Вибір схеми включення конденсаторного двигуна

Вибір схеми включення конденсаторного двигуна проводиться з урахуванням напруги мережі і даних двигуна по напрузі.

Схема обрана правильно, якщо будь-яка з обмоток статора трифазного двигуна при номінальному навантаженні виявляється під напругою, рівним номінальному, або близьким до нього. При цьому мається на увазі, що встановлена ​​робоча ємність визначена за співвідношенням, відповідному схемою. Співвідношення для різних схем включення представлені в статті « Використання трифазних асинхронних електродвигунів в якості однофазних ».

Крім узгодження даних по напрузі, оцінюються особливості можливих схем. Зауважимо, що в окремих конкретних випадках вибір варіантів схем може бути обмежений.

Приклад. Статорні обмотки двигуна електрорубанка 0,62 кВт, 220 В, 1,88 А з'єднані в зірку , Причому нульова точка недоступна. Очевидно, що як конденсаторний він може мати тільки одну схему включення, зображену на рис. 1, а. Джерелом живлення для двигуна служить мережа однофазного струму напругою 220 В.

Мал. 1. Принципові електричні схеми конденсаторного двигуна з трьома статорними обмотками:

1 - робочий конденсатор; 2 - відключається конденсатор

Розглянемо особливості конденсаторного двигуна, включеного за схемою, наведеною на рис. 1, а. Назвемо обмотку С1 - С4 головною фазою , Через яку проходить весь струм двигуна. Обмотку С3 - С6, з'єднану послідовно з конденсатором, назвемо конденсаторної фазою і третю обмотку С2 - С5 - допоміжної фазою.

Зміна струмів цих фаз зі зміною ковзання виявляється абсолютно різним. Якщо струм головної фази зі зменшенням навантаження (ковзання) зменшується, то струм конденсаторної фази, навпаки, зростає, досягаючи максимального значення при холостому ході.

Допоміжна фаза при холостому ході знаходиться в генераторному режимі - її активна потужність негативна. Із зростанням навантаження допоміжна фаза переходить в руховий режим. При цьому її ток, зменшуючись, досягає деякого мінімального значення і потім починає збільшуватися.

Активна потужність по фазах розподіляється нерівномірно. При номінальному навантаженні головна фаза розвиває приблизно таку ж потужність, як конденсаторная і допоміжна, разом узяті. Рівності струмів всіх фаз номінальному не досягається. Тому під номінальною тут мається на увазі таке навантаження, при якій струми двох фаз рівні номінального, а струм третьої фази становить 70 - 85% номінального. Це визначення відноситься і до випадку з'єднання обмоток статора трикутником.

Характерними особливостями схеми є відносно невеликі значення пускового моменту і напруги на конденсаторі.

В іншій схемі включення (рис. 1, б) обмотки двигуна з'єднані в трикутник . За аналогією з попередньою схемою тут також можна розрізнити головну, конденсаторну і допоміжну фази. Допоміжної назвемо фазу С1 - С4, до якої підведена напруга мережі. Обмотка С2 - С5 з паралельно приєднаним конденсатором є конденсаторну фазу, і третя обмотка С3 - С6 - головну фазу.

Характер зміни струмів в фазах зі зміною навантаження залишається таким же, як і при з'єднанні обмоток статора в зірку.

Приклад. Визначити робочу потужність електродвигуна потужністю 0,25 кВт, 127/220 В, 2,1 / 1,15 А, якщо двигун включений по схемі, наведеній на рис. 1, а, а напруга мережі 220 В. Як видно, номінальний струм конденсаторного двигуна дорівнює 1,15 А (фазний струм), обмотки включені в зірку. Знаходимо ємність робочих конденсаторів

Знаходимо ємність робочих конденсаторів

Напруга на конденсаторі дорівнює U к.ном. ≈ U = 220 В.

При напрузі мережі 127 В обмотки двигуна з'єднуються в трикутник за схемою рис. 1, б. Для неї відповідно ємність робочого конденсатора дорівнює

Порівнюючи ємності 43,5 і 14,6 мкФ, бачимо, що для схеми рис. 1, б робоча ємність збільшується в 3 рази. Напруга на конденсаторі U к.ном. ≈ U = 127 В.

Активна потужність між обмотками розподіляється нерівномірно. Найбільшу потужність при номінальному навантаженні розвивають головна і допоміжна фази.

Відносно невеликий пусковий момент становить одне з характерних властивостей цієї схеми. Особливості її в порівнянні з попередньою полягають у тому, що для одного і того ж двигуна напруга на конденсаторі зменшується √3 раз, а ємність робочого конденсатора збільшується в 3 рази.

Проведене порівняння показує, що перша схема (рис. 1, а) є переважно, оскільки її технічні та економічні показники краще: менше ємність і габарити батареї конденсаторів, нижче вартість її установки. Однак її застосування не завжди виявляється можливим. Якщо напруга мережі дорівнює номінальній напрузі фази, обмотки двигуна з'єднуються в трикутник (рис. 1, б) або як показано на рис. 1, ст.

Обмотки статора трифазного асинхронного двигуна в схемах рис. 1, в і г утворюють дві фази - головну і конденсаторну.

