Подключение однофазового мотора к трехфазной сети

По методу подключения питания на входные клеммы различают однофазовые и трехфазные частотники. При всем этом однофазовые частотные преобразователи питаются фазным напряжением 220 В, трехфазные – линейным 380 В. Но на выходе ПЧ обычно вырабатывается трехфазное напряжение со сдвигом фаз 120°, величина которого ограничена напряжением питания на входе.

Однофазовый и трехфазный преобразователи SIEMENS Micromaster 420

В контексте однофазовых движков преобразователи частоты можно условно поделить на три группы:

1. Преобразователи, специально созданные для однофазовых движков.
2. Преобразователи с опциональной возможностью подключения однофазовых движков, при всем этом нужно применять надлежащие опции и схему подключения.
3. Преобразователи без способности подключения однофазового мотора.

Мы разглядим частотники из 2-ой группы.

Направьте внимание!

Читайте также: Предназначение коаксиального кабеля и его типы

Не стоит путать преобразователи с однофазовым питанием по входу с частотниками, имеющими однофазовый выход. Вероятны композиции, когда преобразователь с однофазовым питанием имеет на выходе 3 фазы с напряжением 220 В, или когда ПЧ с трехфазным питанием выдает на однофазовый мотор напряжение 220 либо 380 В.

Использование и подключение однофазового частотника

В текущее время частотные преобразователи получили обширное распространение за счет:

• простоты регулирования скорости вращения вала электродвигателя
• уменьшении пусковых токов
• защиты от токов к.з и перегрузок
• экономии электроэнергии
• роста срока службы оборудования

Используются для приводов транспортеров, станков, вентиляторов, в дымососах и насосных системах, молотилках и тд.

В случаях когда имеется 3-х фазная сеть 380 В, внедрение «частотников» не составляет труда, но часто не всегда есть возможность подключиться к 3-х фазной сети. Потому в таких случаях можно подключить трехфазный электродвигатель к частотному преобразователю с входным питанием 220 В.

Набросок 1 — Схема подключения преобразователя частоты

Однофазовый частотный преобразователь, подключается к однофазовой сети с напряжением 220 В. При всем этом, на выходе частотного преобразователя получаем трехфазное напряжение с амплитудой 220 В. В таком случае обмотки электродвигателя переменного тока следует соединить по схеме тругольник.

Принципиально! Подключение однофазового электродвигателя к частотному преобразователю неприемлимо!

Набросок 2 — Подключение обмоток электродвигателя треугольником

Преобразователи частоты Danfoss VLT Micro Drive FC-051 с однофазовым питанием, выпускаются следующих номиналов: от 0,18 кВт до 2,2 кВт.

Установка и подключение преобразователей частоты следует делать соблюдая требования безопасности приведенные в аннотации по эксплуатации преобразователя частоты .

Особенности подключения

Как было сказано выше, не каждый частотный преобразователь может работать с однофазовым движком, так как при его подключении 3-я (неподключенная) фаза практически будет в обрыве, что вызовет ошибку. Потому нужно пристально ознакомиться с документацией к ПЧ — производитель должен очевидно указать, что имеется возможность подключения и работы однофазовой нагрузки.

Так как однофазовый мотор содержит конденсатор, при изменении рабочей частоты не получится обеспечить подходящий сдвиг фаз, и мотор на пониженных частотах (наименее 30 Гц) будет перенагреваться. Это следует учесть при выборе спектра рабочих частот и метода остывания привода.

При однофазовом подключении мотора оперативный реверс через панель управления либо опции ПЧ неосуществим. Поменять направление вращения можно, изменив схему подключения обмоток снутри мотора.

Использование

Главные плюсы использования частотного преобразователя для электродвигателя — понижение воздействия старта и торможения, возможность плавного регулирования скорости. Это дает возможность управлять работой мотора без останова. Не считая этого, можно управлять группой движков, подключать движок на 220 В к сети 380 В и напротив. Все это можно делать с асинхронными движками:

Читайте также: Труба ПНД для проводки

• Вентиляторы, швейные машины.
• Насосы, дымососы, компрессоры.
• Центрифуги.
• Большая строительная техника (бетономешалки, манипуляторы и т.д.).
• Токарные либо фрезерные станки.

