Schémata připojení elektromotoru k napájecímu zdroji

Téměř každý den se setkáváme se stejnými otázkami našich zákazníků: „Jak připojím motor ke zdroji energie?

Nejjednodušším a nejspolehlivějším způsobem je kontaktovat normálního elektrikáře, nešetřete na tom, protože často, aby ušetřili peníze, zvou „strýčka Vasyu“ nebo jiné sympatické „profesionály“, kteří jsou poblíž, ale ve skutečnosti tomu nerozumí; se děje.

V nejlepším případě tito „experti“ zavolají a zeptají se, zda jsem se připojil správně. Stále je možnost nespálit motor. Když se zeptají na takovou otázku, okamžitě se vyjasní kvalifikace „elektrikáře“ a můžete jednoduše upadnout do kómatu (ostatně to se elektrikáři učí).

Pokud se váš elektrikář na takovou otázku zeptá, musíte ho poslat zpět, odkud přišel. V opačném případě skončíte se spáleným motorem a ztrátou peněz, času a drahých oprav. Pokusme se pochopit schéma zapojení elektromotoru.

Nejprve si uvědomte, že existuje několik populárních typů střídavých napájecích zdrojů.

1. jednofázové napájení 220V.
2. třífázové napájení 220 V (obvykle používané na palubě).
3. třífázové napájení 220V/380V.
4. třífázová síť 380V/660V.

Existuje také 6000 V a některé další vzácné, ale nebudeme je uvažovat.

Třífázová síť má obvykle 4 vodiče (3 fáze a nulový vodič). Může být také samostatný zemnící vodič. Jsou ale i takové, které nulový vodič nemají.

Jak zjistit napětí v síti?

Velmi jednoduché. Musíte změřit napětí mezi fázemi a mezi nulovým vodičem a fázemi.

V síti 220/380 V bude napětí mezi fázemi (U1, U2 a U3) 380 V a napětí mezi neutrálem a fázemi (U4, U5 a U6) bude 220 V.

Pro síť 380/660 V bude napětí mezi jakýmikoli fázemi (U1, U2 a U3) 660 V a napětí mezi neutrálem a fázemi (U4, U5 a U6) bude 380 V.

Možná schémata zapojení vinutí elektromotoru

Indukční motory mají tři vinutí, z nichž každé má začátek a konec a odpovídá fázi. K dispozici jsou různé systémy navíjení. U moderních motorů jsou označena vinutí U, V a W, přičemž číslo 1 je počáteční číslo a číslo 2 koncové číslo, takže vinutí U má dva vývody: U1 a U2, vinutí V má V1 a V2 a vinutí W má W1 a W2.

Stále se však používají některé staré asynchronní motory, které byly vyrobeny během sovětské éry a mají starý sovětský systém značení. Vinutí začínají C1, C2 a C3 a končí C4, C5 a C6. První vinutí má tedy svorky C1 a C4, druhé vinutí má svorky C2 a C5 a třetí vinutí má svorky C3 a C6.

Vinutí třífázového motoru lze zapojit do dvou různých vzorů: hvězda (Y) nebo trojúhelník (Δ).

Zapojení elektromotoru podle hvězdicového obvodu

Toto schéma zapojení se nazývá tak, protože když jsou vinutí zapojena podle tohoto schématu, vizuálně připomínají hvězdu se třemi body.

Jak můžete vidět ze schématu zapojení motoru, všechna tři vinutí jsou na jednom konci spojena dohromady. Při tomto zapojení (napájení 220/380 V) poskytuje každé vinutí samostatné napájení 220 V a dvě sériově zapojená vinutí poskytují napájení 380 V.

Hlavní výhodou motoru zapojeného do hvězdy je nízký startovací proud, protože napájecí napětí 380 V (fáze-fáze) je na rozdíl od zapojení do trojúhelníku přiváděno současně do 2 vinutí. Množství energie dodávané motorem je však omezené, zejména z ekonomických důvodů. Hvězdicová spojka obvykle používá relativně malý motor.

