Подсоединение трехфазного двигателя в однофазную сеть: О подключении трехфазных электродвигателей в сеть 220в: схема подключения

Самостоятельное подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

У домашнего мастера может появиться необходимость подключить асинхронный электродвигатель к обычной электрической сети. Но в бытовой электрической сети имеется всего одна фаза, а для питания асинхронного двигателя нужна трехфазная сеть. Чтобы выйти из данной ситуации, существует несколько вариантов подключения включение трехфазного двигателя в однофазную сеть как с использованием конденсаторов, так и без них.

Схемы подключения и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

[rek_custom1]
Существуют две стандартные схемы подключения асинхронного электродвигателя, это «треугольник» и «звезда». Эти два способа подключения имеют свои особенности:

• При включении электродвигателя по схеме «звезда» токи в обмотках будут сравнительно небольшими, что позволяет ему выдерживать длительные нагрузки. При этом мотор выдаёт не очень большой крутящий момент;
• При включении электродвигателя по схеме «треугольник» токи в обмотках будут максимальными, поэтому он выдаёт большой крутящий момент на валу и его можно использовать под большой нагрузкой. Однако для работы на протяжении длительного времени ему требуется хорошее охлаждение.

Асинхронный электромотор имеет три обмотки, на каждую из которых, в трехфазной сети, подаётся отдельная фаза. В трехфазной сети фазы смещены на 120 градусов, то есть за оборот на треть окружности отвечает отдельная фаза. Благодаря этому магнитное поле равномерно перемещается по кругу, и вращение электродвигателя происходит плавно, без пульсаций.

При подключении такого электродвигателя к обычной бытовой электрической сети в одной обмотке появится пульсирующее электромагнитное поле, которое не сможет создать крутящий момент. Чтобы трехфазный электродвигатель смог работать нужно сместить фазы на его обмотках.

Конденсаторные схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

[rek_custom2]
Чтобы обеспечить необходимый для пуска мотора сдвиг фаз можно использовать конденсатор. Такая схема подключения трехфазного электромотора является самой распространённой из-за своей простоты.

Расчёт ёмкости

В зависимости от того по какой схеме подключён ваш электродвигатель «звезда» или «треугольник» оптимальная ёмкость будет разной.

При подключении по схеме «звезда» ёмкость рассчитывается по формуле: C=2800*I/U;

Если двигатель включён по схеме «треугольник» ёмкость определяется по такой формуле: C=4800*I/U.

Где U – напряжение двухфазной сети в вольтах.

I – штатный ток фазы.

Штатный ток фазы можно измерить при помощи токоизмерительных клещей или найти в технических характеристиках вашего мотора.

Ток фазы можно рассчитать по формуле: I=P/(1.73*U*η*cos(ф)).

Где P – мощность электромотора кВт;

η – коэффициент полезного действия асинхронного двигателя;

cos(ф) – коэффициент мощности. Его можно найти на табличке двигателя или в его паспорте.

На практике иногда используется упрощённая формула для расчёта ёмкости при подключении по схеме «треугольник»: С=66*Р, где Р – мощность электромотора в киловаттах. Хотя расчёты по данной формуле могут давать небольшую погрешность, но это не сильно влияет на работу двигателя.

Если пуск двигателя осуществляется под нагрузкой необходимо на время запуска электродвигателя подключить пусковую ёмкость. Его ёмкость должна быть в 2,5 – 3 раза больше ёмкости рабочего.

Определить, правильно ли вы определили ёмкость можно по результатам работы электромотора. В том случае, если ёмкость больше оптимальной температура мотора будет слишком высокой, и он может выйти из строя. При низкой ёмкости электродвигатель не сможет развить достаточную мощность. Можно подбирать конденсаторы, включив сначала небольшую ёмкость и увеличивая их ёмкость, пока ваш электродвигатель не начнёт развивать требуемую мощность. При таком способе подбора ёмкости будет нелишним контролировать ток в обмотках при помощи измерительных клещей.

Измерение тока нужно проводить в рабочем режиме работы мотора.

Выбор конденсаторов

Обычно, для подключения асинхронного электромотора к однофазной сети используют металлобумажные конденсаторы МБГП, МПГО, МБГО или КБП. Единственным их недостатком являются то, что они имеют сравнительно большие габариты при небольшой ёмкости.

Сейчас можно купить металлизированные полипропиленовые конденсаторы модели СВВ, которые при большой ёмкости имеют маленькие размеры. Этот тип имеет высокую надёжность и хорошо зарекомендовал себя в работе.

Помимо ёмкости, следует также обратить внимание на напряжение, на которое они рассчитаны. Покупать конденсатор, рассчитанный на большое напряжение, не стоит из-за их высокой стоимости и больших габаритов. Если подключить конденсаторы, рассчитанные на напряжение меньше действующего, то они очень быстро выйдут из строя. Максимальное напряжение должно быть в 1,5 – 2 раза выше чем напряжение электрической сети. Например, для бытовой сети 220 вольт напряжение конденсатора должно быть больше 1,5*220= 330 вольт, а лучше выбирать конденсаторы, рассчитанные на 400 – 450 вольт.

Если вы не можете найти конденсатор нужной ёмкости, то можете соединить параллельно несколько конденсаторов меньшей ёмкости. При параллельном соединении ёмкости складываются. Например, чтобы получить ёмкость 20 микрофарад нужно соединить параллельно два конденсатора по 10 микрофарад.