Хоть какой электрический мотор при подключении через частотный преобразователь работает размеренно. Ведь большая часть устройств позволяет подобрать подходящий режим питания для обеспечения обычной работы.

Выпускают разной мощности — от нескольких ватт до 10-ов киловатт

Преобразователь частоты может работать и с синхронными движками. Но выбирать его нужно ориентируясь на потребляемый ток. Обычно, мощность ПЧ выходит завышенной, но с этим ничего не поделаешь. По другому работать мотор не будет. И стоит подразумевать, что синхронный мотор при работе на завышенных частотах (выше 50 Гц) будет сильно шуметь, резвее изнашиваться.

Настройка преобразователя частоты

При настройке частотника необходимо направить внимание на следующие моменты:

• По способности ограничить время разгона и торможения с целью уменьшения нагрева ПЧ и мотора. Тоже самое касается и количества циклов включения/выключения в единицу времени.
• Избрать скалярный режим частотного управления.
• Отключить контроль обрыва фаз на выходе ПЧ.
• Перед первым запуском непременно провести автоматическую настройку (адаптацию) согласно аннотации.

Тут необходимо направить внимание на один принципиальный момент. Однофазовый мотор имеет КПД ниже, чем трехфазный с теми же параметрами. Это следует учесть при выборе пары ПЧ/мотор. Для увеличения КПД и уменьшения нагрева можно экспериментально выставить точки на вольт-частотном графике. Как вариант, можно отключить пусковой конденсатор, а выводы от пусковой и рабочей обмоток подключить к выходу трехфазного преобразователя. Дальше провести настройку, как обозначено выше.

Разновидности частотных преобразователей

Современные частотные преобразователи различаются разнообразием схем, которые можно сгруппировать в несколько категорий:

Механизм работы такового устройства заключается в последовательном преобразовании напряжения с помощью понижающего и повышающего трансформатора, преобразования частоты низковольтным преобразователем, также сглаживание пиковых перенапряжений на выходе при помощи синусоидального фильтра. Схема работы смотрится следующим образом: питающее напряжение 6000 В подается на понижающий трансформатор и на его выходе получают 400 (660) В, дальше оно подается на низковольтный преобразователь и после конфигурации частоты подается на повышающий трансформатор для роста значения напряжения до исходного.

Такие устройства состоят из многоуровневых частотных преобразователей на базе тиристоров. Конструктивно они состоят из трансформатора (обеспечивающего снижение питающего напряжения), диодов (для выпрямления) и конденсаторов (для сглаживания). Также для уменьшения уровня высших гармоник используют многопульсные схемы.

Тиристорные преобразователи имеют высочайший КПД до 98 % и большой спектр выходных частот 0-300 Гц, что для современного оборудования является положительной и нужной чертой.

1. Транзисторные частотные преобразователи

Такие частотные преобразователи являются сверхтехнологичными устройствами, которые собираются на транзисторах разного типа. Конструктивно они имеют транзисторные инверторные ячейки и многообмоточный сухой трансформатор специальной конструкции. Управляют таким преобразователем при помощи процессора, что позволяет тонко настраивать работу оборудования и держать под контролем весь процесс работы разных движков. Транзисторные частотные преобразователи, так же, как и тиристорные, имеют высочайший КПД и широкий спектр регулирования частоты.

Переделка однофазового мотора в трехфазный

Часто однофазовый асинхронный мотор на самом деле оказывается трехфазным. Его переделка на одну фазу обычно связана с ограничениями по питанию, которое в некоторых локациях может быть только однофазовым.