Připojení elektromotoru podle trojúhelníkového schématu

Vinutí jsou spojena sériově mezi sebou: konec prvního vinutí je spojen se začátkem druhého vinutí a tak dále.

To znamená, že do každého vinutí bude přivedeno 380V (pomocí obvodu 220/380V). V tomto případě bude vinutím protékat větší proud a obvykle se při zapojení do trojúhelníku (elektromotory 7,5 kW a více) připojí větší výkon než při zapojení do hvězdy.

Připojení elektromotoru k třífázové síti 380 V

1. Posloupnost operací je následující. Nejprve si zjistěte, pro jaké napětí je naše síť určena.
2. Poté se podíváme na štítek na motoru, který může vypadat takto (hvězda/∆Y/∆Δ).
3. Po určení parametrů napájení a parametrů elektrického zapojení motoru (Y hvězda/trojúhelník Δ) přejdeme k fyzickému elektrickému zapojení motoru.
4. Pro zapnutí 3fázového motoru musí být všechny 3 fáze pod napětím současně.

Častou příčinou selhání motoru je dvoufázový provoz. To může být způsobeno vadným startérem nebo fázovou nesymetrií (když je napětí jedné fáze mnohem nižší než ostatních dvou).

Existují 2 způsoby připojení motoru:

Použijte jistič nebo jistič ochrany motoru. Po zapnutí dodávají napětí do všech 3 fází najednou. Doporučujeme motorový jistič řady MS, protože jej lze nastavit přesně na provozní proud motoru a dokáže citlivě detekovat zvýšení proudu motoru v případě přetížení. Toto zařízení umožňuje provoz motoru při vysokém rozběhovém proudu po určitou dobu bez vypnutí.

Běžný stroj naopak musí počítat se startovacím proudem (2-3x vyšším než jmenovitý) a nastavit nadproud motoru.

Tento typ automatizace dokáže vypnout motor pouze v případě zkratu nebo zadření motoru, a proto často neposkytuje potřebnou ochranu.

Použijte startér. Startér je elektromechanický stykač, který uzavírá každou fázi k odpovídajícímu vinutí motoru.

Mechanismus stykače je poháněn solenoidem (elektromagnetem).

Návrh elektromagnetického spouštěče.

Magnetický startér je vcelku jednoduchý a skládá se z následujících částí.

(1) Solenoidová cívka

(3) Pohyblivý rám s kontakty (4) Pohyblivý rám pro síťové napájení (nebo vinutí)

(5) Pevný kontakt pro připojení k vinutí motoru (síťové napájení)

Při napájení cívky se rám (3) s kontakty (4) spustí a jeho kontakty se sepnou s odpovídajícími pevnými kontakty (5).

Při výběru startéru věnujte pozornost napájecímu napětí magnetické startovací cívky a kupujte ji v souladu se schopností připojení ke konkrétní síti (například pokud máte pouze 3 vodiče a síť 380 V, pak by cívka měla být 380 V, pokud máte síť 220/380 V, pak cívka může být 220 V).

1. Ujistěte se, že se hřídel otáčí správným směrem.

Pokud potřebujete změnit směr otáčení hřídele motoru, jednoduše prohoďte libovolné 2 fáze. To je důležité zejména při napájení odstředivých čerpadel, jejichž oběžná kola mají přesně definovaný směr otáčení.

Jak připojit plovákový spínač k třífázovému čerpadlu

Jak je patrné z výše uvedeného, ​​pro ovládání třífázového motoru průmyslového čerpadla v automatickém režimu pomocí plovákového spínače není možné jednoduše vypnout jednu fázi, jako je tomu u jednofázového motoru v jednofázovém motoru. fázový systém.

Nejjednodušší způsob, jak to zautomatizovat, je použít magnetický startér.

V tomto případě stačí plovákový spínač zapojit do série s napájecím obvodem cívky startéru. Když plovákový spínač uzavře obvod, obvod cívky je dokončen a na motor je přivedeno napětí; když otevře obvod, motor je bez napětí.

