Двухскоростной асинхронный двигатель схема подключения 380: Подключение двухскоростного асинхронного двигателя – СамЭлектрик.ру

Подключение двигателей к различным видам ПЧ

Рассмотрим схемы включения асинхронных двигателей «звезда» и «треугольник» в контексте их питания от преобразователей частоты. Для начала немного освежим в памяти теорию.

Что такое «звезда» и «треугольник»

Обычно используются асинхронные двигатели с тремя обмотками, которые можно подключить двумя способами — по схеме «звезда» (обозначается символом «Y») или «треугольник» («Δ» или «D»). Схема соединения должна обеспечивать нормальную работу двигателя при имеющемся напряжении питания.

Первое, от чего необходимо отталкиваться при выборе схемы — информация на шильдике двигателя. На нем указываются параметры для обеих схем. Наиболее важный параметр — напряжение питания. Напряжение «звезды» в 1,73 раза (точнее в квадратный корень из 3) больше, чем «треугольника». Например, если указано, что напряжение питания двигателя, включенного по схеме «звезда», составляет 380 В, то можно точно сказать, даже не глядя на шильдик, что для включения по схеме «треугольник» необходимо напряжение 220 В. В данном случае напряжение 380 В соответствует линейному напряжению в стандартной сети, и двигатель можно подключать по схеме «звезда» через контактор либо через частотный преобразователь. То же самое справедливо и для случаев, когда напряжение «треугольника», указанное на шильдике, равно 380 В. Тогда, умножая на 1,73, получаем напряжение «звезды» равным 660 В.

Эти два типа двигателей, отличающиеся напряжениями питания (220/380 и 380/660 В), в подавляющем большинстве случаев используются на практике и имеют свои особенности подключения, которые мы рассмотрим ниже.

Классическая схема «звезда» / «треугольник»

При питании «напрямую» от промышленной сети с линейным напряжением 380 В подойдут оба типа двигателей. Нужно лишь убедиться, что схема включения обмоток собрана на нужное напряжение.

Однако на практике для питания в схеме «звезда» / «треугольник» применяют второй тип приводов (380/660 В). Данная схема используется для уменьшения пускового тока мощных двигателей, который может превышать рабочий в несколько раз. Несмотря на то, что этот ток кратковременный, в течение разгона питающая сеть и привод испытывают значительные электрические и механические перегрузки – ведь в первую долю секунды ток двигателя может в 10 раз превышать номинал, плавно снижаясь в процессе разгона.

Схема подключения «звезда» / «треугольник» приведена во многих источниках, поэтому лишь напомним коротко, как она работает.

Чтобы сделать процесс пуска более щадящим, сначала напряжение 380 В подают на обмотки двигателя, включенные по схеме «звезда». Поскольку рабочее напряжение этой схемы должно быть больше (660 В), двигатель работает на пониженной мощности. Через несколько секунд, после того, как привод раскрутится, включается «треугольник», для которого 380 В является рабочим напряжением, и двигатель выходит на номинальную мощность.

Классическую схему мы рассмотрели, а теперь разберём, в каких случаях использовать подключение двигателей в «звезде» и «треугольнике» при питании от преобразователя частоты.

Преобразователи частоты на 220 В

При питании преобразователя частоты от одной фазы (фазное напряжение 220 В) линейное напряжение на его выходе не может быть более 220 В. Поэтому для питания асинхронного двигателя от однофазного ПЧ нужно подключить обмотки привода с напряжениями 380/220 В по схеме «треугольник». Этот же двигатель, подключенный по схеме «звезда», будет работать с пониженной мощностью.

Преобразователи частоты на 380 В

Трехфазные ПЧ являются более универсальными с точки зрения подключения двигателей с разным напряжением питания. Главное – собрать в клеммнике (борно) двигателя схему на напряжение 380 В. Именно этот вариант используется в большинстве частотных преобразователей, работающих в промышленном оборудовании.

