МЕНЮ

 

  ПОИСК ПО САЙТУ

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ТРЕХФАЗНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ К ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ

 

РАСЧЕТ КОНДЕНСАТОРА ДЛЯ ТРЕХФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ

В.БАШКАТОВ, Украина, Донецкая обл., г. Горловка

      Иногда в домашних условиях возникает необходимость подключения трехфазного электродвигателя переменного тока в однофазную сеть.

      Возникла такая необходимость и у меня при подключении промышленной швейной машины. На швейной фабрике такие машины работают в цехе, имеющем трехфазную сеть, и проблем не возникает.

      Первое, что пришлось сделать - это изменить схему подключения обмоток электродвигателя со "звезды" на "треугольник", соблюдая полярность соединения обмоток (начало - конец) (рис.1). Это переключение позволяет включать электродвигатель в однофазную сеть 220 В.

      Мощность электродвигателя швейной машины по табличке - 0,4 кВт. Приобрести рабочие, а тем более пусковые металлобумажные конденсаторы типа МБГО, МБГП, МБГЧ емкостью соответственно 50 и 100 мкф на рабочее напряжение 450...600 В оказалось задачей непосильной из-за их высокой стоимости на "блошином рынке". Использование вместо металлобу-мажных полярных (электролитических) конденсаторов и мощных выпрямительных диодов Д242, Д246. положительного результата не дало. Электродвигатель упорно не запускался, по-видимому, из-за конечного сопротивления диодов в прямом направлении.

      Поэтому в голову пришла абсурдная с первого взгляда идея запуска электродвигателя с помощью кратковременного подключения обычного электролитического конденсатора в сеть переменного тока (рис.2). После запуска (разгона) электродвигателя электролитический конденсатор отключается, и электродвигатель работает в двухфазном режиме, теряя при этом до 50% своей мощности. Но если заранее предусмотреть запас по мощности, или заведомо известно, что такой запас существует (как в моем случае), то с этим недостатком можно смириться. Между прочим, и при работе электродвигателя с рабочим фазосдвигающим конденсатором электродвигатель также теряет до 50% своей мощности.

     


      Теперь о самом важном. Электролитический конденсатор, будучи включенным непосредственно в сеть переменного тока, быстро разогревается, электролит вскипает, и происходит его взрыв - это знают многие. Как показал эксперимент, на это уходит около 10... 15 с. Известно, что сопротивление конденсатора в цепи переменного тока промышленной частоты определяется по формуле.

     


      где С - емкость конденсатора в микрофарадах.

      Величина тока в цепи с конденсатором

     


      Но если электролитический конденсатор включить через небольшое сопротивление (в моем случае это комплексное сопротивление фазы обмотки электродвигателя Z = r + jx), и к тому же кратковременно, на время разгона электродвигателя (где-то 1...1,5 с), то электролитический конденсатор не повреждается, так как не успевает разогреться.

      Кратковременность включения может обеспечить кнопка ПНВС-10УХЛ2,

     

Схема запуска трехфазного двигателя

      применяемая в домашних стиральных машинах. Кнопка имеет три контакта: два - с фиксацией (SB 1.1, SB1.3) и один - без фиксации (SB 1.2). Он и включает конденсатор, и при прекращении нажатия на кнопку возвращается в исходное отключенное положение.

      Формулы для расчета пускового конденсатора неоднократно печатались, но тем не менее хочу повторить их для схемы соединения обмотки статора электродвигателя в "треугольник".

     


      где U - напряжение сети; Iн - номинальный, ток потребляемый электродвигателем.

     


      где Р - мощность электродвигателя, кВт; U - напряжение сети. В; n - коэффициент полезного действия электродвигателя (обычно 0,8...0,9); cosф - коэффициент мощности (обычно 0,85).

      Электролитические конденсаторы должны быть на напряжение не менее 450 В. Желательно набирать емкость из нескольких конденсаторов (улучшается тепловой режим). Конденсаторы помещают в защитную коробку.

      Четырехлетний опыт эксплуатации электродвигателя показал жизнеспособность указанной схемы его запуска. Данную схему повторили и некоторые мои знакомые, правда, эксперименты проводились с электродвигателями мощностью до 1 кВт. Для электродвигателей более 1 кВт на время пуска, как мне кажется, необходимо включение последовательно с конденсатором небольшого токоограничивающего резистора с соответствующей рассеиваемой мощностью.

