιξη κατά την κατασκευή.

Οι περιελίξεις αριθμούνται στους αραβικούς αριθμούς 1, 2, 3. Τα άκρα τους υποδεικνύονται από τα K1, K2, K3 και την αρχή - H1, H2, H3. Για ορισμένους τύπους κινητήρων, αυτή η μέθοδος σήμανσης μπορεί να αλλάξει, για παράδειγμα C1, C2, C3 και C4, C5, C6 ή άλλα σύμβολα ή δεν χρησιμοποιείται καθόλου.

Η σωστή σήμανση απλοποιεί τη σύνδεση των καλωδίων τροφοδοσίας. Όταν δημιουργείται μια συμμετρική διάταξη τάσης στις περιελίξεις, εξασφαλίζεται η δημιουργία ονομαστικών ρευμάτων που διασφαλίζουν τη βέλτιστη λειτουργία του ηλεκτροκινητήρα. Σε αυτή την περίπτωση, το σχήμα τους στις περιελίξεις αντιστοιχεί πλήρως στην εφαρμοζόμενη τάση, επαναλαμβάνεται χωρίς καμία παραμόρφωση.

Φυσικά, πρέπει να γίνει κατανοητό ότι πρόκειται για μια καθαρά θεωρητική δήλωση, διότι στην πράξη τα ρεύματα ξεπεράσουν διάφορες αντιστάσεις, αποκλίνουν ελαφρώς.

Η οπτική αντίληψη των διαδικασιών βοηθά την εικόνα των διανυσματικών ποσοτήτων στο πολύπλοκο επίπεδο. Για έναν τριφασικό κινητήρα, τα ρεύματα των περιελίξεων που δημιουργούνται από την εφαρμοζόμενη συμμετρική τάση απεικονίζονται ως εξής.

Όταν ο ηλεκτροκινητήρας τροφοδοτείται από ένα σύστημα τάσεων με τρεις ομοιόμορφα κατανεμημένες γωνίες και διανύσματα ίσου μεγέθους, τα ίδια συμμετρικά ρεύματα ρέουν στις περιελίξεις.

Κάθε μία από αυτές σχηματίζει ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, η επαγωγική δύναμη του οποίου προκαλεί το δικό του μαγνητικό πεδίο στην περιέλιξη του ρότορα. Ως αποτέλεσμα της πολύπλοκης αλληλεπίδρασης των τριών πεδίων του στάτορα με το πεδίο του ρότορα, δημιουργείται η περιστροφική κίνηση του τελευταίου και εξασφαλίζεται η δημιουργία μέγιστης μηχανικής ισχύος που περιστρέφει τον ρότορα.

Αρχές σύνδεσης μονοφασικής τάσης σε τριφασικό κινητήρα

Για πλήρη σύνδεση με τρεις πανομοιότυπες περιελίξεις στάτορα, χωρισμένες με γωνία 120 μοιρών, λείπουν δύο διανύσματα τάσης, υπάρχει μόνο ένας από αυτούς.

Μπορείτε να το εφαρμόσετε σε ένα μόνο τύλιγμα και να κάνετε την περιστροφή του ρότορα. Αλλά, για να χρησιμοποιήσετε αποτελεσματικά μια τέτοια μηχανή δεν θα λειτουργήσει.Θα έχει πολύ χαμηλή ισχύ εξόδου στον άξονα.

Συνεπώς, προκύπτει το πρόβλημα της σύνδεσης αυτής της φάσης έτσι ώστε να δημιουργεί ένα συμμετρικό σύστημα ρευμάτων σε διαφορετικές περιελίξεις. Με άλλα λόγια, απαιτείται μετατροπέας τάσης μονοφασικού έως τριφασικού. Ένα παρόμοιο πρόβλημα επιλύεται με διαφορετικές μεθόδους.

Εάν απορρίψουμε τα σύνθετα σχήματα των σύγχρονων εγκαταστάσεων μετατροπέα, τότε μπορούμε να εφαρμόσουμε τις ακόλουθες κοινές μεθόδους:

1. Χρήση της έναρξης πυκνωτή.

