Расчет фазосдвигающего конденсатора для трехфазного двигателя: Расчёт ёмкости конденсатора онлайн / Калькулятор / Элек.ру

Расчет фазосдвигающего конденсатора для трехфазного двигателя

Наши сети электропитания созданы трехфазными. Потому что генераторы, работающие на электростанциях, имеют трехфазные обмотки и вырабатывают три синусоидальных напряжения, сдвинутых по фазе относительно друг друга на 120°.

Но мы чаще всего пользуемся всего одной фазой — проводим себе один фазный провод из трех и все к нему подключаем. Только в технике нашей часто встречаются электродвигатели, и они по природе своей трехфазны. Ну а фаза от фазы чем отличается? Только сдвигом во времени. Сдвига такого очень просто добиться, включив в цепь питания реактивные элементы: емкости или индуктивности.

Но ведь обмотка на статоре сама и является индуктивностью. Поэтому остается добавить к двигателю снаружи только емкость, конденсатор, а обмотки подключить так, чтобы одна из них в другой сдвигала фазу в одну сторону, а конденсатор в третьей делал то же самое, только в другую. И получатся те же самые три фазы, только «вынутые» из одной фазы питающих проводов.

Последнее обстоятельство означает, что мы нагружаем трехфазным двигателем только одну из фаз приходящего питания. Разумеется, это вносит дисбаланс в потребление энергии. Поэтому все-таки лучше, когда трехфазный двигатель питается трехфазным напряжением, а построить цепь его питания от одной приходящей фазы хорошо, только если мощность двигателя не особо велика.

Включение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть питания

Обмотки электродвигателя соединяют двумя способами: звезда (Y) или треугольник (Δ).

При подключении трехфазного двигателя к однофазной сети предпочтительнее соединение типа треугольник. На шильдике двигателя об этом есть информация, и когда там обозначено Y — звезда, самым лучшим вариантом было бы открыть его кожух, найти концы обмоток и правильно переключить обмотки в треугольник. Иначе потери мощности будут слишком большими.

Включение двигателя на одну фазу питающей сети требует создания из нее и двух остальных. Это можно сделать по следующей схеме

При запуске двигателя в работу в самом начале требуется высокий стартовый ток, поэтому емкости рабочего конденсатора обычно не хватает. Чтобы «ему помочь», используют специальный стартовый конденсатор, который подключается к рабочему конденсатору параллельно. В самом простом случае (невысокая мощность двигателя) его выбирают точно таким же, как и рабочий. Но для этой цели выпускаются и специально стартовые конденсаторы, на которых так и написано: starting.

Стартовый конденсатор должен быть включен в работу только во время пуска и разгона двигателя до рабочей мощности. После этого его отключают. Используется кнопочный выключатель. Или двойной: одной клавишей включается сам двигатель и кнопка фиксируется во включенном положении, кнопка же, замыкающая цепь рабочего конденсатора, каждый раз размыкается.

Как подобрать конденсатор

Конденсаторы для трехфазного двигателя нужны достаточно большой емкости — речь идет о десятках и сотнях микрофарад. Однако конденсаторы электролитические для этой цели не годятся. Они требуют подключения однополярного, то есть специально для них придется городить выпрямитель из диодов и сопротивлений. Кроме того, со временем в электролитических конденсаторах высыхает электролит и они теряют емкость. Поэтому если будете ставить такой на двигатель, необходимо делать на это скидку, а не верить тому, что на них написано. Ну и еще одно за ними числится: электролитические конденсаторы имеют свойство иногда взрываться.