Бесконденсаторные схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

[rek_custom3]
Существует несколько схем

, как подключить трехфазный двигатель в однофазной сети без конденсаторов. При использовании таких схем можно сэкономить на покупке достаточно дорогих конденсаторов, однако они достаточно сложны и намного менее популярны по сравнению с ёмкостными схемами.

Обычно в бесконденсаторных схемах используются симисторы и они требуют тщательной отладки и подгонки.

Одна из таких схем была напечатана в журнале «Сигнал» номер 4 за 1999 год. В этой схеме симистор служит для сдвига тока по фазе, в одной из обмоток, на величину от 50 до 70 градусов и тем самым обеспечивает необходимых для пуска крутящий момент. Для сдвига фаз имеется RC-цепочка. Подбирая сопротивление в данной цепочке, можно получить напряжение, сдвинутое на требуемый угол.

Динистор играет роль ключевого элемента в данной схеме. Когда напряжение на фазосдвигающей цепочке достигнет требуемого уровня, динистор подключит RC цепочку к выводу симистора и включит его. Таким образом, напряжение, сдвинутое по фазе на нужный угол, поступит на электродвигатель.

При подключении электромотор в данной схеме включён по схеме «треугольник».

Заключительные моменты

[rek_custom4]
Что ещё следует знать о том, как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть:

• Подключить трехфазный электромотор к однофазной сети достаточно и многие инженеры и домашние умельцы предлагают свои новаторские схемы;
• Несмотря на наличие множества разнообразных схем, они не могут обеспечить стопроцентное использование мощности мотора из-за потерь электроэнергии при преобразовании напряжения. Трехфазный электродвигатель в однофазной сети работает с большими затратами электроэнергии и пониженным коэффициентом полезного действия;
• Мощность трехфазного электромотора при подключении к однофазной сети снижается до 70-80 % от номинальной;
• Использование оборудования с таким приводом на протяжении длительного времени не экономически невыгодна из-за больших затрат энергии;
• Этот способ можно применять для подключения оборудования на короткий промежуток времени;
• Чтобы заставить электромотор вращаться в обратную сторону нужно подключить пусковой конденсатор к другой обмотке;
• Подключать асинхронный электромотор следует к трехфазной сети. Если такой возможности нет, нужно купить инверторный преобразователь. Хотя такой преобразователь стоит достаточно дорого, при длительной эксплуатации он окупит себя.
• Для бытовых нужд лучше подойдёт однофазный мотор. Он дешевле в работе и способен справиться с возложенными на него обязанностями.

Расчет емкости конденсатора для трехфазного двигателя

При подключении асинхронного трехфазного электродвигателя на 380 В в однофазную сеть на 220 В необходимо рассчитать емкость фазосдвигающего конденсатора, точнее двух конденсаторов — рабочего и пускового конденсатора. Онлайн калькулятор для расчета емкости конденсатора для трехфазного двигателя в конце статьи.

Как подключить асинхронный двигатель?

Подключение асинхронного двигателя осуществляется по двум схемам: треугольник (эффективнее для 220 В) и звезда (эффективнее для 380 В).

На картинке внизу статьи вы увидите обе эти схемы подключения. Здесь, я думаю, описывать подключение не стоит, т.к. это описано уже тысячу раз в Интернете.

Во основном, у многих возникает вопрос, какие нужны емкости рабочего и пускового конденсаторов.

Пусковой конденсатор

Ознакомьтесь также с этими статьями

Стоит отметить, что на небольших электродвигателях, используемых для бытовых нужд, например, для электроточила на 200-400 Вт, можно не использовать пусковой конденсатор, а обойтись одним рабочим конденсатором, я так делал уже не раз — рабочего конденсатора вполне хватает. Другое дело, если электродвигатель стартует со значительной нагрузкой, то тогда лучше использовать и пусковой конденсатор, который подключается параллельно рабочему конденсатору нажатием и удержанием кнопки на время разгона электродвигателя, либо с помощью специального реле. Расчет емкости пускового конденсатора осуществляется путем умножения емкостей рабочего конденсатора на 2-2.

5, в данном калькуляторе используется 2.5.

При этом стоит помнить, что по мере разгона асинхронному двигателю требуется меньшая емкость конденсатора, т.е. не стоит оставлять подключенным пусковой конденсатор на все время работы, т.к. большая емкость на высоких оборотах вызовет перегрев и выход из строя электродвигателя.

Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя?

Конденсатор используется неполярный, на напряжение не менее 400 В. Либо современный, специально на это рассчитанный (3-й рисунок), либо советский типа МБГЧ, МБГО и т.п. (рис.4).

Итак, для расчета емкостей пускового и рабочего конденсаторов для асинхронного электродвигателя введите данные в форму ниже, эти данные вы найдете на шильдике электродвигателя, если данные неизвестны, то для расчета конденсатора можно использовать средние данные, которые подставлены в форму по умолчанию, но мощность электродвигателя нужно указать обязательно.

Онлайн калькулятор расчета емкости конденсатора

Советуем к прочтению другие наши статьи

Расчет емкости конденсатора22:

 

Трехфазный двигатель в однофазной сети без конденсаторов: схема и описание подключения

Трёхфазный асинхронный двигатель можно запускать в однофазной сети, без подключения конденсаторов, а с использованием самодельного пускового электронного устройства. Схема его очень проста: на двух тиристорах, с тиристорными ключами и транзисторным управлением.