Připojení elektromotoru k jednofázové síti 220 V

Typicky lze 220V jednofázové elektromotory bez problémů připojit k 220V, protože vyžadují pouze zástrčku (většina domácích čerpadel je dodávána se standardní zástrčkou Schuko) pro připojení do zásuvky.

Někdy je nutné připojit třífázový motor k síti 220 V (například pokud není možné položit třífázovou síť).

Maximální výkon motoru připojitelného do jednofázové sítě 220 V je 2,2 kW.

Nejjednodušší způsob, jak toho dosáhnout, je připojit motor přes frekvenční měnič určený pro napájení 220 V.

Měnič 220V produkuje 3fázové 220V To znamená, že lze připojit pouze motory s třífázovým napájecím napětím 220V (obvykle motory se šesti piny ve svorkovnici, jejichž vinutí může být zapojeno do hvězdy nebo do trojúhelníku). . V tomto případě je vyžadováno připojení do trojúhelníku.

Jednodušší připojení k třífázovému motoru 220 V pomocí kondenzátoru je možné, ale vede ke ztrátě asi 30 % výkonu motoru. Třetí vinutí je napájeno z jakéhokoli jiného vinutí přes kondenzátor.

Tento typ zapojení nebudeme uvažovat, protože nefunguje správně na čerpadle (buď motor nenaskočí, nebo se motor přehřívá kvůli sníženému výkonu).

Použití frekvenčního měniče

V současné době se poměrně aktivně zavádí použití frekvenčních měničů pro řízení frekvence otáčení (otáček) elektromotorů.

To umožňuje nejen šetřit energii (například v případě čerpadel), ale také řídit průtok objemových čerpadel (jakýchkoli objemových čerpadel).

Při použití frekvenčních měničů jsou však velmi často přehlíženy některé nuance jeho aplikace.

• Nastavení frekvence bez úpravy motoru lze provést v rozsahu +/- 30 % pracovní frekvence (50 Hz).
• Pokud rychlost otáčení překročí 65 Hz, musí být nahrazeno zesíleným ložiskem (v současné době lze současnou frekvenci zvýšit na 400 Hz pomocí CNC a konvenční ložiska při této rychlosti selhávají).
• Při poklesu otáček začne vestavěný ventilátor motoru pracovat neefektivně a přehřívá vinutí.

Motory velmi často selhávají kvůli skutečnosti, že tyto „maličkosti“ nebyly brány v úvahu při navrhování instalace.

Provoz při nízkých frekvencích vyžaduje instalaci přídavného ventilátoru nuceného chlazení motoru.

Místo skříně ventilátoru byl instalován ventilátor nuceného chlazení. V tomto případě se sníží i rychlost otáčení hlavního hřídele motoru.

To zajišťuje spolehlivé chlazení motoru i při nízkých otáčkách hlavního motoru.

Tato čerpadla se používají jako dávkovací čerpadla při zpracování potravin. Doufáme, že vám tento článek pomůže správně připojit elektromotor k elektrické síti sami (nebo alespoň pochopit, že nejste elektrikář, ale „obyčejný člověk“).

Asynchronní elektromotory jsou v průmyslu široce používány díky své relativní jednoduchosti konstrukce, dobrým výkonovým vlastnostem a snadnému ovládání.

Taková zařízení se často dostanou do rukou domácího řemeslníka a ten s využitím znalostí základů elektrotechniky připojuje takový elektromotor k práci z jednofázové sítě 220 voltů. Nejčastěji se používá k broušení, zpracování dřeva, mletí zrn a provádění dalších jednoduchých prací.

I na jednotlivých průmyslových strojích a mechanismech s pohony existují příklady různých motorů, které mohou pracovat z jedné nebo tří fází.

Nejčastěji používají spouštění kondenzátorem, jako nejjednodušší a nejpřijatelnější, i když to není jediná metoda známá většině kompetentních elektrikářů.