Перед тем, как подключать однофазовый мотор к ПЧ, можно проверить возможность его работы на 3-х фазах. Для этого необходимо вскрыть борно, найти тип мотора и его начальную схему. В большинстве случаев выясняется, что привод имеет трехфазное питание с линейным напряжением 220 В и собран по схеме «Треугольник», при всем этом для обеспечения его работы от одной фазы используют фазосдвигающий конденсатор. Поэтому, довольно исключить из схемы конденсатор и запускать мотор по обыкновенной трехфазной схеме.

Другие полезные материалы:

5 шагов подключения неведомого электродвигателя Достоинства векторного управления электродвигателем Настройка ПЧ для работы на несколько движков

Как подключить частотный преобразователь

Для подключения частотного преобразователя к оборудованию, сначала нужно убедиться в том, что свойства такового устройства подходят для работы с определенным электродвигателем. Также принципиально, дабы напряжение питающей сети позволяло применять данный частотный преобразователь.

При установке и подключении ЧП нужно, дабы условия эксплуатации соответствовали классу защищённости от воды и пыли, также были выдержаны все расстояния от перемещающихся частей машин и устройств, от человеческих проходов и электрического оборудования и аппаратуры.

Схема подключения ПЧ

Частотные преобразователи бывают как для трехфазных сетей, так и для однофазовых. При всем этом к однофазовой сети также можно подключать и трехфазный частотный преобразователь по схеме «треугольник», который дополнительно обустроен особым конденсаторным блоком (при всем этом существенно падает мощность и снижается КПД устройства). Подключение же трехфазного преобразователя в соответственной сети делается по схеме «звезда».

Управление частотным преобразователем может осуществляться с внедрением контакторов, интегрированных в разные релейные схемы, микропроцессорных контроллеров и компьютерного оборудования, также вручную. Потому при подключении автоматических систем нужна роль профессионалов по наладке такового оборудования.

Направьте внимание! Частотный преобразователь может иметь дополнительные опции, выполняемые при помощи DIP-переключателей, также интегрированным программным обеспечением.

Принцип подключения частотных преобразователей в целом однообразный, но может несколько отличаться для различных моделей. Потому правильным решением будет перед подключением изучить аннотацию, сравнить свойства устройств и убедиться в том, что устройство подключается по схеме, предложенной производителем.

Для трехфазного электродвигателя

Для трехфазного электродвигателя принцип подключения следующий: к клеммным колодкам на выходе трехфазного частотного преобразователя подключаются фазные проводники к каждому выводу, а на вход подключаются фазы питающего напряжения. В этом случае всегда реализуется схема подключения «звезда» в движке. При подключении трехфазного мотора через частотный преобразователь к однофазовой сети используют схему «треугольник».

Для однофазового электродвигателя

Для однофазового электродвигателя нужно подключить фазный и нулевой проводник к преобразователю частоты, а обмотки мотора подключаются к подходящим клеммам на выходе частотного преобразователя. К примеру, обмотка L1 будет подключаться к клемме А преобразователя, обмотка L2 к клемме B, а общий провод к клемме C. Если применяется конденсаторный мотор, то от частотного преобразователя фаза подключается к движку, а конденсатор обеспечивает сдвиг фаз.

Во всех случаях, при подключении частотных преобразователей и электродвигателей, всегда следует использовать устройства защиты: автоматические выключатели и УЗО, рассчитанные на высочайшие пусковые токи, также непременно подключать заземляющий проводник к корпусам устройств. Также принципиально направить внимание на сечение проводников электрокабеля, которым будет делается подключение – сечение должно соответствовать характеристикам подключаемого частотного преобразователя и нагрузки.

Подключение электродвигателя

Электрическая сеть трехфазного переменного тока получила более обширное распространение посреди электрических систем передачи энергии. Основным преимуществом трехфазной системы по сопоставлению с однофазовой и двухфазной системами является ее экономичность. В трехфазной цепи энергия передается по трем проводам, а токи текущие в различных проводах смещены относительно друг дружку по фазе на 120°, при всем этом синусоидальные ЭДС на различных фазах имеют одинаковую частоту и амплитуду.