      Литература

      1. Смирнов К.0. Работа трехфазного электродвигателя в однофазной сети. - Радиолюбитель, 1993, N6, С.27.

      2. Кухаренко А. Трехфазный электродвигатель в однофазной сети. - Радиолюбитель, 1996, N2, С.28.

 

 

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
К ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ 220В

С. РЫБАС, Моделист - Конструктор, 2/8

       Многие любители мастерить нередко пытаются приспособить трехфазные электродвигатели для различных самодельных станков: заточных, сверлильных, деревообрабатывающих и других. Но вот беда — не каждый знает, как питать такой электродвигатель от однофазной сети.
     Среди различных способов запуска трехфазных электродвигателей наиболее простой и эффективный — с подключением третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор. Полезная мощность, развиваемая при этом электромотором, составляет 50—60 % его мощности в трехфазном режиме. Однако не все трехфазные электродвигатели хорошо работают от однофазной сети. К ним относятся, например, электромоторы с двойной клеткой короткозамкнутого ротора серии МА. Поэтому предпочтение следует отдать трехфазным электродвигателям серий А, ДО, АО2, АОЛ, АПН, УАД идр.

  • Чтобы электромотор с конденсаторным пуском работал нормально, емкость конденсатора должна меняться в зависимости от числа оборотов. Поскольку на практике это условие выполнить трудно, двигателем обычно управляют двухступенчато — сначала включают с пусковым конденсатором, а после разгона его отсоединяют, оставляя только рабочий.
  • Если в паспорте электродвигателя указано напряжение 220/380 В, то включить мотор в однофазную сеть с напряжением 220 В можно по схеме, приведенной на рисунке 1. При нажатии на кнопку SB1 электродвигатель М1 начинает разгоняться, а когда он наберет обороты, кнопку отпускают — SB1.2 размыкается, a SB1.1 и SB1.3 остаются замкнутыми. Их размыкают для остановки электродвигателя.

 

Электрическая схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть
Р и с. 1. Электрическая схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть.

 

       При соединении обмоток электродвигателя в “треугольник” емкость рабочего конденсатора определяют по формуле:где Ср — емкость конденсатора, мкФ; I — потребляемый электродвигателем ток, A; U — напряжение сети, В.
       Если мощность электродвигателя известна, потребляемый им ток определяют по формуле:где Р — мощность электродвигателя (указана в паспорте), Вт; U — напряжение сети,В; n КПД; cosф коэффициент мощности.
     Емкость пускового конденсатора выбирают в 2—2,5 раза больше рабочего, а их допустимые напряжения должны не менее чем в 1,5 раза превышать напряжение сети. Для сети 220 В лучше применить конденсаторы марки МБГО, МБГП, МБГЧ с рабочим напряжением 500 В и выше. В качестве пусковых можно использовать и электролитические конденсаторы К50-3, ЭГЦ-М, КЭ-2 с рабочим напряжением не менее 450 В (при условии кратковременного включения). Для большей надежности их включают по схеме, показанной на рисунке 2. Общая емкость при этом равна C/2. Пусковые конденсаторы зашунтируйте резистором сопротивлением 200—500 кОм, через который будет “стекать” оставшийся электрический заряд.

Схема соединения электролитических конденсаторов
Рис. 2. Схема соединения электролитических конденсаторов.

 

       Эксплуатация электродвигателя с конденсаторным пуском имеет некоторые особенности. При работе в режиме холостого хода по питаемой через конденсатор обмотке протекает ток, на 20—40 % превышающий номинальный. Поэтому, если электромотор будет часто использоваться в недогруженном режиме или вхолостую, емкость конденсатора Ср следует уменьшить. При перегрузке электродвигатель может остановиться, тогда для его запуска снова подключите пусковой конденсатор (сняв или снизив до минимума нагрузку на валу). На практике значения емкостей рабочих и пусковых конденсаторов в зависимости от мощности электродвигателя определяют из таблицы.