ПЧ с возможностью переключения «звезда» / «треугольник»

В некоторых преобразователях, работающих с мощными двигателями, имеется возможность оперативного переключения схемы работы. Это делается с целью расширения диапазона регулировки скорости двигателя вверх от номинальной. Метод основан на том факте, что подключение «звездой» обеспечивает более высокий момент на малой скорости, а подключение «треугольником» — высокую скорость. Можно задавать выходную частоту, на которой происходит переключение, время паузы (задержки) переключения, параметры двигателя для первого и второго режимов.

У частотных преобразователей такого типа имеются выходы для включения соответствующих контакторов, обеспечивающих формирование нужных схем включения.

Настройки ПЧ для схем «звезда» и «треугольник»

Когда выбирается схема подключения, нужно помнить о том, что некоторые параметры в настройках ПЧ чувствительны к выбору вида схемы, например, номинальное напряжение и номинальный ток.

Бывает так, что необходимо подключить двигатель, собранный по схеме «треугольник» на напряжение 220 В, к выходу трехфазного ПЧ, линейное напряжение которого при частоте 50 Гц равно 380 В. Понятно, что в этом случае двигатель нужно включить в «звезду», но иногда этого сделать невозможно.

Выход есть. Необходимо указать номинальную частоту двигателя равной не 50 Гц, как указано на шильдике, а 87 Гц (в 1,73 раза больше). Аналогичным образом нужно задать и максимальную выходную частоту преобразователя. В результате того, что отношение V/F на выходе ПЧ остается неизменным, на частоте 50 Гц напряжение на обмотках двигателя составит как раз 220 В. При этом верхнюю рабочую частоту двигателя необходимо установить на значение 50 Гц.

Преимуществом такого подключения является возможность повышения рабочей частоты двигателя выше 50 Гц, при этом вплоть до 87 Гц двигатель не будет терять рабочий момент. В данном случае важно следить за механическим износом системы и за нагревом привода.

Другие полезные материалы:
Обзор устройств плавного пуска Siemens
Назначение сетевых и моторных дросселей
FAQ по электродвигателям

однофазный двухскоростной асинхронный электропривод — патент РФ 2047937

Изобретение относится к электротехнике, и может быть использовано в электроприводах со ступенчатым регулированием скорости. Сущность изобретения заключается в том, что с целью повышения энергетических показателей и упрощения электропривода за счет уменьшения числа коммутирующих элементов и новой схемы включения конденсаторов в однофазном двухскоростном асинхронном двигателе, содержащем две главные и одну конденсаторную обмотки, соединенных по схеме звезда и состоящих из двух полуобмоток каждая и с коммутирующими элементами для переключения обмоток на двоичную звезду, включены конденсаторы в каждую полуобмотку конденсаторной обмотки, один из которых зашунтирован коммутирующим элементом. 1 ил.

Рисунок 1

Формула изобретения

ОДНОФАЗНЫЙ ДВУХСКОРОСТНОЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий асинхронный двигатель, обмотки статора которого соединены в звезду, две из которых главные и одна конденсаторная, подключенная к первой главной обмотке, каждая обмотка выполнена в виде двух полуобмоток с выводами между ними, коммутирующие элементы включены между сетью и началами главных обмоток, сетью и выводами полуобмоток главных обмоток, между началами главных обмоток и между выводами полуобмоток конденсаторной и второй главной обмоток, в одну конденсаторную полуобмотку включен конденсатор, отличающийся тем, что в другую конденсаторную полуобмотку включен дополнительный конденсатор, зашунтированный коммутирующим элементом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах со ступенчатым регулированием скорости при наличии однофазной питающей сети, в частности в бытовых электроприборах: кухонные комбайны, деревообрабатывающие станки, кондиционеры, вентиляторы, центробежные насосы и другие механизмы, работающие с вентиляторным моментом на двух скоростях.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении энергетических показателей и упрощении электропривода.

Известен трехфазный асинхронный электродвигатель с однофазным источником питания, содержащий 6 обмоток в двух группах с тремя обмотками в каждой и выводами для подключения к однофазной сети и к четырем конденсаторам, а также коммутирующие элементы для переключения схемы обмоток с целью изменения пар полюсов [1] Недостатком описанного аналога является сложность устройства, в связи с наличием шести полных обмоток и наличием 4-х конденсаторов.