2. Η χρήση των στραγγαλιστικών πηνίων, των επαγωγικών αντιστάσεων.

3. Η δημιουργία διαφόρων κατευθύνσεων των ρευμάτων στις περιελίξεις.

4. Μια συνδυασμένη μέθοδος με εξισορρόπηση των αντιστάσεων φάσης για τον σχηματισμό των ίδιων πλασμάτων στα ρεύματα.

Να εξετάσουμε σύντομα αυτές τις αρχές.

Τρέχουσα απόκλιση όταν περνάει μέσα από μια χωρητικότητα

Η πιο ευρέως διαδεδομένη εκτόξευση πυκνωτών, η οποία επιτρέπει την εκτροπή του ρεύματος σε μία από τις περιελίξεις συνδέοντας χωρητική αντίσταση, όταν το ρεύμα είναι 90 μοίρες μπροστά από το εφαρμοζόμενο διάνυσμα τάσης.

Ως πυκνωτές χρησιμοποιούνται συνήθως κατασκευές μεταλλικού χαρτιού της σειράς MBGO, MBGP, KBG και παρόμοια. Οι ηλεκτρολύτες δεν είναι κατάλληλοι για τη διέλευση εναλλασσόμενου ρεύματος, εκρήγνυνται γρήγορα και τα σχέδια για τη χρήση τους είναι περίπλοκα, χαμηλής αξιοπιστίας.

Σε αυτό το κύκλωμα, το ρεύμα διαφέρει σε γωνία από την ονομαστική τιμή. Αποκρούει μόνο 90 ​​μοίρες, χωρίς να φτάσει τα 30^{περίπου} (120-90=30).

Τρέχουσα απόκλιση κατά τη διέλευση από την επαγωγή

Η κατάσταση είναι παρόμοια με την προηγούμενη. Μόνο εδώ το ρεύμα καθυστερεί την τάση κατά τα ίδια 90 μοίρες και τα τριάντα στερούνται. Επιπλέον, ο σχεδιασμός του επαγωγέα δεν είναι τόσο απλός όσο ο πυκνωτής. Πρέπει να υπολογίζεται, να συναρμολογείται, να προσαρμόζεται στις ιδιαίτερες συνθήκες. Αυτή η μέθοδος δεν είναι ευρέως διαδεδομένη.

Όταν χρησιμοποιείτε πυκνωτές ή στραγγαλιστικά πηνία, τα ρεύματα στις περιελίξεις του κινητήρα δεν φθάνουν στην απαιτούμενη γωνία από τον τομέα των τριάντα βαθμών που φαίνεται με κόκκινο χρώμα στην εικόνα, ο οποίος δημιουργεί ήδη αυξημένες απώλειες ενέργειας. Αλλά πρέπει να τα τοποθετήσετε.

Παρεμβαίνουν στη δημιουργία μιας ομοιόμορφης κατανομής των δυνάμεων διέγερσης και δημιουργούν ένα ανασταλτικό αποτέλεσμα. Είναι δύσκολο να εκτιμηθεί με ακρίβεια η επίδρασή του, αλλά με μια απλή προσέγγιση στη διαίρεση των γωνιών επιτυγχάνεται μια (25/120 = 1/4) απώλεια 25%. Ωστόσο, είναι δυνατόν να το σκεφτούμε;

Τρέχουσα απόκλιση εφαρμόζοντας τάση αντίστροφης πολικότητας

Στο κύκλωμα αστέρα, είναι συνηθισμένο να συνδέσετε ένα καλώδιο τάσης φάσης στην είσοδο της περιέλιξης και ένα ουδέτερο σύρμα στο άκρο του.

Εάν δύο διαχωριστούν με 120^{περίπου} φάση για την εφαρμογή της ίδιας τάσης, αλλά για να τα διαχωρίσετε και στη δεύτερη για να αντιστρέψετε την πολικότητα, τότε τα ρεύματα θα μετατοπίζονται σε γωνία το ένα σε σχέση με το άλλο. Θα σχηματίσουν ηλεκτρομαγνητικά πεδία διαφορετικών κατευθύνσεων, επηρεάζοντας την παραγόμενη ισχύ.