Мощность трехфазного электродвигателя, кВт

0,4

0,6

0,8

1,1

1,5

2,2

Минимальная емкость конденсатора Ср , мкф

40

60

80

100

150

230

Емкость пускового конденсатора (Сп), мкф

80

120

160

200

250

300

       Для запуска электродвигателя на холостом ходу или с небольшой нагрузкой емкость конденсатора Сп можно уменьшить. Например, для включения электродвигателя АО2 мощностью 2,2 кВт на 1420 об/мин можно использовать в качестве рабочего конденсатор емкостью 230 мкф, пускового — 150 мкФ. При этом электродвигатель уверенно запускается при небольшой нагрузке на валу. Реверсирование электромотора осуществляют путем переключения фазы на его обмотке тумблером SA1 (рис. 1).

 

Электрическая схема пускового устройства для трехфазного электродвигателя мощностью 0,5 кВт
Рис. 3. Электрическая схема пускового устройства для трехфазного электродвигателя мощностью 0,5 кВт.

       На рисунке 3 приведена электрическая схема переносного универсального блока для пуска трехфазных электродвигателей мощностью около 0,5 кВт от однофазной сети без реверсирования. При нажатии на кнопку SB1 срабатывает магнитный пускатель КМ1 (тумблер SA1 замкнут) и своей контактной системой КМ1.1, КМ1.2 подсоединяет электродвигатель M1 к сети 220 В. Одновременно третья контактная группа КМ1.3 блокирует кнопку SB1. После полного разгона электродвигателя пусковой конденсатор С1 отключают тумблером SA1. Останавливают электромотор нажатием на кнопку SB2. В устройстве применены магнитный пускатель типа ПМЛ, рассчитанный на переменный ток напряжением 220 В; SB1, SB2 — спаренные кнопки ПКЕ612, SA1—тумблер Т2-1; резисторы: R1 — проволочный ПЭ-20, R2 — МЛТ-2, С1, С2 — конденсаторы МБГЧ на напряжение 400 В (С2 составлен из двух параллельно соединенных конденсаторов по 20 мкФ X 400 В); HL1 — лампа КМ-24 (24 В, 100 мА). M1 — электродвигатель 4А71А4 (АО2-21-4) на 0,55 кВт, 1420 об/мин.

  • Пусковое устройство смонтировано в жестяном корпусе размером 170х140х70 мм (рис. 4). На верхней панели расположены кнопки “Пуск” и “Стоп”, сигнальная лампа и тумблер отключения пускового конденсатора. На передней боковой стенке установлен самодельный трехконтактный разъем, изготовленный из трех отрезков медной трубки и круглой электровилки, в которой добавлен третий штифт.

Внешний вид пускового устройства
Р и с. 4. Внешний вид пускового устройства: 1 — корпус, 2 — ручка для переноски, 3 — сигнальная лампа, 4 — тумблер отключения пускового конденсатора, 5 — кнопки “Пуск” и “Стоп”, 6 — доработанная электровилка, 7 — панель с гнездами разъема.

 

       Пользоваться тумблером SA1 (рис. 3) не совсем удобно. Поэтому лучше, если пусковой конденсатор будет отключаться автоматически с помощью дополнительного реле К1 (рис. 5) типа МКУ-48. При нажатии на кнопку SB1 оно срабатывает и своей контактной парой К1.1 включает магнитный пускатель КМ1, а К1.2 — пусковой конденсатор Сп. В свою очередь, магнитный пускатель КМ1 самоблокируется с помощью своей контактной системы КМ1.1, а КМ1.2 и КМ1.3 подсоединяют электродвигатель к сети. Кнопку SB1 держат нажатой до полного разгона электромотора, а затем отпускают — реле К1 обесточивается и отключает пусковой конденсатор, который разряжается через резистор R2. В то же время магнитный пускатель КМ1 остается включенным, обеспечивая питание электродвигателя в рабочем режиме. Останавливают электромотор нажатием на кнопку SB2 “Стоп”.

Электрическая схема пускового устройства с автоматическим отключением конденсатора
Рис. 5. Электрическая схема пускового устройства с автоматическим отключением конденсатора Сп .

 

       В заключение несколько слов об усовершенствованиях, расширяющих возможности пускового устройства. Конденсаторы Ср и Сп можно сделать составными со ступенями по 10—20 мкФ и подсоединять их многопозиционными переключателями (или двумя-четырьмя тумблерами) в зависимости от параметров запускаемых электродвигателей. Лампу накаливания HL1 с гасящим проволочным резистором рекомендуем заменить на неоновую с дополнительным резистором небольшой мощности; вместо спаренных кнопок ПКЕ612 применить две одиночные любого типа; плавкие предохранители можно заменить автоматическими на соответствующий ток отсечки.