Трехфазный ток (разница фаз 120°)

Звезда и треугольник

Трехфазная обмотка статора электродвигателя соединяется по схеме "звезда" либо "треугольник" зависимо от напряжения питания сети. Концы трехфазной обмотки могут быть: соединены снутри электродвигателя (из мотора выходит три провода), выведены наружу (выходит 6 проводов), выведены в распределительную коробку (в коробку выходит 6 проводов, из коробки три).

Фазное напряжение — разница потенциалов между началом и концом одной фазы. Другое определение: фазное напряжение это разница потенциалов между линейным проводом и нейтралью.

Линейное напряжение — разность потенциалов между 2-мя линейными проводами (между фазами).

Внимание: Невзирая на то, что мощность для соединений в звезду и треугольник рассчитывается по одной формуле, подключение 1-го и такого же электродвигателя различным методом в одну и туже электрическую сеть приведет к потреблению разной мощности. При всем этом не правильное подключение электродвигателя, может привести к расплавлению обмоток статора.

Пример: Допустим электродвигатель был подключен по схеме "звезда" к трехфазной сети переменного тока Uл=380 В (соответственно Uф=220 В) и потреблял ток Iл=1 А. Полная потребляемая мощность:

S = 1,73∙380∙1 = 658 Вт.

Сейчас изменим схему соединения на "треугольник", линейное напряжение остается таким же Uл=380 В, а фазовое напряжение возрастет в корень из 3 раз Uф=Uл=380 В. Повышение фазового напряжения приведет к повышению фазового тока в корень из 3 раз. Таким макаром линейный ток схемы "треугольник" будет втрое больше линейного тока схемы "звезда". А поэтому и потребляемая мощность будет в 3 раза больше:

S = 1,73∙380∙3 = 1975 Вт.

Таким макаром, если мотор рассчитан на подключение к трехфазной сети переменного тока по схеме "звезда", подключение данного электродвигателя по схеме "треугольник" может привести к его поломке.

Если в обычном режиме электродвигатель подключен по схеме "треугольник", то для уменьшения пусковых токов на время запуска его можно соединить по схеме звезда. При всем этом вкупе с пусковым током уменьшится также пусковой момент.

Подключение электродвигателя по схеме звезда и треугольник

Обозначение выводов статора трехфазного электродвигателя

Обозначение выводов обмоток статора вновь разрабатываемых трехфазных машин согласно ГОСТ 26772-85

Обозначение выводов обмоток статора ранее разработанных и модернизируемых трехфазных машин согласно ГОСТ 26772-85

Подключение трехфазного асинхронного мотора к однофазовой сети при помощи фазосдвигающего элемента

Трехфазные асинхронные электродвигатели могут быть подключены к однофазовой сети при помощи фазосдвигаюших частей. При всем этом электродвигатель будет работать или в режиме однофазового мотора с пусковой обмоткой (набросок а, б, г) или в режиме конденсаторного мотора с повсевременно включенным рабочим конденсатором (набросок в, д, е).

Схемы подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к однофазовой сети

Схемы приведенные на рисунке "а", "б", "д" используются, когда выведены все 6 концов обмотки. Электродвигатели с соединением обмоток согласно схемам "а", "б", "г" фактически равноценны движкам, которые спроектированы как однофазовые электродвигатели с пусковой обмоткой. Номинальная мощность при всем этом состовляет 40-50% от мощности в трехфазном режиме, а при работе с рабочим конденсатором 75-80%.

Емкость рабочего конденсатора при частоте тока 50 Гц для схем "в", "д", "е" приблизительно рассчитывается соответственно по формулам:

• ,где Cраб — емкость рабочего конденсатора, мкФ,
• Iном – номинальный (фазный) ток статора трехфазного мотора, А,
• U1 – напряжение однофазовой сети, В.

Управление асинхронным движком

Прямое подключение к сети питания

Внедрение магнитных пускателей позволяет управлять асинхронными электродвигателями методом конкретного подключения мотора к сети переменного тока.