Μόνο με αυτή τη μέθοδο αποκτάται η γωνιακή απόκλιση των ρευμάτων από μια μικρή τιμή - 30^{περίπου}.

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σε μεμονωμένες περιπτώσεις.

Μέθοδοι για τη σύνθετη χρήση πυκνωτών, επαγωγικές ιδιότητες, αντιστροφή πολικότητας των περιελίξεων

Οι τρεις πρώτες απαριθμούμενες μέθοδοι δεν επιτρέπουν τη δημιουργία μιας βέλτιστα συμμετρικής απόκλισης των ρευμάτων στις περιελίξεις. Πάντα υπάρχει λοξή γωνία σε σχέση με το στατικό κύκλωμα που παρέχεται για τριφασική παροχή υψηλής τάσης. Λόγω αυτού, ο σχηματισμός αντιτιθέμενων στιγμών που εμποδίζουν την προώθηση, μειώνουν την αποδοτικότητα.

Ως εκ τούτου, οι ερευνητές διεξήγαγαν πολυάριθμα πειράματα βασισμένα σε διαφορετικούς συνδυασμούς αυτών των μεθόδων, προκειμένου να δημιουργήσουν έναν μετατροπέα που παρέχει τη μέγιστη απόδοση του τριφασικού κινητήρα. Αυτά τα σχέδια με λεπτομερή ανάλυση των ηλεκτρικών διεργασιών δίνονται στην ειδική εκπαιδευτική βιβλιογραφία. Η μελέτη τους αυξάνει το επίπεδο της θεωρητικής γνώσης, αλλά ως επί το πλείστον σπάνια εφαρμόζονται στην πράξη.

Μια καλή εικόνα της κατανομής των ρευμάτων δημιουργείται στο κύκλωμα όταν:

1. η φάση της απευθείας περιέλιξης εφαρμόζεται σε ένα τύλιγμα ·

2. Η τάση συνδέεται με τη δεύτερη και την τρίτη περιέλιξη μέσω ενός πυκνωτή και ενός επαγωγέα, αντίστοιχα.

3. Στο εσωτερικό του κυκλώματος του μετατροπέα, τα πλάτη των ρευμάτων ισοδυναμούν με την επιλογή αντιδραστηρίων με αντιστάθμιση ανισορροπίας από ενεργούς αντιστάτες.

Θα ήθελα να δώσω προσοχή στο τρίτο σημείο, στο οποίο πολλοί ηλεκτρολόγοι δεν αποδίδουν σημασία. Απλά κοιτάξτε την παρακάτω εικόνα και καταλήξτε στο συμπέρασμα σχετικά με τη δυνατότητα ομοιόμορφης περιστροφής του ρότορα με συμμετρική εφαρμογή δυνάμεων της ίδιας και διαφορετικού μεγέθους σε αυτό.

Η σύνθετη μέθοδος σάς επιτρέπει να δημιουργήσετε ένα πολύ περίπλοκο σχέδιο. Σπάνια εφαρμόζεται στην πράξη. Μία από τις επιλογές για την εφαρμογή του για έναν ηλεκτροκινητήρα 1 kW φαίνεται παρακάτω.

Για να κάνετε τον μετατροπέα, πρέπει να δημιουργήσετε ένα περίπλοκο γκάζι. Αυτό απαιτεί χρόνο και υλικούς πόρους.

Επίσης, θα προκύψουν δυσκολίες κατά την αναζήτηση αντιστάτη R1, η οποία θα λειτουργεί με ρεύματα που υπερβαίνουν τα 3 αμπέρ. Πρέπει:

• έχουν ισχύ που υπερβαίνει τα 700 watts.

• δροσερό καλά?

• απομονώστε αξιόπιστα από τα ενεργά μέρη.