 

 

ЗАПУСК ТРЕХФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ
БЕЗ ПОТЕРИ МОЩНОСТИ

"Радио" №7, 2000г.
С.БИРЮКОВ, г. Москва

    В различных любительских электромеханических станках и приспособлениях чаще всего используются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. К сожалению, трехфазная сеть в быту — явление крайне редкое, поэтому для их питания от обычной электрической сети любители применяют фазосдвигающий конденсатор, что не позволяет в полном объеме реализовать мощность и пусковые характеристики двигателя. Существующие же тринисторные "фазосдвигающие" устройства еще в большей степени снижают мощность на валу двигателей.


    Вариант схемы устройства запуска трехфазного электродвигателя без потери мощности приведен на рис. 1. Обмотки двигателя 220/380 В соединены треугольником, а конденсатор С1 включен, как обычно, параллельно одной из них.Конденсатору"помогает" дроссель L1, включенный параллельно другой обмотке.
    При определенном соотношении емкости конденсатора С1, индуктивности дросселя L1 и мощности нагрузки можно получить сдвиг фаз между напряжениями на трех ветвях нагрузки, равный точно 120°. На рис. 2 приведена векторная диаграмма напряжений для устройства, представленного на рис. 1, при чисто активной нагрузке R в каждой ветви .

    Линейный ток Iл в векторном виде равен разности токов Iз и Ia, а по абсолютному значению соответствует величине Iфform11.gif (131 bytes), где Iф=I1=I2=I3=Uл/R — фазный ток нагрузки, Uл=U1=U2=U3=220 В — линейное напряжение сети.
    К конденсатору С1 приложено напряжение Uc1=U2, ток через него равен Ic1 и по фазе опережает напряжение на 90°.   Аналогично к дросселю L1 приложено напряжение UL1=U3, ток через него IL1 отстает от напряжения на 90°. При равенстве абсолютных величин токов Ic1 и IL1 их векторная разность при правильном выборе емкости и индуктивности может быть равной Iл. Сдвиг фаз между токами Ic1 и IL1 составляет 60°, поэтому треугольник из векторов Iл, Iс1 и IL1 — равносторонний, а их абсолютная величина составляет Iс1=IL1=Iл=Iфform11.gif (131 bytes).

    В свою очередь, фазный ток нагрузки Iф=Р/ЗUL, где Р — суммарная мощность нагрузки. Иными словами, если емкость конденсатора С1 и индуктивность дросселя L1 выбрать такими, чтобы при поступлении на них напряжения 220 В ток через них был бы равен Ic1=IL1=P/(Uл)=P/380, показанная на рис. 1 цепь L1C1 обеспечит на нагрузке трехфазное напряжение с точным соблюдением сдвига фаз.

    В табл. 1 приведены значения тока Ic1=IL1. емкости конденсатора С1 и индуктивности дросселя L1 для различных величин полной мощности чисто активной нагрузки.
    Реальная нагрузка в виде электродвигателя имеет значительную индуктивную составляющую. В результате линейный ток отстает по фазе от тока активной нагрузки на некоторый угол ф порядка 20...40°. На шильдиках электродвигателей обычно указывают не угол, а его косинус — широко известный , равный отношению активной составляющей линейного тока к его полному значению.
    Индуктивную составляющую тока, протекающего через нагрузку устройства, показанного на рис. 1, можно представить в виде токов, проходящих через некоторые катушки индуктивности Lн, подключенные параллельно активным сопротивлениям нагрузки (рис. 3,а), или, что эквивалентно, параллельно С1, L1 и сетевым проводам.

Рис 3

    Из рис. 3,б видно, что поскольку ток через индуктивность противофазен току через емкость, катушки индуктивности LH уменьшают ток через емкостную ветвь фазосдвигающей цепи и увеличивают через индуктивную. Поэтому для сохранения фазы напряжения на выходе фазосдвигающей цепи ток через конденсатор С1 необходимо увеличить и через катушку уменьшить.

dvig4.gif (2307 bytes)

    Векторная диаграмма для нагрузки с индуктивной составляющей усложняется. Ее фрагмент, позволяющий произвести необходимые расчеты, приведен на рис 4.
    Полный линейный ток Iл разложен здесь на две составляющие: активную и реактивную В результате решения системы уравнений для определения необходимых значений токов через конденсатор С1 и катушку L1
form4.gif (1124 bytes)получаем следующие значения этих токов.form5.gif (1019 bytes)

Рис5.