При помощи магнитных пускателей можно воплотить схему:

• нереверсивного запуска: запуск и остановка;
• реверсивного запуска: запуск, остановка и реверс.

Внедрение термического реле позволяет выполнить защиту электродвигателя от величин тока намного превосходящих номинальное значение.

Нереверсивная схема

Нереверсивная схема подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к трехфазной сети переменного электрического тока через магнитный пускатель
L1, L2, L3 — контакты для подключения к сети трехфазного переменного тока, QF1 — автоматический выключатель, SB1 — кнопка остановки, SB2 — кнопка запуска, KM1 — магнитный пускатель, KK1 — термическое реле, HL1 — сигнальная лампа, M — трехфазный асинхронный мотор

Реверсивная схема

Реверсивная схема подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к трехфазной сети переменного электрического тока через магнитные пускатели
L1, L2, L3 — контакты для подключения к сети трехфазного переменного тока, QF1 — автоматический выключатель, KM1, KM2 — магнитные пускатели, KK1 — термическое реле, Mм — трехфазный асинхронный мотор, SB1 — кнопка остановки, SB2 — кнопка запуска "вперед", SB3 — кнопка запуска "вспять" (реверс), HL1, HL2 — сигнальные лампы

Частотное управление асинхронным электродвигателем

Для регулирования скорости вращения и момента асинхронного мотора применяют частотный преобразователь. Принцип деяния частотного преобразователя основан на изменении частоты и напряжения переменного тока.

Многофункциональная схема частотно-регулируемого привода

Зависимо от функционала частотные преобразователи реализуют следующие способы регулирования асинхронным электродвигателем:
• скалярное управление;
• векторное управление.

Скалярное управление является обычным и дешевеньким в реализации, но имеет следующие недочеты — неспешный отклик на изменение нагрузки и маленькой спектр регулирования. Потому скалярное управление обычно применяется в задачках, где нагрузка или постоянна, или меняется по известному закону (к примеру, управление вентиляторами).

Скалярное управление асинхронным движком с датчиком скорости

Векторное управление применяется в задачках, где нужна независимо управлять скоростью и моментом электродвигателя (к примеру, лифт), что, а именно, позволяет поддерживать постоянную скорость вращения при изменяющемся моменте нагрузки. При всем этом векторное управление является самым действенным управлением исходя из убеждений КПД и роста времени работы электродвигателя.

Посреди векторных способов управления асинхронными электродвигателями более обширное использование получили: полеориентированное управление и прямое управление моментом.

Полеориентированное управления асинхронным электродвигателем по датчику положения ротора

Полеориентированное управление позволяет плавненько и точно управлять параметрами движения (скоростью и моментом), но при всем этом для его реализации нужна информация о направлениии вектора потокосцепления ротора мотора.

По методу получения инфы о положении потокосцепления ротора электродвигателя выделяют:
• полеориентированное управление по датчику;
• полеориентированное управление без датчика: положение потокосцепления ротора рассчитывается математически на базе той инфы, которая имеется в частотном преобразователе (напряжение питания, напряжения и токи статора, сопротивление и индуктивность обмоток статора и ротора, количество пар полюсов мотора).

Полеориентированное управления асинхронным электродвигателем без датчика положения ротора

Прямое управление моментом имеет ординарную схему и высшую динамику работы, но при всем этом высочайшие пульсации момента и тока.

Работа частотника с однофазовым движком

В силу ряда обстоятельств однофазовые движки получили обширное распространение в быту. Их, как и трехфазные приводы, можно подключать через преобразователи частоты, при всем этом сохраняются все достоинства таковой схемы подключения — плавный разгон и замедление, установка хоть какой скорости вращения, контроль за током и моментом на валу, защита. Но подключение однофазовых движков имеет свои особенности, о которых мы и поведаем ниже.

Электродвигатель

В статье речь пойдет об однофазовых асинхронных электродвигателях, имеющих два вывода питания и питающее напряжение 220 либо 380 В при номинальной частоте 50 Гц. Обычно, такие агрегаты имеют в собственной схеме пусковой или фазосдвигающий конденсатор.