Поэтому задачу, как выбрать конденсатор под трехфазный двигатель, часто решают в несколько этапов

Сначала подбираем приблизительно. Надо рассчитать емкость конденсатора по простейшему соотношению как 7 мкФ на каждые 100 ватт мощности. То есть 700 ватт дает нам 49 мкФ первоначально. Емкость выбираемого пускового конденсатора берется в диапазоне 1–3-кратного превышения емкости рабочего конденсатора. Выберите 2*50 = 100 мкФ — будет само то. Ну, для начала можно взять побольше, потом подобрать конденсаторы, ориентируясь на работу двигателя. От емкости конденсаторов зависит реальная мощность движка. Если ее мало, двигатель при тех же оборотах потеряет мощность (обороты не зависят от мощности, а только от частоты напряжения), так как ему будет не хватать тока.

При чрезмерной емкости конденсаторов у него будет перегрев от избытка тока.

Нормальная работа двигателя, без шума и рывков — это неплохой критерий правильно выбранного конденсатора. Но для большей точности можно сделать расчет конденсаторов по формулам, а такую проверку оставить на потом в качестве окончательного подтверждения успешности результатов подбора конденсаторов.

Однако надо все-таки подключить конденсаторы.

Подключение пускового и рабочего конденсаторов для трехфазного электромотора

Вот оно соответствие всех нужных приборов элементам схемы

Теперь выполним подключение, внимательно разобравшись с проводами

Так можно подключить двигатель и предварительно, используя неточную прикидку, и окончательно, когда будут подобраны оптимальные значения.

Подбор можно сделать и экспериментально, имея несколько конденсаторов разных емкостей. Если их присоединять параллельно друг другу, то суммарная емкость будет увеличиваться, при этом нужно смотреть, как ведет себя двигатель. Как только он станет работать ровно и без перенагрузки, значит, емкость находится где-то в районе оптимума. После этого приобретается конденсатор, по емкости равный этой сумме емкостей испытываемых конденсаторов, включенных параллельно. Однако можно при таком подборе измерять фактический потребляемый ток, используя измерительные токовые клещи, а провести расчет емкости конденсатора по формулам.

Как рассчитать емкость рабочего конденсатора

Для двух соединений обмоток берутся несколько разные соотношения.

В формуле введен коэффициент соединения Кс, который для треугольника равен 4800, а для звезды — 2800.

Где значения Р (мощность), U (напряжение 220 В), η (КПД двигателя, в процентном значении деленном на 100) и cosϕ (коэффициент мощности) берутся с шильдика двигателя.

Вычислить значение можно с помощью обычного калькулятора или воспользовавшись чем-то вроде подобной вычислительной таблицы. В ней нужно подставить значения параметров двигателя (желтые поля), результат получается в зеленых полях в микрофарадах

Однако не всегда есть уверенность, что параметры работы двигателя соответствуют тому, что написано на шильдике.

В этом случае нужно измерить реальный ток измерительными клещами и воспользоваться формулой Cр = Кс*I/U.

При эксплуатации или изготовлении того или иного оборудования нередко возникает необходимость подключения асинхронного трехфазного двигателя к обычной сети 220 В. Сделать это вполне реально и даже не особо сложно, главное — найти выход из следующих возможных ситуаций, если нет подходящего однофазного мотора, а трехфазный лежит без дела, а также если имеется трехфазное оборудование, но в мастерской лишь однофазная сеть.

Схемы подключения к сети

Для начала имеет смысл вспомнить схему подключения трехфазного двигателя к трехфазной сети.

Схема подключения трехфазного электродвигателя на 220 В по схеме «Звезда» и «Треугольник»

Для простоты восприятия магнитный пускатель и прочие узлы коммутации не изображены. Как видно из схемы, каждая обмотка мотора питается от своей фазы. В однофазной же сети, как следует из ее названия, «фаза» всего одна.

Но и ее достаточно для питания трехфазного электромотора. Взглянем на асинхронный двигатель, подключенный на 220 В.

Как подключить трехфазный электродвигатель 380 В на 220 В через конденсатор по схеме «Звезда» и «Треугольник»: схема.

Здесь одна обмотка трехфазного электромотора напрямую включена в сеть, две остальные соединены последовательно, а на точку их соединения подается напряжение через фазосдвигающий конденсатор С1. С2 является пусковым и включается кнопкой В1 с самовозвратом только в момент пуска: как только двигатель запустится, ее нужно отпустить.