    При чисто активной нагрузкеформулы дают ранее полученный результат Ic1=IL1=Iл. На рис. 5 приведены зависимости отношений токов Ic1 и IL1 к Iл от form8.gif (174 bytes), рассчитанные по этим формулам Для( form10.gif (365 bytes)/2=0,87) ток конденсатора С1 максимален и равенform9.gif (379 bytes) а ток дросселя L1 вдвое меньше. Этими же соотношениями с хорошей степенью точности можно пользоваться для типовых значений form8.gif (174 bytes), равных 0,85 0,9.

  Таблица 2.

  В табл. 2 приведены значения токов Ie1, IL1, протекающих через конденсатор С1 и дроссель L1 при различных величинах полной мощности нагрузки, имеющей указанное выше значение form10.gif (365 bytes)
    Для такой фазосдвигающей цепи используют конденсаторы МБГО, МБГП, МБГТ, К42-4 на рабочее напряжение не менее 600 В или МБГЧ, К42-19 на напряжение не менее 250 В Дроссель проще всего изготовить из трансформатора питания стержневой конструкции от старого лампового телевизора. Ток холостого хода первичной обмотки такого трансформатора при напряжении 220 В обычно не превышает 100 мА и имеет нелинейную зависимость от приложенного напряжения Если же в магнитопровод ввести зазор порядка 0,2 1 мм, ток существенно возрастет, а зависимость его от напряжения станет линейной.
    Сетевые обмотки трансформаторов ТС могут быть соединены так, что номинальное напряжение на них составит 220 В (перемычка между выводами 2 и 2'), 237 В (перемычка между выводами 2 и 3') или 254 В (перемычка между выводами 3 и 3') Сетевое напряжение чаще всего подают на выводы 1 и1'. В зависимости от вида соединения меняются индуктивность и ток обмотки В табл. 3 приведены значения тока в первичной обмотке трансформатора ТС-200-2 при подаче на нее напряжения 220 В при различных зазорах в магнитопроводе и разном включении секций обмоток Сопоставление данных табл 3 и 2 позволяет сделать вывод, что указанный трансформатор можно установить в фазосдвигающую цепь двигателя с мощностью примерно от 300 до 800 Вт и, подбирая зазор и схему включения обмоток, получить необходимую величину тока. Индуктивность изменяется также в зависимости от синфазного или противофазного соединения сетевой и низковольтных (например, накальных) обмоток трансформатора. Максимальный ток может несколько превышать номинальный ток в рабочем режиме. В этом случае для облегчения теплового режима целесообразно снять с трансформатора все вторичные обмотки, часть низковольтных обмоток можно использовать для питания цепей автоматики устройства, в котором работает электродвигатель.

Таблица 3.

    В табл. 4 приведены номинальные величины токов первичных обмоток трансформаторов различных телевизоров [1, 2] и ориентировочные значения мощности двигателя, с которыми их целесообразно использовать фазосдвигающую LC-цепь следует рассчитывать для максимально возможной нагрузки электродвигателя.

Таблица 4.

    При меньшей нагрузке необходимый сдвиг фаз уже не будет выдерживаться, но пусковые характеристики по сравнению с использованием одного конденсатора улучшатся. Экспериментальная проверка проводилась как с чисто активной нагрузкой, так и с электродвигателем. Функции активной нагрузки выполняли по две параллельно соединенных лампы накаливания мощностью 60 и 75 Вт, включенные в каждую нагрузочную цепь устройства (см рис 1), что соответствовало общей мощности 400 Вт В соответствии с табл 1 емкость конденсатора С1 составляла 15 мкф Зазор в магнитопроводе трансформатора ТС-200-2 (0,5 мм) и схема соединения обмоток (на 237 В) были выбраны из соображений обеспечения необходимого тока 1,05 А. Измеренные на нагрузочных цепях напряжения U1, U2, U3 отличались друг от друга на 2.. 3 В, что подтверждало высокую симметрию трехфазного напряжения.
    Эксперименты проводились также с трехфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором АОЛ22-43Ф мощностью 400 Вт [З]. Он работал с конденсатором С1 емкостью 20 мкф (кстати, такой же, как и при работе двигателя только с одним фазосдвигающим конденсатором) и с трансформатором, зазор и соединение обмоток которого выбраны из условия получения тока 0,7 А В результате удалось быстро запустить двигатель без пускового конденсатора и заметно увеличить крутящий момент, ощущаемый при торможении шкива на валу двигателя. К сожалению, провести более объективную проверку затруднительно, поскольку в любительских условиях практически невозможно обеспечить нормированную механическую нагрузку на двигатель.
    Следует помнить, что фазосдвигающая цепь — это последовательный колебательный контур, настроенный на частоту 50 Гц (для варианта чисто активной нагрузки), и без нагрузки подключать к сети эту цепь нельзя.