Преимущество предлагаемого пускового устройства в том, что значительно уменьшается потеря мощности двигателя. При пуске трехфазного двигателя 220 В помощью конденсатора, потеря мощности составляет минимум 30%, а может достигать 50%. Использование этого пускового устройства снижает потерю мощности до 3%, максимум составит 5%.

 

Схема пускового устройства для трёхфазного двигателя.

В схеме можно использовать любые тиристоры, ток которых не менее 10 А. Диоды 231, также 10-амперные.
Примечание: у автора в схеме установлены диоды 233, что не имеет значения (только они идут по напряжению 500 В) −поставить можно любые диоды, которые имеют ток 10 А и удерживают более 250 В.
Устройство компактно. Автор схемы собрал резисторы просто наборами, чтобы не тратить время на подборку резисторов по номиналу. Теплоотвод не требуется. Установлен конденсатор, стабилитрон, два диода 105. Схема получилась очень простая и эффективная в работе.

Пусковое устройство подключается к двигателю вместо конденсатора.

Подключенный к устройству резистор, позволяет регулировать обороты двигателя. Устройство также можно включить на реверс.

 

С данным пусковым устройством двигатель запускается мгновенно и работает без каких-либо проблем. Такую схему можно использовать практически на любом двигателе мощностью до 3 кВт.

 

 

В итоге при подключении двигатель стартует на своей максимальной мощности и практически без ее потери в отличие от стандартной схемы с использованием конденсатора.

Работа этого пускового устройства показана в этом видео:

Загрузка. ..

Запуск 3х фазного двигателя от 220 Вольт

Запуск 3х фазного двигателя от 220 Вольт

 

Часто возникает необходимость в подсобном хозяйстве подключать трехфазный электродвигатель, а есть только однофазная сеть (220 В). Ничего, дело поправимое. Только придется подключить к двигателю конденсатор, и он заработает.

Читаем подробно далее

 

 

Емкость применяемого конденсатора, зависит от мощности электродвигателя и рассчитывается по формуле

С = 66·Р_ном ,

где С — емкость конденсатора, мкФ,   Р_ном — номинальная мощность электродвигателя, кВт.

То есть можно считать, что на каждые 100 Вт мощности трехфазного электродвигателя требуется около 7 мкФ электрической емкости.

Например, для электродвигателя мощностью 600 Вт нужен конденсатор емкостью 42 мкФ. Конденсатор такой емкости можно собрать из нескольких параллельно соединенных конденсаторов меньшей емкости:

C_общ = C₁ + C₁ + … + С_n

Итак, суммарная емкость конденсаторов для двигателя мощностью 600 Вт должна быть не менее 42 мкФ. Необходимо помнить, что подойдут конденсаторы, рабочее напряжение которых в 1,5 раза больше напряжения в однофазной сети.

В качестве рабочих конденсаторов могут быть использованы конденсаторы типа КБГ, МБГЧ, БГТ. При отсутствии таких конденсаторов применяют и электролитические конденсаторы. В этом случае корпуса конденсаторов электролитических соединяются между собой и хорошо изолируются.

Отметим, что частота вращения трехфазного электродвигателя, работающего от однофазной сети, почти не изменяется по сравнению с частотой вращения двигателя в трехфазном режиме.

Большинство трехфазных электродвигателей подключают в однофазную сеть по схеме «треугольник» (рис. 1). Мощность, развиваемая трехфазным электродвигателем, включенным по схеме «треугольник», составляет 70-75% его номинальной мощности.

Рис 1.   Принципиальная (а) и монтажная (б) схемы подсоединения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть по схеме «треугольник»

Трехфазный электродвигатель подключают так же по схеме «звезда» (рис.  2).

 

Рис. 2.   Принципиальная (а) и монтажная (б) схемы подсоединения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть по схеме «звезда»

 

Чтобы произвести подключение по схеме «звезда», необходимо две фазные обмотки электродвигателя подключить непосредственно в однофазную сеть (220 В), а третью — через рабочий конденсатор (С_р) к любому из двух проводов сети.

Для пуска трехфазного электродвигателя небольшой мощности обычно достаточно только рабочего конденсатора, но при мощности больше 1,5 кВт электродвигатель либо не запускается, либо очень медленно набирает обороты, поэтому необходимо применять еще пусковой конденсатор (С_п). Емкость пускового конденсатора в 2,5-3 раза больше емкости рабочего конденсатора. В качестве пусковых конденсаторов лучше всего применяют электролитические конденсаторы типаЭП или такого же типа, как и рабочие конденсаторы.

Схема подключения трехфазного электродвигателя с пусковым конденсатором С_п показана на рис.  3.

 

Рис. 3.   Схема подсоединения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть по схеме «треугольник» с пусковым конденсатором С_п

 

Нужно запомнить: пусковые конденсаторы включают только на время запуска трехфазного двигателя, подключенного к однофазной сети на 2-3 с, а затем пусковой конденсатор отключают и разряжают.

Обычно выводы статорных обмоток электродвигателей маркируют металлическими или картонными бирками с обозначением начал и концов обмоток. Если же бирок по каким-либо причинам не окажется, поступают следующим образом. Сначала определяют принадлежность проводов к отдельным фазам статорной обмотки. Для этого возьмите любой из 6 наружных выводов электродвигателя и присоедините его к какому-либо источнику питания, а второй вывод источника подсоедините к контрольной лампочке и вторым проводом от лампы поочередно прикоснитесь к оставшимся 5 выводам статорной обмотки, пока лампочка не загорится. Загорание лампочки означает, что 2 вывода принадлежат к одной фазе. Условно пометим бирками начало первого провода С1, а его конец — С4. Аналогично найдем начало и конец второй обмотки и обозначим их C2 и C5, а начало и конец третьей — СЗ и С6.