Υπάρχουν αρκετές περισσότερες τεχνικές δυσκολίες που θα πρέπει να ξεπεραστούν για τη δημιουργία ενός τέτοιου τριφασικού μετατροπέα τάσης. Ωστόσο, είναι αρκετά ευέλικτο, σας επιτρέπει να συνδέσετε κινητήρες με ισχύ μέχρι 2,5 κιλοβάτ, εξασφαλίζοντας τη σταθερή λειτουργία τους.

Επομένως, το τεχνικό ζήτημα της σύνδεσης ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα σε ένα μονοφασικό δίκτυο επιλύεται δημιουργώντας ένα περίπλοκο κύκλωμα μετατροπέα. Αλλά, δεν βρήκε πρακτική εφαρμογή για έναν απλό λόγο ότι είναι αδύνατο να απαλλαγούμε από - την υπερβολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από τον ίδιο τον μετατροπέα.

Η ισχύς που καταναλώνεται για τη δημιουργία ενός τριφασικού κυκλώματος τάσης με τέτοιο σχεδιασμό υπερβαίνει τουλάχιστον μιάμιση φορά τις ανάγκες του ίδιου του ηλεκτροκινητήρα. Ταυτόχρονα, τα συνολικά φορτία που δημιουργούνται από την καλωδίωση τροφοδοσίας είναι συγκρίσιμα με τα έργα των παλιών μηχανών συγκόλλησης.

Ο ηλεκτρικός μετρητής, για την απόλαυση των πωλητών ηλεκτρικής ενέργειας, αρχίζει πολύ γρήγορα να μεταφέρει χρήματα από το πορτοφόλι του νοικοκυριού στο λογαριασμό του φορέα παροχής ενέργειας και οι ιδιοκτήτες δεν του αρέσουν καθόλου. Ως αποτέλεσμα, η περίπλοκη τεχνική λύση για τη δημιουργία ενός καλού μετατροπέα τάσης αποδείχθηκε περιττή για πρακτική χρήση στο νοικοκυριό, αλλά και στις βιομηχανικές επιχειρήσεις.

4 τελικά συμπεράσματα

1. Από τεχνική άποψη, είναι δυνατή η χρήση μονοφασικής σύνδεσης τριφασικού κινητήρα. Για να γίνει αυτό, δημιουργήθηκαν πολλά διαφορετικά κυκλώματα με διαφορετική βασική βάση.

2. Δεν είναι πρακτικό να χρησιμοποιείται αυτή η μέθοδος για μακροχρόνια λειτουργία των μηχανισμών κίνησης σε βιομηχανικά μηχανήματα και μηχανισμούς λόγω των μεγάλων απωλειών κατανάλωσης ενέργειας που δημιουργούνται από εξωγενείς διαδικασίες που οδηγούν σε χαμηλή απόδοση του συστήματος και αυξημένο κόστος υλικών.

3. Στο σπίτι, το πρόγραμμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτέλεση βραχυπρόθεσμων εργασιών σε μη ανταποκρινόμενους μηχανισμούς. Αυτές οι συσκευές μπορούν να λειτουργήσουν για μεγάλο χρονικό διάστημα, αλλά ταυτόχρονα, η πληρωμή για ηλεκτρική ενέργεια αυξάνεται σημαντικά και δεν παρέχεται η ισχύς μιας μονάδας εργασίας.

4. Για την αποτελεσματική λειτουργία ενός επαγωγικού κινητήρα, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε ένα πλήρες δίκτυο τροφοδοσίας ισχύος. Εάν αυτό δεν είναι δυνατό, τότε είναι καλύτερο να εγκαταλείψουμε αυτό το εγχείρημα και να αποκτήσουμε ειδικός μονοφασικός ηλεκτροκινητήρας κατάλληλη ισχύ.

Δείτε επίσης σχετικά με αυτό το θέμα:Τυπικά σχέδια για τη σύνδεση ενός τριφασικού δικτύου με ένα μονοφασικό δίκτυο