    ЛИТЕРАТУРА
    1 Кузинец Л. М., Соколов В. С. Узлы телевизионных приемников — М Радио и связь 1987
    2 Сидоров И. Н., Биннатов М. Ф., Васильев Е. А. Устройства электропитания бытовой РЭА — М Радио и связь, 1991
    3 Бирюков С. Автоматическая водокачка. — Радио,1998,№ 5,с.45,46.

 

 

ЭЛЕКТРОННЫЙ ЗАПУСК ТРЕХФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ
ОТ ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ

    А. ДУБРОВСКИЙ, г. Новополоцк Витебской обл., Белоруссия

    В домашних "мастерских" радиолюбителей встречаются электромеханические станки и различные приспособления с приводом от трехфазных асинхронных двигателей. Однако в быту трехфазная сеть нередко отсутствует, поэтому для их питания часто применяют фазосдвигающий конденсатор. К сожалению, это приводит к снижению необходимой мощности на валу электро-двигателя и к тому же исключается возможность регулирования частоты вращения. Используя предлагаемое устройство, можно не только питать трехфазный асинхронный электродвигатель от однофазной сети, но и плавно регулировать частоту его вращения.
    Регулятор частоты вращения существенно улучшает характеристики трехфазного асинхронного двигателя (ТАД). Описываемое устройство позволяет питать ТАД от однофазной сети практически без потери мощности, регулировать пусковой момент, регулировать в широких пределах частоту вращения как на холостом ходу, так и при нагрузке, а также главное — увеличивать максимальную частоту вращения больше номинальной.
    Предлагаемое устройство эксплуатируется с ТАД мощностью 120 Вт и номинальной частотой вращения 3000 об/мин.
    Как известно, существует несколько способов регулирования частоты вращения ТАД — изменением питающего напряжения, нагрузки на валу, применением специальной обмотки ротора с регулируемым сопротивлением. Однако наиболее эффективным является частотное регулирование, поскольку оно позволяет сохранить энергетические характеристики и применить наиболее дешевые и надежные электродвигатели с короткозамкнутой обмоткой ротора — "беличьей клеткой".
   

 