Известен также однофазный двухскоростной асинхронный электропривод, содержащий асинхронный двигатель с соотношением числа полюсов 4:2, обмотки статора соединены в треугольник. Каждая обмотка выполнена в виде двух полуобмоток с выводами между ними. Коммутирующие элементы включены с возможностью переключения обмоток на двойную звезду и переключения конденсатора [2]
Недостатком этого аналога является сложность схемы переключения, так как имеется необходимость переключения конденсатора. Кроме того, схема переключения обмоток с треугольника на двойную звезду при вентиляторном характере нагрузки будет обусловливать низкие энергетические показатели на одной из скоростей электропривода.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является однофазный двухскоростной электропривод, который содержит асинхронный двигатель, обмотки статора соединены в звезду, две из которых главные и одна конденсаторная, подключенная к первой главной обмотке, каждая обмотка выполнена в виде двух полуобмоток с выводами между ними, коммутирующие элементы включены между сетью и началами главных обмоток, сетью и выводами полуобмоток главных обмоток, между началами главных обмоток и между выводами полуобмоток второй главной и конденсаторной обмоток, причем в одну из конденсаторных полуобмоток включен конденсатор с коммутирующими элементами для его переключения между зажимом сети и выводом полуобмоток конденсаторной обмотки.

У прототипа и предлагаемого изобретения имеются сходные существенные признаки: асинхронный двигатель, обмотки статора которого соединены в звезду, две из которых главные и одна конденсаторная, подключенная к первой главной обмотке, каждая обмотка выполнена в виде двух полуобмоток с выводами между ними, коммутирующие элементы включены между сетью и началами главных обмоток, сетью и выводами полуобмоток главных обмоток, между началами главных обмоток и между выводами полуобмоток конденсаторной и второй главной обмоток, причем в конденсаторную полуобмотку включен конденсатор.

Коммутирующие элементы могут быть выполнены на базе тиристоров, герконов или контактов переключателей, реле и другой коммутирующей аппаратуры. На схемах прототипа коммутирующие элементы не показаны, однако их наличие однозначно определяется переходом от одной указанной схемы звезда, к другой двойная звезда.

Недостатком прототипа является сложность схемы переключения, обусловленная необходимостью переключения конденсатора из одной цепи в другую, а также низкие энергетические показатели как при пуске, так и в рабочем режиме, что обусловлено тем, что емкость конденсатора для каждого режима: пуск на пониженную скорость, пуск на повышенную скорость, работа на пониженной скорости, работа на высокой скорости, должна быть разной и отличаться, как показывают расчеты, в 4 раза.

Цель изобретения упрощение устройства и повышение его энергетических показателей за счет уменьшения числа коммутирующих элементов и оригинальной схемой включения конденсаторов в обмотки двигателя.

Для достижения поставленной цели предлагаемое изобретение однофазный двухскоростной асинхронный электропривод содержит следующие, общие выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение связанной с целью изобретения задачи. Обмотки статора, соединенные в звезду, две из них главные и одна конденсаторная, подключенная к первой главной обмотке. Каждая обмотка выполнена в виде двух полуобмоток с выводами между ними. Коммутирующие элементы включены между сетью и началами главных обмоток, а также сетью и выводами полуобмоток главных обмоток, между началами главных обмоток и между выводами полуобмоток второй главной и конденсаторной обмоток. Устройство содержит два конденсатора, причем конденсаторы включены в каждую полуобмотку конденсаторной обмотки, а один из конденсаторов зашунтирован коммутирующим элементом.

По отношению к прототипу у предлагаемого изобретения имеются следующие отличительные признаки: дополнительный конденсатор, включенный во вторую конденсаторную полуобмотку и зашунтированный коммутирующим элементом.