Следующим и основным этапом будет определение начала и конца статорных обмоток. Для этого воспользуемся способом подбора, который применяется для электродвигателей мощностью до 5 кВт. Соединим все начала фазных обмоток электродвигателя согласно ранее присоединенным биркам в одну точку (используя схему «звезда») и включим двигатель в однофазную сеть с использованием конденсаторов.

Если двигатель без сильного гудения сразу наберет номинальную частоту вращения, это означает, что в общую точку попали все начала или все концы обмотки. Если при включении двигатель сильно гудит и ротор не может набрать номинальную частоту вращения, то в первой обмотке поменяйте местами выводы С1 и С4. Если это не помогает, концы первой обмотки верните в первоначальное положение и теперь уже выводы C2 и С5 поменяйте местами. То же самое сделайте в отношении третьей пары, если двигатель продолжает гудеть.

При определении начал и концов фазных обмоток статора электродвигателя строго придерживайтесь правил техники безопасности. В частности, прикасаясь к зажимам статорной обмотки, провода держите только за изолированную часть. Это необходимо делать еще и потому, что электродвигатель имеет общий стальной магнитопровод и на зажимах других обмоток может появиться большое напряжение.

Для изменения направления вращения ротора трехфазного электродвигателя, включенного в однофазную сеть по схеме «треугольник» (см. рис. 1), достаточно третью фазную обмотку статора (W) подсоединить через конденсатор к зажиму второй фазной обмотки статора (V).

Чтобы изменить направление вращения трехфазного электродвигателя, включенного в однофазную сеть по схеме «звезда» (см. рис. 2, б), нужно третью фазную обмотку статора (W) подсоединить через конденсатор к зажиму второй обмотки (V). Направление вращения однофазного двигателя изменяют, поменяв подключение концов пусковой обмотки П1 и П2 (рис. 4).

При проверке технического состояния электродвигателей нередко можно с огорчением заметить, что после продолжительной работы появляются посторонний шум и вибрация, а ротор трудно повернуть вручную. Причиной этого может быть плохое состояние подшипников: беговые дорожки покрыты ржавчиной, глубокими царапинами и вмятинами, повреждены отдельные шарики и сепаратор. Во всех случаях необходимо детально осмотреть электродвигатель и устранить имеющиеся неисправности. При незначительном повреждении достаточно промыть подшипники бензином, смазать их, очистить корпус двигателя от грязи и пыли.

Чтобы заменить поврежденные подшипники, удалите их винтовым съемником с вала и промойте бензином место посадки подшипника. Новый подшипник нагрейте в масляной ванне до 80° С. Уприте металлическую трубу, внутренний диаметр которой немного превышает диаметр вала, во внутреннее кольцо подшипника и легкими ударами молотка по трубе насадите подшипник на вал электродвигателя. После этого заполните подшипник на 2/3 объема смазкой. Сборку производите в обратном порядке. В правильно собранном электродвигателе ротор должен вращаться без стука и вибрации.

 

Рис. 4.   Изменение направления вращения ротора однофазного двигателя переключением пусковой обмотки

 

Обнаружение межвиткового короткого замыкания статора асинхронного двигателя в соответствии с компонентами последовательности тока в линии с использованием искусственной нейронной сети

Обнаружение неисправности предназначено для обнаружения неисправности на начальной стадии и немедленного отключения машины, чтобы избежать отказа двигателя из-за большого ток повреждения. В этой работе представлена ​​онлайн-диагностика межвиткового замыкания статора трехфазного асинхронного двигателя на основе концепции симметричных компонентов. Математическая модель асинхронного двигателя с повреждением при повороте разработана для интерпретации характеристик машины при неисправности. Модель Simulink трехфазного асинхронного двигателя с межвитковым замыканием статора создана для выделения составляющих последовательности тока и напряжения. Ток обратной последовательности может обеспечить решающий и быстрый метод контроля для обнаружения межвиткового короткого замыкания статора асинхронного двигателя. Изменение на единицу тока обратной последовательности по отношению к току прямой последовательности является основным индикатором неисправности, который импортируется в архитектуру нейронной сети. Выходной сигнал нейронной сети прямого обратного распространения классифицирует уровень короткого замыкания обмотки статора.

1. Введение

Асинхронные двигатели превосходят область электромеханического преобразования энергии. Их надежность, низкая стоимость и высокая производительность делают их самыми популярными двигателями переменного тока. Эти двигатели могут применяться в различных областях, от бытовых приборов до промышленных двигателей большой мощности. В последние годы проблемы отказов больших асинхронных двигателей стали более значительными. Для диагностики неисправностей важно определить, есть ли в системе неисправность, и найти ее источник [1].Если неисправность двигателя не будет устранена на ранней стадии, это может привести к повреждению двигателя. Это приведет к остановке промышленного производства.