Принципиальная схема устройства управления трехфазным двигателем

РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

        Принципиальная схема регулятора вращения трехфазного асинхронного двигателя приведена на рис. 1. На элементах DD1.1—DD1.3 собран задающий генератор с изменяемой в пределах 30...800 Гц частотой. Регулируют частоту переменным резистором R3. Счетчик DD2, элемент И-НЕ DD1.4 и четыре элемента Исключающее ИЛИ DD3.1—DD3.4 входят в состав формирователя импульсов трехфазной последовательности (ФИТ), который преобразует постоянное напряжение в сигналы прямоугольной формы, сдвинутые по фазе на 120 град. На рис. 2 приведены эпюры напряжения в характерных точках.
    На транзисторах 1VT1—1VT6, 2VT1— 2VT6, 3VT1—3VT6 собраны три одинаковых усилителя, по одному на каждую фазу ТАД. На рис. 1 приведена схема только одного усилителя. Схемы остальных точно такие же. Рассмотрим работу одного из них (верхнего по схеме). Когда на выходе элемента DD3.2 появляется высокий уровень, открывается составной транзистор 1VT4, 1VT5, а выходной транзистор 1VT6 закрывается. Кроме того, высокий уровень поступает на вход транзисторной оптопары 1U1, в результате чего на ее выходе устанавливается низкий уровень, который закрывает составной транзистор 1VT1, 1VT2. Выходной транзистор 1VT3 открыт. Для развязки по напряжению транзисторы 1VT1, 1VT2 и 1VT4, 1VT5 питают от разных источников напряжением +10 В, а транзисторы 1VT3, 1VT6 — от источника напряжением +300 В. Диоды 1VD3, 1VD4, 1VD6, 1VD7 служат для более надежного закрывания выходных транзисторов.
        Одно из главных условий нормальной работы транзисторов 1VT3 и 1VT6 — они не должны быть одновременно открыты. Для этого на вход составного транзистора 1VT1, 1VT2 управляющее напряжение поступает с выхода оптопары 1U1, что обеспечивает некоторую задержку его переключения (приблизительно 40 мкс). При появлении на входе оптопары высокого уровня начинает заряжаться конденсатор 1С2. Сигнал низкого уровня на входе оптопары не может мгновенно закрыть составной транзистор 1VT4, 1VT5, поскольку конденсатор 1С2, разряжаясь по цепи 1R3, эмиттерные переходы транзисторов, поддерживает его в течение около 140 мкс в открытом состоянии, а транзистор 1VT6 — в закрытом. Время выключения оптопары составляет примерно 100 мкс, поэтому транзистор 1VT3 закрывается раныие, чем транзистор 1VT6 открывается.
    Диоды 1VD5, 1VD8 защищают выходные транзисторы от повышения напряжения при коммутации индуктивной нагрузки — обмоток ТАД, а также замыкают ток обмоток, когда напряжение на них изменяет свою полярность (при переключении транзисторов 1VT3, 1VT6). Например, после закрывания транзисторов 1VT3 и 2VT6 ток некоторое время проходит в прежнем направлении — от фазы А к фазе В, замыкаясь через диод 2VD5, источник питания, диод 1VD8, пока не уменьшится до нуля.

Временные диаграммы на некоторых выводах микросхем
Временные диаграммы на некоторых выводах микросхем