Частотный преобразователь

По методу подключения питания на входные клеммы различают однофазовые и трехфазные частотники. При всем этом однофазовые частотные преобразователи питаются фазным напряжением 220 В, трехфазные – линейным 380 В. Но на выходе ПЧ обычно вырабатывается трехфазное напряжение со сдвигом фаз 120°, величина которого ограничена напряжением питания на входе.

Однофазовый и трехфазный преобразователи SIEMENS Micromaster 420

В контексте однофазовых движков преобразователи частоты можно условно поделить на три группы:

1. Преобразователи, специально созданные для однофазовых движков.
2. Преобразователи с опциональной возможностью подключения однофазовых движков, при всем этом нужно применять надлежащие опции и схему подключения.
3. Преобразователи без способности подключения однофазового мотора.

Мы разглядим частотники из 2-ой группы.

Направьте внимание! Не стоит путать преобразователи с однофазовым питанием по входу с частотниками, имеющими однофазовый выход. Вероятны композиции, когда преобразователь с однофазовым питанием имеет на выходе 3 фазы с напряжением 220 В, или когда ПЧ с трехфазным питанием выдает на однофазовый мотор напряжение 220 либо 380 В.

Особенности подключения

Как было сказано выше, не каждый частотный преобразователь может работать с однофазовым движком, так как при его подключении 3-я (неподключенная) фаза практически будет в обрыве, что вызовет ошибку. Потому нужно пристально ознакомиться с документацией к ПЧ — производитель должен очевидно указать, что имеется возможность подключения и работы однофазовой нагрузки.

Так как однофазовый мотор содержит конденсатор, при изменении рабочей частоты не получится обеспечить подходящий сдвиг фаз, и мотор на пониженных частотах (наименее 30 Гц) будет перенагреваться. Это следует учесть при выборе спектра рабочих частот и метода остывания привода.

При однофазовом подключении мотора оперативный реверс через панель управления либо опции ПЧ неосуществим. Поменять направление вращения можно, изменив схему подключения обмоток снутри мотора.

Настройка преобразователя частоты

При настройке частотника необходимо направить внимание на следующие моменты:

• По способности ограничить время разгона и торможения с целью уменьшения нагрева ПЧ и мотора. Тоже самое касается и количества циклов включения/выключения в единицу времени.
• Избрать скалярный режим частотного управления.
• Отключить контроль обрыва фаз на выходе ПЧ.
• Перед первым запуском непременно провести автоматическую настройку (адаптацию) согласно аннотации.

Тут необходимо направить внимание на один принципиальный момент. Однофазовый мотор имеет КПД ниже, чем трехфазный с теми же параметрами. Это следует учесть при выборе пары ПЧ/мотор. Для увеличения КПД и уменьшения нагрева можно экспериментально выставить точки на вольт-частотном графике. Как вариант, можно отключить пусковой конденсатор, а выводы от пусковой и рабочей обмоток подключить к выходу трехфазного преобразователя. Дальше провести настройку, как обозначено выше.

Переделка однофазового мотора в трехфазный

Часто однофазовый асинхронный мотор на самом деле оказывается трехфазным. Его переделка на одну фазу обычно связана с ограничениями по питанию, которое в некоторых локациях может быть только однофазовым.

Перед тем, как подключать однофазовый мотор к ПЧ, можно проверить возможность его работы на 3-х фазах. Для этого необходимо вскрыть борно, найти тип мотора и его начальную схему. В большинстве случаев выясняется, что привод имеет трехфазное питание с линейным напряжением 220 В и собран по схеме «Треугольник», при всем этом для обеспечения его работы от одной фазы используют фазосдвигающий конденсатор. Поэтому, довольно исключить из схемы конденсатор и запускать мотор по обыкновенной трехфазной схеме.

Видео: Подключение к трехфазной сети. Часть 2: соединение звезда-треугольник