Перечисленные выше отличительные признаки вместе со сходными признаками прототипа обеспечивают работоспособность устройства с достижением технического результата уменьшения числа коммутирующих элементов и, таким образом, упрощения устройства и повышения его энергетических показателей.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует следующая причинно-следственная связь: включение в схему второго конденсатора и включение конденсаторов в каждую полуобмотку конденсаторной обмотки позволяет при переходе от одной скорости двигателя к другой не переключатель конденсаторы, что позволяет отказаться от четырех коммутирующих элементов. Шунтирование второго конденсатора коммутирующим элементом позволяет обеспечить высокие энергетические показатели при пуске и в рабочем режиме электропривода на обеих скоростях.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «Новизна».

По мнению авторов, сущность предлагаемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат новое свойство объекта совокупность признаков, которые отличают от прототипа предлагаемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «Изобретательский уровень».

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в двухскоростных асинхронных электроприводах, с получением технического результата, заключающегося в уменьшении числа коммутирующих элементов и регулировании емкости конденсаторов обуславливающих обеспечение достижения поставленной цели упрощения устройства и повышения его энергетических показателей, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «Промышленная применимость».

На чертеже изображена схема электропривода.

Изобретение однофазный двухскоростной асинхронный электропривод содержит асинхронный двигатель, обмотки статора соединены в звезду, две из которых главные выполнены в виде двух полуобмоток, первая главная содержит полуобмотки 1,2, вторая главная 3,4. Конденсаторная обмотка состоит из полуобмоток 5,6 и соединена с первой главной обмоткой. Между полуобмотками имеются выводы 7 и 8 от главных обмоток и вывод 9 от конденсатоpной обмотки. Между сетью 10 и началами главных обмоток 11 и 12 установлен коммутирующий элемент в виде выключателя 13, а между сетью 10 и выводами полуобмоток главных обмоток 7 и 8 установлен коммутирующий элемент в виде выключателя 14. Между началами главных обмоток 11 и 12 установлен коммутирующий элемент в виде контакта 15, а между выводами полуобмоток второй главной и конденсаторной обмоток 8 и 9 установлен контакт 16. В полуобмотку 5 включен конденсатор 17, а в полуобмотку 6 конденсатор 18, зашунтированный контактом 19. Схема управления ручная или автоматическая (не показана) позволяет производить коммутационные операции независимо каждым коммутирующим элементом 13, 14, 15, 16, 19.

Работает устройство следующим образом.

Для пуска двигателя на пониженную скорость замыкают контакт 19 и включают двигатель на сеть 10 посредством выключателя 13, при этом остальные коммутирующие элементы 14, 15, 16 разомкнуты. В этом случае в конденсаторной обмотке подключен только один фазосдвигающий конденсатор 17, по мере разгона двигателя до заданной скорости производят размыкание контакта 19 и двигатель работает в номинальном режиме с уменьшенной в два раза емкостью сдвигающих конденсаторов 17 и 18, так как при последовательном соединении конденсаторов емкость уменьшается. Это позволяет повысить энергетические показатели электропривода при пуске и в рабочем режиме.

Для пуска двигателя на повышенную скорость предложенный электропривод позволяет обеспечить двухступенчатый пуск. На первом этапе двигатель запускают по пониженной скорости описанным выше способом. На втором этапе размыкают выключатель 13, замыкают контакты 15 и 16 и затем замыкают выключатель 14. При этом обмотка двигателя образует схему двойной звезды с меньшим числом пар полюсов и двигатель разгоняется до заданной повышенной скорости в том же направлении, что и на первом этапе, что объясняется переменой фазы питающей сети 10, подключаемой к конденсаторной обмотке 5, 6. Конденсаторы 17 и 18 оказываются включенными последовательно с полуобмотками 5 и 6, которые соединены параллельно, что увеличивает общую емкость и обеспечивает высокие энергетические показатели на повышенной скорости. Возможен также прямой пуск двигателя на повышенную скорость, как это предусмотрено у прототипа.

В качестве примера рассмотрим однофазный двухскоростной электропривод вентилятора с квадратичной зависимостью мощности от частоты вращения 0,75/3,0 кВт при частоте вращения 7500/1500 об/мин. Из известного справочника выбираем наиболее подходящий двигатель 4А112МА8/4У3 со следующими данными для схемы соединения треугольник двойная звезда. Мощность 1,9/3,0 кВт Напряжение 380/220 В Ток 3,25/3,48А КПД, 72/75 cos 0,71/0,89
При пересчете на соединение звезда двойная звезда на низкой скорости к обмоткам прикладывается напряжение в 1,73 раз меньше по сравнению с соединением треугольник. С учетом изменения степени насыщения магнитной цепи данные двигателя примут следующие значения: Мощность 0,73/3,0 кВт Напряжение 220/220 В Ток 1,7/3,48А КПД% 78/75 cos 0,81/0,89
Емкость конденсатора при соединении двойная звезда определяется формулой
C 2800 2800 26 мкФ
Полученная емкость рассчитана на одну параллельную ветвь двойной звезды, следовательно, берем два конденсатора 17, 18 по 25 мкФ каждый.

При соединении обмоток в звезду с последовательным соединением конденсаторов емкость станет в два раза меньше, т.е. 12,5 мкФ.

Проверяем соответствие этой величины емкости схеме соединения звезда
C 2800 12,53 мкФ что вполне соответствует выбранному значению.

Отсюда вытекает дополнительный положительный эффект повышение надежности за счет повышения коэффициента запаса конденсатора по напряжению, так как при последовательном соединении к каждому конденсатору прикладывается по 0,5 Uc/ U_c/, т.е. 110 В. В других известных схемах конденсаторного пуска, пусковая емкость включается параллельно рабочей емкости и отключается после разгона, т.е. не используется, а рабочая емкость работает при полном напряжении.

При пуске (отключенном конденсаторе 18 путем замыкания контакта 19) емкость конденсаторной обмотки увеличится в два раза по сравнению с рабочей величиной, что соответствует известным рекомендациям и обеспечивает хорошие пусковые характеристики электропривода.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет без переключения конденсаторов обеспечить высокие энергетические показатели электропривода как при пуске, так и в номинальном режиме на двух скоростях.

Предлагаемое изобретение представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволит упростить двухскоростные электроприводы и уменьшить расход электроэнергии в рабочих режимах, что положительно скажется на состоянии окружающей среды.

Предлагаемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Соединения выводов двигателя — базовое управление двигателем

Схемы

В трехфазных двигателях используются витки проволоки для создания магнитных полей и вращения.

Стандартные трехфазные двигатели используют шесть отдельных катушек, по две на каждую фазу. Внутренняя конструкция и соединение этих катушек внутри двигателя определяется при его изготовлении. Существует два класса трехфазных двигателей: звезда и треугольник.

Конфигурация «звезда» и «треугольник»

Трехфазные двигатели также сконструированы для работы при двух разных напряжениях, поэтому катушки могут быть подключены как в высоковольтной, так и в низковольтной конфигурации.

В высоковольтной конфигурации две катушки каждой фазы соединены друг с другом таким образом, что более высокое значение напряжения питания распределяется поровну между ними, и через каждую обмотку проходит номинальный ток.

В низковольтной конфигурации две катушки каждой фазы соединены друг с другом таким образом, что более низкое значение напряжения питания распределяется поровну между катушками, и через каждую обмотку проходит номинальный ток.

Обратите внимание, что низковольтное соединение обязательно должно потреблять от источника в два раза больше тока, чем высоковольтное соединение. На паспортных табличках большинства двигателей указаны два значения напряжения и тока. Важно определить размеры и их размеры на основе ожидаемого значения тока, который должен потреблять двигатель при напряжении, при котором он используется.

Каждая из шести отдельных катушек имеет два питающих провода, всего двенадцать проводов. Как в конфигурации «звезда», так и в конфигурации «треугольник» три из этих проводов соединены внутри, поэтому из двигателя для подключения выводятся только девять проводов. Эти отведения пронумерованы от 1 до 9, и как в звезде, так и в треугольнике следуют стандартному соглашению о нумерации: начиная с верхней части схемы с провода номер 1, рисуйте нисходящую внутрь спираль от каждой точки соединения, восходя к следующему номеру на каждом шаге. .

В зависимости от внутренней конструкции двигателя эти провода могут быть подключены одним из четырех способов: Высоко- или низковольтная звезда, или высоко- или низковольтная треугольник

Иногда возникает необходимость протестировать или подтвердить конфигурацию двигателя перед окончательным подключением. Если двигатель с обмоткой звездой подключен как двигатель с обмоткой треугольником или наоборот, двигатель не будет работать должным образом.

Рассмотрим следующую ситуацию: у вас есть девять выводов, идущих от двигателя, но нет указаний на то, что он смотан звездой или треугольником. Используя для простой проверки непрерывности, вы можете определить тип конструкции двигателя.

При соединении по схеме «звезда» каждый из проводов 1, 2 и 3 должен иметь непрерывность только с одним другим проводом (4, 5 и 6 соответственно). Три провода без непрерывности к проводам 1, 2 и 3 должны иметь непрерывность друг с другом.

Соединения двигателя звездой

Если это треугольник, каждый из проводов 1, 2 и 3 должен иметь непрерывность с двумя другими проводами:

• T1 имеет непрерывность с T4 и T9
• T2 имеет преемственность с T5 и T7
• T3 имеет непрерывность с T6 и T8

Соединения двигателя треугольником

Важно отметить, что эти точки представляют собой внутреннее соединение катушек двигателя, а не то, как они должны быть подключены к напряжению.

Низковольтная звезда

В этой конфигурации каждая фаза подведена к двум катушкам, соединенным параллельно друг с другом. Клеммы 4, 5 и 6 соединены вместе для получения второго нейтрального соединения.

Низковольтное соединение звездой

Высоковольтная звезда

В этой конфигурации каждая фаза подведена к двум катушкам, соединенным последовательно друг с другом.

Высоковольтное соединение двигателя звездой.

Низковольтный треугольник

В этой конфигурации каждая фаза подводится к центральному соединению двух катушек и к концевым соединениям каждой из двух других групп катушек.

Низковольтное соединение двигателя Delta

Треугольник высокого напряжения

В этой конфигурации каждая фаза подведена к двум катушкам, которые соединены последовательно с катушками других фаз.

Высоковольтное соединение двигателя Delta

Путаница с шильдиком асинхронного двигателя

спросил
3 года, 7 месяцев назад

Изменено
3 года, 3 месяца назад

Просмотрено
6к раз

\$\начало группы\$

Относительно приведенной ниже заводской таблички асинхронного двигателя:

Что означает?:

Δ/Г
220/380

Значит ли это, что при соединении треугольником напряжение между линиями должно быть 220 В? Я запутался еще и потому, что фазное напряжение не 220, а 380 lne? Не могли бы вы пояснить этот вопрос диаграммой?

• двигатель
• асинхронный двигатель

\$\конечная группа\$

13

\$\начало группы\$

^{смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab}

Рисунок 1. Два способа подключения.

Обмотки вашего двигателя могут выдерживать напряжение 220 В между клеммами.

• При 3-фазном питании 220 В подключение выполняется, как показано на рис. 1b.
• При подключении к 3-фазной сети 380 В, как показано на рис. 1а.

Обратите внимание, что в каждом случае напряжение на каждой обмотке составляет 220 В, а напряжение между клеммами питания может быть иным.

Простая тригонометрия показывает, что межфазное напряжение 380 В равно \$ \sqrt 3 V_{p-n} \$.

\$\конечная группа\$

0

\$\начало группы\$

Если вы возьмете отношение линейного напряжения к фазному напряжению для трехфазной системы питания, вы получите \$\sqrt3\$ = 1,732. Теперь 380, деленное на 220, равно 1,727 (примерно 0,3% от идеального), поэтому это сообщает, что если обмотки соединены Y, каждая обмотка получает 220 вольт от 3-фазного источника питания 380 вольт.