        Рассмотрим последовательность переключения выходных транзисторов на примере фаз А и В. Когда транзисторы 1VT3 и 2VT6 открыты, ток протекает по цепи: источник +300 В, участок коллектор—эмиттер транзистора 1VT3, обмотки фазы А и фазы В, участок коллектор—эмиттер транзистора 2VT6. Когда эти транзисторы закрываются, a 1VT6 и 2VT3 открываются, ток протекает в противоположном направлении. Таким образом, на фазы А, В и С подаются импульсы напряжения прямоугольной формы со сдвигом по фазе 120 град. (рис. 2). Частота питающего ТАД напряжения определяется частотой переключения этих транзисторов. Благодаря поочередному открыванию транзисторов ток последовательно проходит по обмоткам статора АВ-АС-ВС-ВА-СА-СВ-АВ, что и создает вращающееся магнитное поле. Описанная выше схема построения выходных ступеней — трехфазная мостовая [1—3]. Ее достоинство заключается в том, что в фазном токе отсутствуют третьи гармонические составляющие.
    Блок питания регулятора вырабатывает напряжения +5, +10 и +300 В. Напряжение +5 В, вырабатываемое стабилизатором на стабилитроне VD3 и транзисторе VT1, используется для питания микросхем DD1—DD3. Верхний по схеме составной транзистор каждого усилителя питается от отдельной обмотки сетевого трансформатора Т1 и отдельного мостового выпрямителя (WD1, 2VD1, 3VD1). Нижний составной транзистор всех усилителей — от обмотки II и диодного моста VD2. Для питания выходных транзисторов применен мост VD1 и LC-фильтр C2L1C3. Емкость конденсаторов С2 и СЗ выбирают исходя из мощности ТАД. Она должна быть не менее 20 мкФ при индуктивности дросселя 0,1 Гн.
    В регуляторе можно применить постоянные резисторы МЛТ, ОМЛТ, ВС. Конденсатор С1 — любой, например, керамический К10-17-26, С2—С5, 1С1, 2С1, ЗС1 — любые оксидные. Дроссель L1 — самодельный. Его наматывают на Ш-образном магнито-проводе площадью поперечного сечения 4 см2. Обмотка содержит 120 витков провода ПЭВ 0,35. Дроссель можно исключить, но при этом придется увеличить емкость конденсаторов С2 и СЗ до 50 мкФ. Оптопары 1U1, 2U1, 3U1 можно использовать и другие, у которых время задержки включения не более 100 мкс, а напряжение изоляции не менее 400 В.
    Основное требование к транзисторам — высокий и примерно одинаковый у всех коэффициент передачи тока (не менее 50). Транзисторы КТ315А могут быть заменимы на транзисторы серий КТ315, КТ312, КТ3102 с любыми буквенными индексами, а транзисторы КТ817А (VT1, 1VT2, 1VT5, 2VT2, 2VT5, 3VT2. 3VT5) — на КТ817 или КТ815 с любыми буквенными индексами. Вместо транзисторов КТ858А можно применить любые мощные с допустимым напряжением коллектор—эмиттер не менее 350 В и коэффициентом передачи тока не менее 50. Их следует установить на теплоот-воды площадью не менее 10 см2 каждый.
    Однако при использовании электродвигателей мощностью более 200 Вт потребуются теплоотводы с большей площадью. Если мощность ТАД превышает 300 Вт, вместо выпрямителя КЦ409А необходимо собрать мост из отдельных диодов, рассчитанных на обратное напряжение более 400 В и соответствующий ток. Диоды 1VD5, 1VD8 подойдут любые с допустимым прямым импульсным током не менее 5 А и обратным напряжением не менее 400 В, например, КД226В или КД226Г. Трансформатор — любой мощностью не менее 15 Вт, имеющий четыре раздельные вторичные обмотки по 8...9 В каждая.
    При налаживании устройства сначала отключают напряжение +300 В и проверяют наличие всех сигналов в соответствии с рис. 2. Если необходимо, подборкой конденсатора С1 или резистора R2 добиваются изменения частоты на коллекторе транзистора 1VT2 (1VT5) в пределах 5...130 Гц. Затем при отключенном ТАД вместо +300 В подают от внешнего источника напряжение +100... 150 В , замыкают коллектор и эмиттер транзистора 1VT2, коллектор и эмиттер транзистора 1VT5 (чтобы закрыть транзисторы 1VT3 и 1VT6) и измеряют ток в цепи коллектора транзистора 1VT3, который должен быть не более нескольких миллиампер — ток утечки выходных транзисторов.
    Далее размыкают коллекторы и эмиттеры вышеуказанных транзисторов и устанавливают резистором R2 максимальную частоту. Подбором конденсатора 1С2 {в сторону увеличения емкости) добиваются минимального значения тока в цепи коллектора транзистора 1VT3. Аналогично налаживают и остальные усилители. После этого подключают к выходу регулятора электродвигатель, обмотки которого соединены звездой. Вместо +300 В подают от внешнего источника напряжение впределах +100... 150 В. Ротор электродвигателя должен начать вращаться. Когда необходимо изменить направление вращения, меняют местами любые две фазы ТАД. Если выходные транзисторы работают в правильном режиме, они остаются длительное время чуть теплыми, в противном случае подбирают сопротивление резисторов 1R6, 1R8, 2R6, 2R8, 3R6, 3R8.

        Литература
    1. Радин В. И. Электрические машины: Асинхронные машины. — М.: Высшая школа. 1988.
    2. Краачик А. Э. Выбор и применение асинхронных двигателей. — М.: Энергоатом издат. 1987.
    3. Лопухина Е. М. Асинхронные исполнительные микродвигатели для систем автоматики. — М.: Высшая школа, 1988.


Адрес администрации сайта: admin@soundbarrel.ru
   

 

Яндекс.Метрика Яндекс цитирования

 

 
    в домашних условиях возникает необходимость подключения трехфазного электродвигателя переменного тока в однофазную сеть После запуска разгона электродвигателя электролитический конденсатор отключается электродвигатель работает в двухфазном режиме теряя при этом до 50% своей мощности Формулы для расчета пускового конденсатора Чтобы электромотор с конденсаторным пуском работал нормально Эксплуатация электродвигателя с конденсаторным пуском имеет некоторые особенности значения емкостей рабочих и пусковых конденсаторов в зависимости от мощности электродвигателя Вариант схемы устройства запуска трехфазного электродвигателя без потери мощности Принципиальная схема регулятора вращения трехфазного асинхронного двигателя