Princip činnosti třífázového motoru

Průmyslová asynchronní elektrická zařízení systémů 0,4 kV se vyrábějí se třemi statorovými vinutími. Na ně se aplikují napětí posunutá o 120 stupňů, která způsobují proudy podobného tvaru.

Pro spuštění elektromotoru jsou proudy směrovány tak, aby vytvořily celkové rotující elektromagnetické pole, které optimálně ovlivňuje rotor.

Konstrukce statoru použitá pro tyto účely je znázorněna:

2. magnetické jádro se třemi vinutími umístěnými v něm;

3. koncové vodiče.

V obvyklém provedení jsou izolované vinuté vodiče sestaveny podle hvězdicového schématu instalací propojek mezi šrouby svorek. Kromě této metody existuje také spojení nazývané trojúhelník.

V obou případech je vinutím přiřazen směr: začátek a konec, spojený se způsobem instalace – vinutím během výroby.

Vinutí jsou číslována arabskými číslicemi 1, 2, 3. Jejich konce jsou označeny K1, K2, K3 a jejich začátky – H1, H2, H3. U některých typů motorů lze tento způsob značení změnit, například C1, C2, C3 a C4, C5, C6 nebo jinými symboly, nebo jej vůbec nepoužít.

Správně aplikované značení zjednodušuje připojení napájecích vodičů. Při vytváření symetrického schématu uspořádání napětí na vinutích je zajištěno vytvoření jmenovitých proudů, které zajišťují optimální provoz elektromotoru. V tomto případě jejich tvar ve vinutích plně odpovídá dodávanému napětí a opakuje ho bez jakéhokoli zkreslení.

Přirozeně je třeba chápat, že se jedná o čistě teoretické tvrzení, protože v praxi proudy překonávají různé odpory a mírně se odchylují.

Vizuální vnímání probíhajících procesů je usnadněno znázorněním vektorových veličin na komplexní rovině. U třífázového motoru jsou proudy ve vinutích vytvořené aplikovaným symetrickým napětím znázorněny následovně.

Když je elektromotor napájen napěťovou soustavou se třemi vektory, rovnoměrně rozmístěnými v úhlu a stejné velikosti, protékají vinutími stejné symetrické proudy.

Každé z nich vytváří elektromagnetické pole, jehož indukční síla indukuje vlastní magnetické pole ve vinutí rotoru. V důsledku komplexní interakce tří statorových polí s rotorovým polem vzniká rotační pohyb rotoru, který zajišťuje vytvoření maximální mechanické síly, která otáčí rotor.

Zásady připojení jednofázového napětí k třífázovému motoru

Pro plné připojení tří identických statorových vinutí, rozmístěných pod úhlem 120 stupňů, chybí dva vektory napětí, přítomen je pouze jeden z nich.

Můžete to napájet pouze do jednoho vinutí a roztočit rotor. Takový motor ale nebudete moci efektivně používat. Na hřídeli bude mít velmi malý výstupní výkon.

Proto vzniká problém propojení této fáze tak, aby vytvořila symetrický systém proudů v různých vinutích. Jinými slovy, je potřeba měnič napětí z jednofázové sítě na třífázovou. Takový problém se řeší různými metodami.

Pokud opustíme složitá schémata moderních instalací střídačů, lze implementovat následující běžné metody:

1. použití kondenzátorového startu;

2. použití tlumivek, indukčních odporů;

3. vytváření různých směrů proudů ve vinutích;

4. kombinovaná metoda s vyrovnáním fázových odporů za účelem vytvoření stejných amplitud proudů.

Pojďme se krátce podívat na tyto principy.

Odchylka proudu při průchodu kapacitou

Nejrozšířenější je kondenzátorový start, který umožňuje odklonit proud v jednom z vinutí připojením kapacitního odporu, když je proud posunut o 90 stupňů od vektoru aplikovaného napětí.

Jako kondenzátory se obvykle používají kovové papírové struktury řad MBGO, MBGP, KBG a podobných. Elektrolyty nejsou vhodné pro průchod střídavého proudu, rychle explodují a obvody, které jejich použití zajišťují, jsou složité a mají nízkou spolehlivost.