В [2] упоминается много аварийных ситуаций. Один из них — это случай, когда разрушенная штанга ротора вырвалась из паза и повредила обмотку статора. Неисправности асинхронного двигателя могут быть механическими или электрическими. Основные механические неисправности — это неисправность подшипников [3–5] и поломка стержня ротора [6–10]. На электрическую неисправность влияет качество электроэнергии, подаваемой в сеть переменного тока, изменения частоты, нарушения напряжения и изменения нагрузки.Другая неисправность — короткое замыкание обмотки статора [3, 11–14]. Примерно более одной трети всех неисправностей асинхронного двигателя приходится на повреждение обмотки статора. Короткое замыкание в обмотке статора разовьется за очень короткое время и полностью повредит двигатель. Обычно межвитковое короткое замыкание перерастает в межобмоточное замыкание, замыкание фазной обмотки и замыкание на землю одной линии, что приводит к поломке двигателя. Обнаружение неисправности обмотки на этапе пуска увеличивает возможность ремонта машины путем ее перемотки или, в больших двигателях, смещения короткозамкнутых катушек.

Традиционные способы контроля неисправностей касались измерения потока утечки [15], частичного разряда [16], гармоник в токе и напряжении статора [17] и т. Д. Последующие исследования, однако, показали, что многие из этих традиционных методов являются подвержены странностям из-за искажений напряжения питания [18], встроенной асимметрии машины [19], случайного воздействия неисправностей статора и ротора и т. д. Анализ сигнатур тока двигателя (MCSA) является важным методом, принятым для мониторинга состояния.Неисправности асинхронного двигателя, такие как проблемы с подшипниками, поломка стержня ротора, аномалии эксцентриситета и неисправности обмотки статора, вызывают изменение амплитуды и частоты сигнатуры тока двигателя [3–9, 11–14].

Прорыв в технологиях преобразования сигналов и достижения в области компьютерного программного обеспечения подняли обнаружение неисправностей машин на новый уровень. Большая часть продемонстрированной работы по обнаружению неисправности обмотки статора относится к области частотного анализа. Методы преобразования сигналов, такие как быстрое преобразование Фурье (FFT), S-преобразование, кратковременное преобразование Фурье (STFT), вейвлет-преобразование и преобразования Гильберта, были приняты в сочетании с различными методами классификации, такими как экспертные системы, искусственная нейронная сеть, нечеткая логика. , и поддерживающая векторная машина [20–26] для моторной деградации.

В [27–29] большой интерес был проявлен к искусственной нейронной сети для обнаружения неисправностей асинхронного двигателя. Необходимым условием для создания успешного классификатора ИНС является выбор соответствующих входных данных для каждого случая неисправности. В [27, 28] описывается определение местоположения межвиткового замыкания статора посредством ИНС с учетом параметров частотной области в качестве выбранного входа.

В [29] ИНС применяется для обнаружения серьезности межобмоточного замыкания с выбранным параметром во временной области.В работах [30–33] основное внимание уделяется току обратной последовательности, который возникает из-за несимметричных обмоток.

Большая часть исследовательских работ по обнаружению неисправности обмотки статора асинхронного двигателя основана на анализе частотной области. Если мы выберем линейные токи или линейные напряжения в качестве параметров, рассматриваемых для обнаружения неисправности, анализ во временной области также будет столь же эффективным. Это позволит избежать использования спектрального анализатора и сложных методов преобразования сигнала, что значительно упрощает системный блок обнаружения неисправностей.Цель состоит в том, чтобы определить универсальный метод диагностики для обнаружения неисправности обмотки и уровня ее серьезности без данных о конструкции двигателя и со знанием параметров неисправности из анализа во временной области.

В этой работе мы пытаемся найти метод обнаружения повреждения обмотки статора на основе удельного значения составляющих последовательности тока во временной области и классифицировать серьезность повреждения с помощью искусственной нейронной сети. Здесь сеть была обучена с полным диапазоном входных векторов, полученных из модели Simulink.Входной вектор NN содержит экспериментальные значения вплоть до возможного диапазона и значения Simulink для завершения входного набора. Это обеспечивает хорошо обученную сеть. Значения моделирования хорошо согласуются с экспериментальными значениями. Обнаружение неисправностей на начальном этапе увеличивает жизнеспособность ремонта машины, а устранение неисправностей в зародыше позволяет избежать электрических искр и взрывов.

В следующем сеансе подробно рассматривается математическое моделирование асинхронного двигателя с повреждением обмотки статора. Используя эти математические уравнения, в Simulink создается модель, которая описана в Разделе 3.Метод классификации, используемый для обнаружения неисправности, подчеркивается в Разделе 4.

2. Математическое моделирование неисправности витка обмотки статора

Рассматривается трехфазный асинхронный двигатель с однофазным повреждением обмотки статора, где β — это доля закороченных витков. Обмотка на этом этапе состоит из двух частей — витков с коротким замыканием и витков без повреждения. Уравнения машины в переменных abc для симметричного двигателя с коротким замыканием в одной обмотке могут быть выражены как [34–36].Здесь мы предположили, что индуктивность рассеяния закороченных витков равна, где — пофазная индуктивность рассеяния, а полное сопротивление короткого замыкания является резистивным. Где

Реверсивные однофазные асинхронные двигатели

Начиная с моей статьи о двигателях переменного тока, Меня часто спрашивают о том, как изменить асинхронный двигатель переменного тока. Ранее я подробно не рассказывал, как запускаются асинхронные двигатели. потому что это обширная тема сама по себе.

Ротор асинхронного двигателя представляет собой проницаемый железный сердечник. с залитой алюминиевой обмоткой короткого замыкания.Ты можешь видеть алюминий на обоих концах ротора. Алюминий также проходит через продольные отверстия в роторе для укорочения типа «беличья клетка» обмотка цепи. Линии едва видны под небольшим углом на роторе где проходят обмотки.