Струм головної фази зростає з навантаженням, конденсаторної - зменшується. Двигун працює з номінальним навантаженням, коли по обидва обмоткам проходить номінальний струм. При цьому зворотне магнітне поле стає несуттєвим, внаслідок цього використання потужності двигуна поліпшується.

Активні потужності головною і конденсаторної фаз, відповідні номінальному навантаженні, приблизно однакові. Зі зменшенням навантаження відбувається деяке зростання потужності конденсаторної фази. Потужність головної фази досить різко зменшується і на холостому ходу набуває негативного значення: головна фаза переходить в режим асинхронного генератора з конденсаторним збудженням, що працює паралельно з мережею. З появою навантаження на валу головна фаза переходить в руховий режим.

Перевагами схем рис. 1, в і г в порівнянні з розглянутими вище є можливість отримання значного пускового моменту і краще використання потужності двигуна. Порівняємо ці схеми.

Нехай живить мережу однофазного струму, як це часто зустрічається на практиці, має напругу 220 В. Очевидно, що якщо двигун виконаний на напруги 220/380 В, він включається за схемою, наведеною на рис. 1, в або за схемою рис. 1 г, якщо номінальні напруги двигуна 127/220 В.

Напруга на конденсаторі при номінальному навантаженні складе: для схеми рис. 1, в U к.ном. ≈ 2 × U = 2 × 220 = 440 В, а для схеми рис. 1, г U к.ном. ≈ 1,15 × U = 1,15 × 220 = 253 В.

Між напруженнями на конденсаторі в тому і в іншому випадку має місце суттєва різниця. Підвищення напруги пов'язане з деяким збільшенням вартості конденсаторів і зменшенням безпеки обслуговування. Крім того, внаслідок зростання індуктивного опору конденсаторної фази при включенні двигуна за схемою рис. 1, в виникає небезпека перенапруги, особливо під час пуску двигуна.

Схема рис. 1, г, вигідно відрізняючись від попередньої, заслуговує переваги. Вона є найбільш раціональною схемою включення конденсаторного двигуна.

Зауважимо, що двигун на напруги 127/220 В також може бути включений за схемою рис. 1, в, але на напругу мережі 127 В. Якщо ж номінальну напругу двигуна рівні 220/380 В, а напруга мережі живлення дорівнює 220 В, то тут замість схеми включення конденсаторного двигуна з двома обмотками (рис. 1, в) слід вибирати схему з з'єднанням фаз в трикутник (рис. 1, б), незважаючи на збільшення ємності конденсаторів.

Приклад. Є конденсатори типів МБГЧ і ЕП. Двигун 1 кВт, 220/380 В, з номінальним струмом фази 2,4 А включається на напругу мережі 220 В. Потрібно визначити значення робочої і пускової ємностей, а також розрахункове напруження на конденсаторах і напруга при номінальному навантаженні.

Схема рис. 1, б

робоча ємність

робоча ємність

Номінальна напруга на конденсаторі

U к.ном. ≈ U = 220 В.

Розрахункове напруження конденсатора

U к.р. ≈ 1,15 × U = 1,15 × 220 ≈ 250 В.

Вибираємо 13 конденсаторів МБГЧ ємністю по 4 мкФ з робочою напругою 250 В.

Відключається ємність приймаємо рівною

З про ≈ 2 × З р.ном. = 105 мкФ

і вибираємо для неї 5 конденсаторів типу ЕП по 20 мкФ на 300 В.

Схема рис. 1, в

Робоча ємність для включення електродвигуна за схемою рис. 1, в визначається за виразом:

Номінальна напруга на конденсаторі

U к.ном. ≈ 2 × U = 2 × 220 = 440 В.

Воно може бути знайдено також множенням номінального струму на реактивне опір конденсатора xc:

де ω = 2 π f - кутова частота змінного струму ; C - ємність, мкФ; f - частота напруги мережі, Гц.

Провівши обчислення для частоти f = 50 Гц, отримаємо:

Провівши обчислення для частоти f = 50 Гц, отримаємо:

Розбіжність з даними, отриманими вище, становить приблизно 4%, що для практичних розрахунків цілком допустимо.

Розрахункове напруження на конденсаторі

U к.р. ≈ 2,2 × U = 2,2 × 220 = 484 В.

Вибираємо дев'ять конденсаторів МБГЧ по 2 мкФ на робочу напругу 500 В.

Для відключається ємності конденсатори типу ЕП не підходять по напрузі. Тому відключається ємність складаємо з конденсаторів типу МБГЧ, прийнявши її рівною

З про ≈ 1,5 × З р.ном. = 1,5 × 18 = 27 мкФ.

Вибираємо сім конденсаторів по 4 мкФ на робочу напругу 500 В.

Наведений приклад підтверджує доцільність включення конденсаторного двигуна при зазначених умовах за схемою рис. 1, б.

Джерело: Торопцев Н.Д., "Трифазний асинхронний двигун в схемі однофазного включення з конденсатором" - 4-е видання, перероблене і доповнене - Москва: Вища школа, 1988 - 95с.

© 2008 — 2012 offroad.net.ua . All rights reserved. by nucleart.net 2008