V tomto obvodu se proud úhlově liší od jmenovité hodnoty. Odchyluje se pouze o 90 stupňů, nedosahuje 30 o (120-90=30).

Odchylka proudu při průchodu induktorem

Situace je podobná jako v předchozím případě. Pouze zde proud zaostává za napětím o stejných 90 stupňů a je o třicet stupňů kratší. Navíc konstrukce tlumivky není tak jednoduchá jako konstrukce kondenzátoru. Musí být vypočítána, sestavena a upravena podle individuálních podmínek. Tato metoda se nerozšířila.

Při použití kondenzátorů nebo tlumivek nedosahují proudy ve vinutích elektromotoru požadovaného úhlu třicetistupňového sektoru, znázorněného na obrázku červeně, což již vytváří zvýšené energetické ztráty. S nimi se však musíte smířit.

Narušují vytváření rovnoměrného rozložení indukčních sil, vytvářejí brzdný účinek. Je obtížné přesně posoudit jeho vliv, ale s jednoduchým přístupem k dělení úhlů dostaneme (30/120 = 1/4) ztrátu 25 %. Můžeme to však uvažovat?

Odvedení proudu aplikací napětí s obrácenou polaritou

V hvězdicovém obvodu je běžné připojit fázový napěťový vodič ke vstupu vinutí a neutrální vodič k jeho konci.

Pokud je stejné napětí přivedeno na dvě fáze oddělené vzdáleností 120°, ale jsou rozděleny a v druhé fázi se změní polarita, proudy se vůči sobě navzájem posunou v úhlu. Budou tvořit elektromagnetická pole různých směrů, která ovlivňují generovaný výkon.

Pouze u této metody je úhel proudů vychýlen o malou hodnotu – 30 o .

Tato metoda se používá v jednotlivých případech.

Metody komplexního použití kondenzátorů, induktorů, změna polarity vinutí

První tři uvedené metody neumožňují jednotlivě vytvořit optimálně symetrickou odchylku proudů ve vinutích. Jejich úhlové zkosení vzhledem ke stacionárnímu obvodu, který je zajištěn pro plnohodnotné třífázové napájení, dochází vždy. V důsledku toho vznikají protichůdné momenty, které zpomalují roztočení a snižují účinnost.

Vědci proto provedli řadu experimentů založených na různých kombinacích těchto metod, aby vytvořili měnič, který poskytuje největší účinnost třífázového motoru. Tato schémata s podrobnou analýzou elektrotechnických procesů jsou uvedena ve specializované akademické literatuře. Jejich studium zvyšuje úroveň teoretických znalostí, ale v praxi se většinou používají jen zřídka.

Dobrý obraz o rozložení proudu v obvodu se vytvoří, když:

1. fáze přímého připojení je napájena do jednoho vinutí;

2. napětí je připojeno k druhému a třetímu vinutí přes kondenzátor a tlumivku;

3. uvnitř obvodu měniče jsou amplitudy proudu vyrovnávány výběrem reaktivních odporů s kompenzací nerovnováhy pomocí aktivních rezistorů.

Rád bych upozornil na třetí bod, kterému mnoho elektrikářů nepřikládá důležitost. Stačí se podívat na následující obrázek a vyvodit závěr o možnosti rovnoměrného otáčení rotoru při symetrickém působení sil stejné i různé velikosti na něj.

Komplexní metoda umožňuje vytvořit poměrně složité schéma. V praxi se používá velmi zřídka. Níže je uvedena jedna z možností její implementace pro elektromotor o výkonu 1 kW.

Pro výrobu měniče je nutné vytvořit složitou tlumivku. To vyžaduje čas a materiální zdroje.

Potíže nastanou také při hledání rezistoru R1, který bude fungovat s proudy přesahujícími 3 ampéry. Musí:

• mají výstupní výkon přesahující 700 wattů;
• dobře vychladnout;
• být spolehlivě izolován od živých částí.