Обмотка короткого замыкания заставляет ротор сопротивляться быстрым изменениям магнитного поля. полей, поэтому, если он подвергается вращающемуся магнитному полю, он попытается следовать за ним. (подробнее об этом здесь)

В трехфазном двигателе три фазы на трех обмотках, естественно создают вращающееся магнитное поле.Но для однофазных двигателей переменного тока магнитное поле только чередуется вперед и назад. Нужны некоторые хитрости для создания вращающегося поля.

Реверс двигателя с расщепленной фазой

В этом двигателе с расщепленной фазой основная обмотка (метка ‘M’) подключается непосредственно к источнику переменного тока 60 Гц, а другая обмотка (метка ‘O’) подключена последовательно с конденсатор (С). Взаимодействие между индуктивностью двигателя обмотки и емкость конденсатора приводит к тому, что обмотка составляет около 90 градусы не совпадают по фазе с основной обмоткой.

Основная обмотка создает магнитное поле, чередующееся по вертикали, а другая обмотка создает магнитное поле, чередующееся по горизонтали но не в фазе, их сумма составляет вращающееся магнитное поле. Ротор пытается следовать за ним, заставляя его вращаться.

Реверс двигателя — это просто перестановка силового соединения. так что другая обмотка находится непосредственно на переменном токе. По сути, перемещение одна сторона силового соединения от (A) до (B), в результате чего обмотка (O) быть основной обмоткой, а обмотка (M) — фазосдвинутой.

На двигателях мощностью более 1/4 л.с. две обмотки обычно имеют разные количество оборотов, поэтому этот способ реверсирования может быть неприменим. Сначала убедитесь, что сопротивление двух обмоток одинаково.

Если сопротивление обмоток не одинаковое, вы все равно можете поменять местами поменяв полярность одной из обмоток, при условии, что винты не связаны друг с другом внутри двигателя (например, более трех провода выходящие из обмоток).

Обмотки стартера на более мощных двигателях

Теперь, если мы заглянем внутрь более крупного двигателя, такого как этот двигатель мощностью 3/4 лошадиных сил, обмотки выглядят намного сложнее.Обмотки распределены по множеству пазов в статоре двигателя (C). Таким образом, там меньше резкого перехода от одного полюса к другому. Этот делает магнитное поле более гладким, что делает его тише, более эффективный мотор.

Этот двигатель имеет толстую главную обмотку (M), а также обмотку стартера. из более тонкой проволоки (S). Основная обмотка создает горизонтальную магнитное поле, а обмотка стартера создает вертикальное.

Эта обмотка стартера включена последовательно с конденсатором (C) и центробежным переключатель (S).В этом моторе установлен пусковой конденсатор. внутри основного корпуса. Обычно пусковой конденсатор устанавливается сверху корпуса под металлическим куполом.

Центробежный выключатель (S) установлен на задней панели. и активируется диском (P), который прижимается к язычку на переключатель (слева от буквы S на фото).

Сняв ротор и посмотрев на диск, можно увидеть два металлических выступа. Когда двигатель вращается, центробежная сила толкает их наружу, что по очереди вытягивает диск обратно.Это освободит пластиковый язычок на переключателе, вызывая размыкание переключателя и отключение обмотки стартера. Диск отодвигается достаточно далеко, чтобы больше не контактировать с язычком, сводящим к минимуму трение и износ. Это умный способ активировать переключатель на основе центробежной силы без необходимости переключается на вращение.

Расположение центробежного переключателя издает отчетливый «щелчок». когда он сбрасывается после выключения двигателя. Щелчок переключателя вовлечение, когда оно начинается, различить гораздо труднее.

Если обмотка стартера помогает запускать двигатель, это обязательно поможет мотор тоже работает. Так почему бы просто не оставить стартер обмотка подключена? Ну а Вся штука с фазовым сдвигом не так элегантна. Размер конденсатора вы потребность очень сильно зависит от нагрузки двигателя. Чтобы быстро запустить мотор, вам нужна большая емкость, чем для эффективного непрерывного операция. Кроме того, конденсатор является электролитическим конденсатором и не является рассчитан на постоянную нагрузку. И потому что обмотка стартера только используется недолго, поэтому для экономии денег он сделан из более тонкой проволоки, потому что медь дорогая.

Есть некоторые двигатели, которые используют большой конденсатор для запуска и конденсатор меньшего размера для непрерывной работы. Такие моторы часто имеют два внешних конденсатора (C), как видно на этом в моей настольной пиле. Эти двигатели называются двигателями с конденсаторным запуском и запуском конденсатора. Конденсаторные двигатели с конденсаторным запуском обычно имеют более одного Лошадиные силы. Это 1,75 лошадиных сил.

Двигатели можно удешевить, заменив их конденсатор на резистор. Хотя обычно отдельный резистор не добавляется.Вместо, обмотка стартера сделана из более тонкой (дешевой) медной проволоки, поэтому у него большее сопротивление в самой обмотке.

Это приводит к гораздо меньшему фазовый сдвиг, чем у конденсатора, но достаточный для запуска двигателя. Обмотки двигателя по существу образуют индуктор, а когда синусоидальная волна переменного тока (например, мощность переменного тока) подается на индуктор, ток отстает от напряжения на 90 градусов. И магнитное поле строго зависит от тока.

Для резистора ток синфазен с напряжением.Если бы у нас был большой последовательное сопротивление и малая индуктивность, падение напряжения и ток будет во многом определяться резистором. Итак, ток и магнитный поле будет в значительной степени синфазным с приложенным напряжением. С участием тока в основной обмотке, отставая на 90 градусов, мы имели бы Разница между ними 90 градусов, но обмотка стартера было бы крайне неэффективно.

На самом деле компромисс гораздо меньше. фазового сдвига и большей мощности. Этого достаточно, чтобы мотор заработал.Как бы то ни было, стартер на этих моторах довольно неэффективен, но он не имеет большого значения, когда двигатель работает. Однако лишний ток требуемый для стартера может сработать автоматический выключатель, поэтому этот метод обычно используется только для двигателей меньшего размера, от 1/4 до 1/2 л.с. В двигателях мощностью 3/4 или больше обычно используется пусковой конденсатор.

Если вы не знакомы с аналоговой электроникой, приведенное выше объяснение вероятно, неадекватен, и вы можете узнать больше об индукции моторы, если вы этого не понимаете.

В асинхронных двигателях изнашиваются только подшипники, выключатель стартера и конденсатор. Без конденсатора есть один меньше вещей потерпеть неудачу.

Совсем недавно я случайно зажал выключатель стартера на Мотор с резистивным запуском мощностью 1/4 л.с. от сушилки для белья (тот, что на этот вентилятор), и мотор отключился всего за 15 секунд его схема тепловой защиты из-за перегрева обмотки стартера.

Реверс конденсаторного пускового двигателя

Так как же нам поменять местами конденсаторный пусковой двигатель? Как только началось, однофазная индукция мотор с радостью будет работать в любом направлении.Чтобы обратить это вспять, нам нужно изменить направление вращающегося магнитного поля, создаваемого основным и пусковые обмотки. И это можно сделать, изменив положение полярность пусковой обмотки. По сути, нам нужно поменять местами соединения на обоих концах обмотки стартера. Иногда это только обмотка, Иногда обмотка, переключатель и конденсатор наоборот. Порядок выключателя и конденсатора не имеет значение, если вы подключены последовательно.

Вы также можете перевернуть двигатель, перевернув основную обмотку. (тот же эффект).

Если бы вам пришлось поменять местами основную и стартерную обмотки, как это делают с двигателем с расщепленной фазой двигатель также будет реверсировать. Тем не мение, он не будет работать на полную мощность и также может сгореть. В обмотка стартера не предназначена для продолжительной работы.

Этикетка на этом двигателе указывает: «ДВИГАТЕЛЬ НЕРЕВЕРСИРУЕТСЯ».

Если вы посмотрите на предыдущие фотографии этого двигателя, вы увидите, что всего три провода (красный, желтый и синий) выходят из обмоток.Один конец основной и пусковой обмоток соединен между собой. прямо на обмотках.

Чтобы перевернуть обмотку стартера, мне пришлось бы разорвать это соединение внутрь обмоток и вытащить другой конец пускателя обмотка. Но я действительно не могу понять это из-за как это внутри мотора. Мне пришлось бы проделать дыру в ограждение, чтобы добраться даже до точки, где они связаны вместе. Это не то, чтобы этот двигатель нельзя было реверсировать, просто для экономии средств меры, они сделали его поворот более трудным, чем того стоит беда.

Но на реверсивных двигателях этикетка всегда указывает на то, что нужно поменять местами два провода, чтобы поменять местами.

Провода для реверса — это всегда провода, ведущие к обмотке стартера.

Если у вас есть двигатель, на котором отсутствует этикетка, обмотка стартера обычно имеет электрическое сопротивление примерно в три раза больше, чем основное обмотка и всегда включена последовательно с выключателем стартера и конденсатором (если есть). Если вы можете изолировать оба конца этой обмотки и поменять их местами, вы можете перевернуть мотор.Если, однако, есть только три провода выходят из обмоток, затем основная и пусковая обмотки один конец связан вместе, и двигатель не реверсивный.

Для 120-вольтового двигателя мощностью 1/2 л.с. основная обмотка обычно имеет около 1,5 Ом, а обмотка стартера около 4 Ом. Для 240 вольт 1/2 л.с. двигатели (только 240 вольт), вы должны ожидать около 6 Ом на основной обмотке и 16 Ом на обмотке стартера. Ожидайте, что сопротивление обмоток будет обратно пропорционально мощности.

У многих двигателей от обмоток отходят несколько дополнительных проводов. Часто к обмоткам прикрепляют термовыключатель, и этот переключатель может быть частично привязан к одной из обмоток. Также, если мотор можно перемонтировать на 120 и 240 вольт, основная обмотка будет состоять двух обмоток на 120 В, которые можно соединить последовательно или параллельно. Так что от обмоток может выходить довольно много проводов. Это может занять немного времени и поисков, чтобы понять это.

Для двигателей, которые могут быть подключены как на 120 В, так и на 240 В, стартер обмотка — обмотка на 120 вольт.Когда эти двигатели подключены к 240 вольт, основная обмотка используется как автотрансформатор, чтобы сделать 120 вольт для обмотки стартера. В противном случае переподключение мотора от 120 до 240 вольт было бы намного сложнее!

См. Также:

Вернуться на мой сайт woodworking

PPT — Chapter 12 Three-Phase Circuits PowerPoint Presentation, free download

電路 學 (二) Chapter 12 Three-Phase Circuits

12.1 Введение (1) Трехфазные четырехпроводные системы Однофазные системы двухпроводного типа трехпроводного типа

12.1 Введение (2) • Почти вся электроэнергия вырабатывается и распределяется в трехфазном режиме. • Мгновенная мощность в 3-фазной системе может быть постоянной. • 3-х фазная система более экономична, чем однофазная.

12.2 Сбалансированные трехфазные напряжения (1) Van Vbn Vcn Трехфазная генерация

12.2 сбалансированных трехфазных напряжения (2) Источник, подключенный по схеме Y  источник, подключенный к

12.2 Сбалансированные трехфазные напряжения (2) обратная последовательность 負 向 序 прямая последовательность 正 相 序 Сбалансированные фазные напряжения равны по величине и не совпадают по фазе друг с другом на 120

12.2 Сбалансированные трехфазные напряжения (3) нагрузка, подключенная по схеме Y. -подключенная нагрузка. Сбалансированная нагрузка — это нагрузка, в которой фазовые сопротивления равны по величине и по фазе.Для сбалансированной нагрузки с подключением Y Z1 = Z2 = Z3 = ZY Для сбалансированной нагрузки с подключением  Za = Zb = Zc = Z

12.2 Сбалансированные трехфазные напряжения (4) Преобразование Y- • Там четыре возможных соединения в трехфазных системах: • соединение YY • соединение Y- • соединение - • соединение -Y

12.2 Сбалансированные трехфазные напряжения (5) Пример 1 Определите последовательность фаз набор напряжений

12.3 Сбалансированное соединение YY (1) ZY = Zs + Zl + ZL

12.3 Сбалансированное соединение YY (2) Предполагая прямую последовательность, линейные напряжения (линейное напряжение) Аналогично

12.3 Сбалансированное соединение YY (3)

12.3 Сбалансированное соединение YY (4) Пример 2 Рассчитайте линейные токи в трехпроводной системе YY.

12.4 Сбалансированное соединение Y- (1) Предполагая прямую последовательность,

12.4 Сбалансированное соединение Y-(2) Пример 3 Сбалансированный источник с Y-соединением abc-последовательности с Van = 10010 В подключается к -соединенной симметричной нагрузке (8 + j4) на фазу. Рассчитайте фазный и линейный токи.

12,5 Сбалансированное соединение-(1) Предполагая прямую последовательность,

12,5 Сбалансированное соединение - (2) Пример 4 Сбалансированное соединение-с импедансом 20 — j15 подключен к-подключенному генератору прямой последовательности с Vab = 3300 V.Рассчитайте фазные токи нагрузки и линейные токи.

12.6 Сбалансированное соединение -Y (1) • Использование KVL. • Замена источника с-соединением на эквивалентный источник с Y-соединением. • Преобразование нагрузки с Y-соединением в эквивалентную нагрузку с Y-соединением.

12.6 Сбалансированное соединение-Y (2)

12.6 Сбалансированное соединение -Y (3) Пример 5 Сбалансированное соединение Y-образное соединение с фазным сопротивлением 40 + j25 питается от симметричный -образный источник прямой последовательности с линейным напряжением 210 В.Рассчитайте фазные токи. Используйте Vab как ссылку.

12.7 Мощность в сбалансированной системе (1) • Преимущество трехфазных систем для распределения энергии • Общая мгновенная мощность в сбалансированной трехфазной системе постоянна. • Трехфазная система использует меньшее количество проводов, чем однофазная система для того же сетевого напряжения VL и той же потребляемой мощности PL. Для нагрузки, подключенной по схеме Y, фазные напряжения равны

12.7 Мощность в сбалансированной системе (2) Если ZY = Z, фазные токи применяются

12.7 Мощность в сбалансированной системе (3) Комплексная мощность по фазе Общая комплексная мощность, где Vp, Ip, VL и IL выражены в среднеквадратичных значениях, а  — это угол импеданса нагрузки. для нагрузок с соединением Y, для нагрузок с соединением,

12.7 Мощность в сбалансированной системе (4)

12.7 Мощность в сбалансированной системе (5) Пример 6 Определите общую среднюю мощность, реактивная мощность и комплексная мощность в источнике и на нагрузке.

12.7 Мощность в сбалансированной системе (6) Пример 7 Трехфазный двигатель можно рассматривать как сбалансированную Y-нагрузку. Трехфазный двигатель потребляет 5,6 кВт при напряжении в сети 220 В и токе в сети 18,2 А. Определите коэффициент мощности двигателя.

12.7 Мощность в сбалансированной системе (7) Пример 8 Две сбалансированные нагрузки подключены к линии 240 кВ (среднеквадратичное значение) 60 Гц, как показано на рисунке (a). Нагрузка 1 потребляет 30 кВт при коэффициенте мощности 0,6, а нагрузка 2 потребляет 45 кВАр при коэффициенте мощности 0.8 отстающих. Принимая последовательность abc, определите: (a) комплексную, активную и реактивную мощности, потребляемые комбинированной нагрузкой, (b) линейные токи и (c) номинальную мощность в кВАр трех конденсаторов , подключенных параллельно нагрузке, которая увеличит коэффициент мощности до 0,9 и емкость каждого конденсатора.

12.10 Приложения (1) • Измерение трехфазной мощности.

12.10 Приложения (2) Рассмотрим сбалансированную Y-подключенную нагрузку

12.10 Приложения (3) • Если P2 = P1, нагрузка резистивная.