Сразу возникает несколько вопросов:

1. Насколько такая схема эффективна?
2. Как обеспечить реверс двигателя?
3. Какие емкости должны иметь конденсаторы?

Реверсирование двигателя

Для того чтобы заставить двигатель вращаться в другую сторону, достаточно «перевернуть» фазу, поступающую на точку соединения обмоток В и С (соединение «Треугольник») или на обмотку В (схема «Звезда»). Схема же, позволяющая изменять направление вращения ротора простым щелчком переключателя SB2, будет выглядеть следующим образом.

Реверсирование трехфазного двигателя на 380 В, работающего в однофазной сети

Здесь следует заметить, что практически любой трехфазный двигатель — реверсный, но выбирать направление вращения мотора нужно перед его пуском. Реверсировать электродвигатель во время его работы нельзя! Сначала нужно обесточить электродвигатель, дождаться его полной остановки, выбрать нужное направление вращение тумблером SВ1 и лишь затем подать на схему напряжение и кратковременно нажать на кнопку В1.

Емкости фазосдвигающего и пускового конденсаторов

Для подсчета емкости фазосдвигающего конденсатора нужно воспользоваться несложной формулой:

• С1 = 2800/(I/U) — для включения по схеме «Звезда»;
• С1 = 4800/(I/U) — для включения по схеме «Треугольник».

Здесь:

• С1 — емкость фазосдвигающего конденсатора, мкФ;
• I — номинальный ток одной обмотки двигателя, А;
• U — напряжение однофазной сети, В.

Но что делать, если номинальный ток обмоток неизвестен? Его можно легко рассчитать, зная мощность мотора, которая обычно нанесена на шильдик устройства. Для расчета воспользуемся формулой:

I = P/1,73*U*n*cosф, где:

• I — потребляемый ток, А;
• U — напряжение сети, В;
• n — КПД;
• cosф — коэффициент мощности.

Символом * обозначен знак умножения.

Емкость пускового конденсатора С2 выбирается в 1,5−2 раза больше емкости фазосдвигающего.

Рассчитывая фазосдвигающий конденсатор, нужно иметь в виду, что двигатель, работающий не в полную нагрузку, при расчетной емкости конденсатора может греться. В этом случае номинал его нужно уменьшить.

Эффективность работы

К сожалению, трехфазный двигатель при питании одной фазой развить свою номинальную мощность не сможет. Почему? В обычном режиме каждая из обмоток двигателя развивает мощность в 33,3%. При включении мотора, к примеру, «треугольником» лишь одна обмотка С работает в штатном режиме, а в точке соединения обмоток В и С при правильно подобранном конденсаторе напряжение будет в 2 раза ниже питающего, а значит, мощность этих обмоток упадет в 4 раза — всего 8,325% каждая. Произведем несложный подсчет и рассчитаем общую мощность:

33,3 + 8,325 + 8,325 = 49.95%.

Итак, даже теоретически трехфазный двигатель, включенный в однофазную сеть, развивает лишь половину своей паспортной мощности, а на практике эта цифра еще меньше.

Способ повысить развиваемую мотором мощность

Оказывается, повысить мощность мотора можно, и притом существенно. Для этого даже не придется усложнять конструкцию, а достаточно лишь подключить трехфазный двигатель по приведенной ниже схеме.

Асинхронный двигатель — подключение на 220 В по улучшенной схеме

Здесь уже обмотки A и B работают в номинальном режиме, и лишь обмотка C отдает четверть мощности:

33,3 + 33,3 + 8,325 = 74. 92%.

Совсем неплохо, не правда ли? Единственное условие при таком включении — обмотки A и B должны быть включены противофазно (отмечено точками). Реверсирование же такой схемы производится обычным образом — переключением полярности цепи конденсатор-обмотка C.

И последнее замечание. На месте фазосдвигающего и пускового конденсатора могут работать лишь бумажные неполярные приборы, к примеру, МБГЧ, выдерживающие напряжение в полтора-два раза выше напряжения питающей сети.

К каждому объекту изначально подается трехфазный ток. Основная причина заключается в использовании на электростанциях генераторов с трехфазными обмотками, сдвинутыми по фазе между собой на 120 градусов и вырабатывающими три синусоидальных напряжения. Однако при дальнейшем распределении тока потребителю подводится только одна фаза, к которой и подключается все имеющееся электрооборудование.

Иногда возникает необходимость в использовании нестандартных устройств, поэтому приходится решать задачу, как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя. Как правило, требуется рассчитать емкость данного элемента, обеспечивающего устойчивую работу агрегата.

Принцип подключения трехфазного устройства к одной фазе

Во всех квартирах и большинстве частных домов все внутреннее энергоснабжение осуществляется по однофазным сетям. В этих условиях иногда необходимо выполнить подключение трехфазного двигателя к однофазной сети. Эта операция вполне возможна с физической точки зрения, поскольку отдельно взятые фазы различаются между собой лишь сдвигом по времени. Подобный сдвиг легко организовать путем включения в цепь любых реактивных элементов – емкостных или индуктивных. Именно они выполняют функцию фазосдвигающих устройств когда используются рабочего и пускового элементов.

Следует учитывать то обстоятельство, что обмотка статора сама по себе обладает индуктивностью. В связи с этим, вполне достаточно снаружи двигателя подключить конденсатор с определенной емкостью. Одновременно, обмотки статора соединяются таким образом, чтобы первая из них сдвигала фазу другой обмотки в одну сторону, а в третьей обмотке конденсатор выполняет эту же процедуру, только в другом направлении. В итоге образуются требуемые фазы в количестве трех, добытые из однофазного питающего провода.

Таким образом, трехфазный двигатель выступает в качестве нагрузки лишь для одной фазы подключенного питания. В результате, в потребляемой энергии образуется дисбаланс, отрицательно влияющий на общую работу сети. Поэтому такой режим рекомендуется использовать в течение непродолжительного времени для электродвигателей небольшой мощности. Подключение обмоток в однофазную сеть может быть выполнено двумя способами – звездой или треугольником.

Схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Когда трехфазный электродвигатель планируется включать в однофазную сеть, рекомендуется отдавать предпочтение соединению треугольником. Об этом предупреждает информационная табличка, закрепленная на корпусе. В некоторых случаях здесь стоит обозначение «Y», что означает соединение звездой. Рекомендуется переподключить обмотки по схеме треугольника, чтобы избежать больших потерь мощности.

Электродвигатель включается в одну из фаз однофазной сети, а две другие фазы создаются искусственным путем. Для этого используется рабочий (Ср) и пусковой конденсатор (Сп). В самом начале запуска двигателя необходим высокий уровень стартового тока, который не может быть обеспечен одним лишь рабочим конденсатором. На помощь приходит стартовый или пусковой конденсатор, подключаемый параллельно с рабочим конденсатором. При незначительной мощности двигателя их показатели равны между собой. Специально выпускаемые стартовые конденсаторы имеют маркировку «Starting».

Эти устройства работают только в периоды пуска, для того чтобы разогнать двигатель до нужной мощности. В дальнейшем он выключается с помощью кнопочного или двойного выключателя.

Виды пусковых конденсаторов

Небольшие электродвигатели, мощность которых не превышает 200-400 ватт, могут работать без пускового устройства. Для них вполне достаточно одного рабочего конденсатора. Однако при наличии значительных нагрузок на старте, обязательно используются дополнительные пусковые конденсаторы. Он подключается параллельно с рабочим конденсатором и в период разгона удерживается во включенном положении с помощью специальной кнопки или реле.

Для расчета емкости пускового элемента необходимо умножить емкость рабочего конденсатора на коэффициент, равный 2 или 2,5. В процессе разгона двигатель требует емкость все меньше и меньше. В связи с этим, не стоит держать пусковой конденсатор постоянно включенным. Высокая емкость при больших оборотах приведет к перегреву и выходу из строя агрегата.

В стандартную конструкцию конденсатора входят две пластины, расположенные напротив друг друга и разделенные слоем диэлектрика. При выборе того или иного элемента, необходимо учитывать его параметры и технические характеристики.

Все конденсаторы представлены тремя основными видами:

• Полярные. Не могут работать с электродвигателями, подключенными к переменному току. Разрушающийся слой диэлектрика может привести к нагреву агрегата и последующему короткому замыканию.
• Неполярные. Получили наибольшее распространение. Могут работать в любых вариантах включения за счет одинакового взаимодействия обкладок с диэлектриком и источником тока.
• Электролитические. В этом случае электроды представляют собой тонкую оксидную пленку. Они могут достигать максимально возможной емкости до 100 тыс. мкФ, идеально подходят к двигателям с низкой частотой.

Выбор конденсатора для трехфазного двигателя

Конденсаторы, предназначенные для трехфазного мотора, должны иметь достаточно высокую емкость – от десятков до сотен микрофарад. Электролитические конденсаторы не годятся для этих целей, поскольку для них требуется однополярное подключение. То есть, специально для этих устройств потребуется создание выпрямителя с диодами и сопротивлениями.

Постепенно в таких конденсаторах происходит высыхание электролита, что приводит к потере емкости. Кроме того, в процессе эксплуатации данные элементы иногда взрываются. Если все же решено использовать электролитические устройства, нужно обязательно учитывать эти особенности.

Классическим примеров служат элементы, представленные на рисунке. Слева изображен рабочий конденсатор, а справа – пусковой.

Подбор конденсатора для трехфазного двигателя выполняется опытным путем. Емкость рабочего устройства выбирается из расчета 7 мкФ на 100 Вт мощности. Следовательно, 600 Вт будет соответствовать 42 мкФ. Пусковой конденсатор как минимум в 2 раза превышает емкость рабочего. Таким образом 2 х 45 = 90 мкФ будет наиболее подходящим показателем.

Выбор осуществляется постепенно, исходя из работы двигателя, поскольку его реальная мощность напрямую зависит от емкости используемых конденсаторов. Кроме того, это можно сделать по специальной таблице. При недостатке емкости двигатель будет терять свою мощность, а при ее избытке наступит перегрев от чрезмерного тока. Если конденсатор выбран правильно, то двигатель будет работать нормально, без рывков и посторонних шумов. Более точно подбираем устройство путем расчетов, выполняемых по специальным формулам.

Расчет емкости

Емкость конденсатора для электродвигателя рассчитывается исходя из схемы соединения обмоток – звездой или треугольником.

В обоих случаях применяется общая расчетная формула: С_раб = к х I_ф/U_сети, к которой все параметры имеют следующие обозначения:

• к – является специальным коэффициентом. Его значение составляет 2800 для схемы «звезда» и 4800 для схемы «треугольник».
• Iф – номинальный ток статора, указанный на информационной табличке. При невозможности прочтения, выполняются измерения с помощью специальных измерительных клещей.
• Uсети – напряжение питающей сети, величиной в 220 вольт.

Подставив все необходимые значения, можно легко рассчитать, какая емкость будет у рабочего конденсатора (мкФ). Во время расчетов необходимо учитывать ток, поступающий к фазной обмотке статора. Он не должен превышать номинальное значение, точно так же, как нагрузка двигателя с конденсатором должна быть не выше 60-80% номинальной мощности, обозначенной на информационной табличке.

Как подключить пусковой и рабочий конденсаторы

На рисунке указана простейшая схема подключения пускового и рабочего элементов. Первый из них устанавливается сверху, а второй – снизу. Одновременно к двигателю подключается кнопка включения и выключения. Самое главное – внимательно разобраться с проводами, чтобы не перепутать концы.

Данная схема позволяет выполнить предварительную проверку с неточной прикидкой. Она же используется и после окончательного выбора наиболее оптимального значения.

Такой подбор осуществляется экспериментальным путем с использованием нескольких конденсаторов разной емкости. При параллельном подключении их суммарная мощность будет увеличиваться. В это время нужно контролировать работу двигателя. Если работа устойчивая и ровная, в этом случае можно покупать конденсатор с емкостью, равной сумме емкостей проверочных элементов.

Трёхфазный двигатель в однофазной сети

Трёхфазные движки используются для циркулярок, заточки различных материалов, станков для сверления и т. п.

Имеется много вариантов запуска трёхфазных двигателей в однофазной сети, но самый эффективный, это подключение третьей обмотки через фазосдвигающий кондесатор. Нужно учитывать, что конденсатор сдвигает фазу третьей обмотки на 90 градусов, между первой и второй фазами сдвиг очень мал, электромотор начинает терять мощность около 40 — 50% на включении обмоток по схеме треугольника.

Для того, чтобы Электродвигатель с конденсаторным пуском работал хорошо, нужно чтобы ёмкость конденсатора менялась в зависимоти от количества оборотов. На деле этого добиться довольно тяжело, поскольку двигателем обычно управляют двухступенчатым способом, сначала активируют с пусковым конденсатором (с помощью больших пусковых токов), а после того как движок  разгонится  его отсоединяют и остаётся только рабочий (рис.1).

Если нажать на кнопку SB1 (её можно снять со стиральной машины — пускатель ПНВС-10 УХЛ2) электромотор М начинает набирать оброты, когда он разгонится кнопку отпускают.  SB1.2 размыкается, a SB1.1 и SB1.3 остаются в замкнутом состоянии. Их размыкают, чтобы остановить движок. Бывает такое, что SB 1.2 в кнопке не отходит, в таком случае подложите под него шайбу таким образом, чтобы он отошёл. Чтобы соединить обмотки электродвигателя по схеме «треугольник» ёмкость С2 (рабочего конденсатор) определим с помощью формулы:

С2=4800 I/Uгде I — ток, потребляемый двигателем, А;U — напряжение сети, В.Ток, который потребляет электродвигатель, можно измерить амперметром или использовать формулу:

где Р — мощность электромтора, Вт;U — напряжение сети, В;n— КПД ; cos? — коэффициент мощности

Ёмкость С1 (пускового конденсатор) нужно выбирать в 2 — 2.5 раза больше рабочего на большой нагрузке на вал, их допустимые напряжения должны быть в 1.5 раза больше напряжения сети. В нашём случае наиболее лучшие конденсаторы это МГБО, МБГП, МБГЧ, у которых рабочее напряжение 500 В и больше.

Пусковые конденсаторы нужно будет зашунтировать с помощью резистора R1 сопротивлением 200 — 500 кОм, через него выходит остаток электрического заряда.

Реверсировать электромотор нужно  с помощью переключения фазы на его обмотке тумблером SA1 (рис. 1) типа ТВ1 — 4.

На холостом ходу по питаемой через конденсаторы по обмотке протекает ток па 20 — 40% больше номинального. Поэтому уменьшайте ёмкость конденсатора С2 если двигатель будет часто работать в недогруженом режиме или на  холостм ходу. Для активации двигателя с мощностью 1,5 кВт будет достаточно использовать рабочий конденсатор ёмкостью 100 мкф, а пусковой — 60 мкФ. Ёмкости рабочих и пусковых конденсаторов зависят от мощности самого двигателя, эти значения представлены в таблице, которая указана выше.

Желательно конечно использовать бумажные конденсаторы в роли пусковых, но если такой возможности у вас нет, то можно в качестве альтернативы использовать оксидные, т.е. электролитические. На рис. 2 показано как производить замену бумажных конденсаторов на электролитические. Положительная полуволна переменного тока протекает через цепь VD1C1, а отрицательная — через VD2C2, по это причине электролиты можно использовать с меньшим допустимым напряжением, чем для бумажных конденсаторов. Для бумажных конденсаторов нужно напряжение 400 В и более, то для электролита вполне хватает 300 — 350 В, по той причине, что он проводит лишь одну полуволну переменного тока и поэтому к нему прикладывается только половина напряжения, для точной надежности он должен держать амплитудное напряжение однофазной сети, это около 300 В. Этот расчет аналогичен расчету бумажных конденсаторов.

Схема для включения трёхфазного двигателя в однофазную сеть, используя электролитические конденсаторы показана на рис. 3. Чтобы подобрать нужную емкость бумажных и оксидных конденсаторов, лучше всего измерить ток в точках а, в, с — эти токи в обязательном порядке должны быть равны между собой при оптимальной нагрузке на вал электродвигателя. Диоды VD1, VD2 подбирайте с обратным напряжением не меньше 300 В и 1пр. мах=10А. Если мощность дыижка больше, то диоды устанавливайте на теплоотводы, по два в плече, в противном случае может случиться пробой диодов и через оксидный конденсатор побежит переменный ток, после чего, спустя немного времени электролит скорее всего нагреется и разорвётся. Электролитические конденсаторы в роли рабочих использовать не рекомендуется, потому что длительный проход через них высоких токов, как правило приводит к их нагреву и взрыву. Лучше используйте их для пусковых.

В случае если  ваш трехфазный электромотор будет использоваться на динамических (высоких) нагрузках на вал, лучше используйте схему подключения пусковых конденсаторов при помощи токового реле, которое будет при больших нагрузках на вал автоматически включать и выключать пусковые конденсаторы (рис.3).

Во время подключения обмоток трехфазного электродвигателя в однофазную сеть с помощью схемы, которая представлена на рис. 4, мощность электромотора составляет 75% от номинальной мощности в трехфазном режиме, это значит потери составляют около 25%, потому что обмотки А и В подключены противофазно на всё напряжение 220 В, напряжение вращения определяется включением обмотки С. Фазирование обмоток изображено в виде точек.

Самые более надёжные,практичные и удобные при работе с трехфазными электродвигателями резисторно-индуктивноемкостные преобразователи однофазной сети 220 Вольт в трехфазную сеть, с токами в фазах до 4 ампер и сдвигом напряжений в фазах приверно 120 градусов. Эти устройства универсальны, устанавливаются они в жестяном корпусе и позволяют подсоединять трехфазные электромоторы мощностью до 2,5 килловатт в однофазную сеть 220 Вольт почти  без потерь мощности.

В преобразователе используем дроссель с воздушным зазором. Его устройство представлено на рис. 6. Если правильно подобраны R, С и соотношения витков в секциях обмотки дросселя, то такой преобразователь даёт нормальную длительную работу электромоторов, это независимо от их характеристик и уровня нагрузки на вал. Вместо индуктивности представлено индуктивное сопротивление XL, потому что его легче измерить, обмотка дросселя крайними выводами через амперметр подсоединяется к напряжению 100 — 220 Вольт, частотой 50 Герц, параллельно с вольтметром. Индуктивное сопротивление (активным сопротивлением можно пренебречь) определяется отношением напряжения в вольтах к току в амперах XL=U/J.

Конденсатор С1 должен жержать напряжение не меньше 250 Вольт, а конденсатор С2 — не меньше чем 350 Вольт. Если вы используете конденсаторы КБГ, МБГ-4, то в таком случае напряжение будет соответствовать номиналу, который указан на маркировке, а конденсаторы МБГП, МБГО при посоединении к цепи переменного тока должны быть с двухкратным запасом напряжения. Резистор R1 должен быть рассчитан на ток до ЗА, это значит на мощность около 700 Вт (наматывается никелево-хромовая проволока диаметром 1,3 — 1,5 мм на фарфоровой трубке с передвигающейся скобой, которая позволяет получать необходимое сопротивление для различных мощностей электродвигателя). Резистор обязательно должен быть защищен от перегрева и ограждён от остальных компонентов, токоведущих частей, а также от возможного конакта человека с ним. Металлическое шасси корпуса в обязательном порядке необходимо  заземлить.

