Трехфазный двигатель в однофазной сети.

Обычная схема с конденсатором обеспечивает крутящий момент 35% от номинального. Приведены схемы повышения крутящего момента до 41% и даже до 58%. Рассказано, как выбрать схему подключения, определить емкость конденсатора или использовать вместо конденсатора симисторный регулятор мощности (обычный диммер).

Распространенные схемы подключения трехфазного электродвигателя к однофазной сети выглядят так:

Ток (I) для выражений, представленных в таблице, берется из шильдика на электродвигателе или определяется по формуле:

Где:

Р – мощность в Вт;

I – ток в Амперах;

U – напряжение в Вольтах;

ɳ — КПД в относительных единицах (на шильдике двигателя);

cosϕ – угол сдвига фаз (на шильдике двигателя)

Пример данных электродвигателя указанных на шильдике:

Приблизительно емкость конденсатора в микрофарадах можно определить, разделив мощность двигателя в Ватах на 10:

Где:

С — емкость в мкФ;

Р — мощность в ВТ;

10 — число.

Или выбрать ближайшую большую по таблице:

В журнале «Радио» №2 за 2002 год автор В. Клейменов опубликовал результаты своих интересных опытов по подключению трехфазных двигателей к однофазной сети. При обычном подключении двигателя через конденсатор (вариант А, на рисунке ниже), крутящий момент не превышает 35% номинального даже при правильном подборе конденсатора.

Если просто отключить обмотку 3 (вариант В, на рисунке выше), то крутящий момент увеличится до 41%.

Наиболее эффективным, как утверждает автор, будет подключение обмотки III, встречно с обмоткой I через отдельный конденсатор С2 (вариант С), или через увеличенную в 2 раза емкость (С1+С2), как показано в варианте С пунктиром.

Емкости конденсаторов должны быть одинаковы и рассчитаны по формуле:

Где:

Ср — емкость конденсатора, мкФ;

I –   номинальный фазовый ток, А;

U – напряжение питающей сети, 230 В.

Как правило, для сдвига фазы применяют неполярные конденсаторы типа МБГО, МБГП, МБГТ, К42-4 на рабочее напряжение 600В. Возможно применение конденсаторов МБГЧ, К42-19 на переменное напряжение 250В и выше.

В качестве Спуск вместо неполярных конденсаторов можно применять электролитические. Но, поскольку на электролитические конденсаторы нельзя подавать напряжение обратной полярности, то их нужно ставить по 2 через диоды.

Схема на электролитах:

Для запуска трехфазного электродвигателя в однофазной сети можно вместо конденсатора применить обычный симисторный регулятор мощности (диммер). Цена на диммеры невысокая и они очень распространены. Схема и подробная инструкция для самостоятельного изготовления регулятора мощности (диммера) показаны здесь. Схема подключения электродвигателя через симисторный регулятор мощности показана ниже. При запуске регулятором нужно выбрать положение, при котором двигатель уверенно запускается (обычно около 80% от максимума). После запуска регулятором можно выбрать положение, при котором двигатель работает оптимально (отсутствуют посторонние шумы и скорость вращения максимальна). В регуляторе мощности допустимый ток симистора должен превышать ток двигателя. При больших мощностях симистор нужно устанавливать на радиатор.

Есть программы онлайн расчета конденсаторов. Например, здесь.

Для примера рассчитаем разными способами емкость конденсаторов для электродвигателя шильдик которого был показан выше:

Расчет по программе при соединении обмоток треугольником:

Расчет емкости конденсатора при соединении обмоток треугольником для того же двигателя по приведенным выше формулам:

Как видим, полученные результаты отличаются. Они отличаются и при расчетах по разным программам. Поэтому, проверить правильность подбора емкости конденсатора можно измерив напряжение на каждой обмотке электродвигателя. Их отличие должно быть минимальным.

Конечно, наилучшим вариантом подключения трехфазного электродвигателя является его подключение к трехфазной сети.

Максимальный крутящий момент трехфазного двигателя можно получить с использованием преобразователя одной фазы в три, например, такого:

 

Модель: ZW-AT1
Режим регулирования напряжения на выходе: контроль ШИМ
Мощность входная: Однофазнае
Номинальное напряжение: AC 220В
Мощность двигателя: 1,5 кВт

Ток на выходе: 3-фазы 220v для Дельта-соединение мотора

3-фазы 380v для звезда-соединение мотора

Выход Частотный диапазон: 0,1-400 Гц

Такой преобразователь позволяет плавно регулировать частоту вращения двигателя, что очень полезно в различных станках. Приобрести можно здесь.

Преобразователь одной фазы в три можно изготовить самостоятельно на микросхемах К176ЛЕ5 и К176 ИР2 а также шести тиристорах КУ202М. Схема автора В. Соломыкова и подробное описание приведены во второй половине статьи здесь.