Pro vytvoření takového třífázového měniče napětí bude stále nutné překonat několik technických obtíží. Je však poměrně univerzální, umožňuje připojit motory s výkonem až 2,5 kilowattu a zajišťuje jejich stabilní provoz.

Technický problém připojení třífázového asynchronního motoru k jednofázové síti byl tedy vyřešen vytvořením složitého obvodu měniče. Praktické uplatnění však nenašel z jednoho prostého důvodu, který nelze vyloučit – zvýšené spotřeby energie samotného měniče.

Výkon vynaložený na vytvoření třífázového napěťového obvodu s takovou konstrukcí překračuje potřeby samotného elektromotoru nejméně jedenapůlkrát. Zároveň je celkové zatížení vytvářené na napájecím vedení srovnatelné s provozem starých svářecích strojů.

Elektroměr, k radosti prodejců elektřiny, velmi rychle začne převádět peníze z peněženky domácího řemeslníka na účet energetické organizace a majitelům se to vůbec nelíbí. V důsledku toho se složité technické řešení pro vytvoření dobrého měniče napětí ukázalo jako zbytečné pro praktické použití v domácnosti i v průmyslových podnicích.

Navíc

Schémata zapojení třífázových asynchronních motorů pro provoz z jednofázových sítí:

Schémata a – e se používají v případě, kdy jsou fáze statorového vinutí pevně spojeny do hvězdy nebo trojúhelníku a motor má pouze tři výstupní konce. Schémata b a e by měla být považována za nejlepší z těchto schémat. Při zapnutí motoru podle těchto schémat má v případě správné volby kapacity kondenzátoru poměrně uspokojivé spouštěcí a provozní vlastnosti.

Schémata g a z se používají, když má motor šest výstupních konců – začátky a konce všech fází. S takovým zapojením vinutí se motor prakticky neliší od konvenčního jednofázového asynchronního motoru spouštěcím odporem nebo kapacitou.

Vinutí jeho dvou fází, zapojených sériově, tvoří pracovní vinutí a vinutí třetí fáze je spouštěcí vinutí. Pracovní vinutí, stejně jako u běžného jednofázového motoru se spouštěcím odporem nebo kapacitou, zabírá 2/3 statorových drážek, spouštěcí vinutí – 1/3 drážek.

Při správné volbě aktivního odporu nebo kapacity může mít tento motor přibližně stejné spouštěcí a provozní vlastnosti jako speciálně navržený jednofázový asynchronní motor se spouštěcím vinutím. (Ju. M. Juferov. Elektromotory automatických zařízení)

4 závěrečné závěry

1. Technicky je možné použít jednofázové zapojení třífázového motoru. Pro tento účel bylo vytvořeno mnoho různých obvodů s různými základnami prvků.

2. Není praktické používat tuto metodu pro dlouhodobý provoz pohonů v průmyslových strojích a mechanismech kvůli velkým ztrátám spotřeby energie způsobeným vnějšími procesy, což vede k nízké účinnosti systému a zvýšeným nákladům na materiál.

3. Doma lze obvod použít k provádění krátkodobé práce na nekritických mechanismech. Taková zařízení mohou pracovat po dlouhou dobu, ale v tomto případě se výrazně zvyšují náklady na elektřinu a není zajištěn výkon provozního pohonu.

4. Pro efektivní provoz asynchronního motoru je lepší použít plnohodnotnou třífázovou napájecí síť. Pokud to není možné, je lepší tuto myšlenku opustit a zakoupit si speciální jednofázový elektromotor s odpovídajícím výkonem.

• Instalace a připojení elektroměru: jak správně připojit
• Jak si vybrat příklepovou vrtačku, který model je lepší
• Proč je měření odporu smyčky fáze-nula prováděno profesionály a neděláno hackery?

Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Tajemství elektrikáře, Elektrické obvody

Přihlaste se k odběru našeho kanálu na Telegram: World of Electricity

Zde můžete zanechat komentář, položit otázku a jen chatovat:
Chat na elektrická témata

Sdílejte tento článek se svými přáteli: