Трехфазный асинхронный двигатель может работать от однофазной сети как однофазный с пусковым элементом или как однофазный конденсаторный с постоянно включенной рабочей емкостью. Применение двигателя в качестве конденсаторного предпочтительнее.
В этом случае при пуске двигателя в ход для образования вращающегося магнитного поля (в общем случае эллиптического) используются обмотки всех трех фаз, в которых с помощью активного сопротивления R, индуктивности L или емкости С создается трехфазная несимметричная система токов.
По окончании пуска в большинстве случаев одна из фаз вместе со вспомогательным сопротивлением (R, L или С) отключается и двигатель переводится в однофазный режим, при котором обмотки статора создают не вращающееся, а пульсирующее магнитное поле.
Использование трехфазных двигателей для работы от однофазной сети
На рисунках 1 и 2 представлены различные схемы пуска в ход трехфазных асинхронных двигателей при их работе от однофазной сети.
а - схема с пусковым сопротивлением, б, в - схемы с рабочей емкостью
Если принять за 100 % мощность трехфазного двигателя, обозначенную на его щитке, то при однофазном включении двигатель может развить 50-70 % этой мощности, а при использовании в качестве конденсаторного - 70-85 % и более. Еще одно преимущество конденсаторного двигателя заключается в том, что отсутствует специальное пусковое устройство, которое необходимо при однофазной схеме для отключения пусковой обмотки после разгона двигателя.
а - схема с пусковым сопротивлением, б, в - схемы с рабочей емкостью
Схему включения на рисунках надо выбирать с учетом напряжения сети и номинального напряжения двигателя. Например, при трех выведенных концах обмотки статора (рис. 1) двигатель может быть использован в сети, напряжение которой равно номинальному напряжению двигателя.
При шести выводных концах обмотки двигатель имеет два номинальных напряжения: 127/220 В, 220/380 В. Если напряжение сети равно большему номинальному напряжению двигателя, т.е. Uc = 220 В при номинальном напряжении 127/220 В или UC = 380 В при номинальном напряжении 220/380 В и т.д., то надо пользоваться схемами, приведенными на рис. 1, а, б. При напряжении сети, равном меньшему номинальному напряжению двигателя, следует применять схему, показанную на рис. 1, в. В этом случае при однофазном включении значительно уменьшается мощность двигателя, поэтому целесообразно применять схемы с рабочей емкостью.
Подбор конденсаторов при подключении трехфазных двигателей к сети
Расчет пусковых элементов при использовании трехфазных двигателей в качестве однофазных требует знания параметров схемы замещения двигателя, причем, будучи сложным, он в то же время не позволяет для большинства схем достаточно точно определить искомые величины, поэтому для двигателей малой мощности на практике чаще всего величину пусковых элементов определяют экспериментально. Критерием правильности подбора пусковых элементов служат величины пусковых момента и тока.
Рабочая емкость СР(мкФ) для каждой схемы должна иметь определенное значение и может быть подсчитана, исходя из напряжения однофазной сети Uc и номинального тока Iф в фазе трехфазного двигателя: Ср=kIф/Uc где k - коэффициент, зависящий от схемы включения. При частоте 50 Гц для схем по рис. 1, б и 2, б можно принять k=2800; для схемы по рис. 1, в - k=4800; для схемы по рис. 2, в - k=1600.
Напряжение на конденсаторе Uk также зависит от схемы включения и напряжения сети. Для схем по рис. 1, б, в оно может быть принято равным напряжению сети; для схемы по рис. 2, б - Uk = 1,15Uc; для схемы по рис. 2, e-Uk=2Uc.
Номинальное напряжение конденсатора должно быть равно или несколько больше расчетного значения.
Необходимо помнить, что конденсаторы после отключения длительное время сохраняют напряжение на своих зажимах и создают при прикосновении к ним опасность поражения человека электрическим током. Опасность поражения тем выше, чем больше емкость и выше напряжение на включенном в схему конденсаторе. При ремонте или отладке двигателя необходимо после каждого отключения конденсатор разрядить. Для защиты от случайного прикосновения в процессе эксплуатации двигателя конденсаторы должны быть жестко закреплены и ограждены.
Пусковое сопротивление Rn определяют опытным путем, используя регулируемое сопротивление (реостат).
Если необходимо получить увеличенный момент при пуске двигателя, то параллельно рабочему конденсатору включают пусковой. Его емкость обычно подсчитывают по формуле Сп=(от 2,5 до 3)Ср, где Ср - емкость рабочего конденсатора. Пусковой момент при этом получается близким к номинальному моменту трехфазного двигателя.