Сечение магнитопровода дросселя должно составлять S=16 — 18cm2, диаметр провода d=l,3 — 1,5 мм, общее число витков W=600 — 700. Форма магнитопровода и марка стали могут быть любыми, главное помнить о  воздушном зазоре (это даст вам возможность изменять индуктивное сопротивление), которое устанавливаем при помощи винтов (рис. 6). Для того чтобы избежать сильного дребезжания дросселя, нужно между Ш-об-разными половинами магнитопровода проложить деревянный брусок и зажать винтами. В роли дросселя подойдут силовые трансформаторы от ламповых цветных телевизоров с мощностью 270 — 450 Ватт. Обмотка дросселя в целом производится в виде одиной катушки, которая имеет три секции и четыре вывода. Если вы будете использовать сердечник с постоянным воздушным зазором, то вам придется изготавливать пробную катушку,которая не имеет промежуточных отводов, сделать дроссель с примерным зазором, подключить в сеть и измерить XL. XL необходимо отмотать или домотать ещё немного витков. Выясните необходимое количество витков, мотайте необходимую катушку, разделите каркас на секции в отношении W1:W2:W3=1:1:2. Итак, если у нас общее колисество витков равно 600, то из этого исходит Wl =W2= 150, a W3=300. Для того чтобы поднять выходную мощность преобразователя и не допустить при этом несиметрии напряжений, необходимо поменять значения XL, Rl, Cl, С2, которые отталкиваются от того,что токи в фазах А, В, С должны быть равными при номинальной нагрузке на вал электромотора. В режиме недогрузки электродвигателя несимметрия напряжений фаз не представляет какой либо опасности, в том случае если наибольший из токов фаз не будет превышать номинальный ток электродвигателя. Для пересчета параметров преобразователя на иную мощность используется формула:

С1 = 80РС2 = 40РRl = 140/PXL = 110/PW = 600/ РS = 16Pd = 1,4P

где P — это мощность преобразователя (в киловаттах), а мощность двигателя по паспорту — это является его мощностью на самом валу электродвигателя. В том случае если КПД (т.е. коэффициент полезного действия) электродвигателя вам неизвестен, то в таком случае его можно считать в среднем около 75 — 80%.

Включение 3-фазного двигателя в однофазную сеть

Среди различных способов запуска трехфазных электродвигателей в однофазную сеть наиболее простой базируется на подключении третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор. Полезная мощность, развиваемая двигателем в этом случае, составляет 50…60% от его мощности в трехфазном включении.

Электрическая принципиальная схема подключения 3-х фазного двигателя.

Не все трехфазные электродвигатели, однако, хорошо работают при подключении к однофазной сети. Среди таких электродвигателей можно выделить, например, модель с двойной клеткой короткозамкнутого ротора серии МА.

В связи с этим при выборе трехфазных электродвигателей для работы в однофазной сети следует отдать предпочтение двигателям серий А, АО, АО2, АПН, УАД и др.

Для нормальной работы электродвигателя с конденсаторным пуском необходимо, чтобы емкость используемого конденсатора менялась в зависимости от числа оборотов. На практике это условие выполнить довольно сложно, поэтому используют двухступенчатое управление двигателем. При пуске двигателя подключают два конденсатора, а после разгона один конденсатор отключают и оставляют только рабочий конденсатор.

Расчет параметров и элементов электродвигателя

Рисунок 1. Принципиальная схема включения трехфазного электродвигателя в сеть 220 В: С р – рабочий конденсатор; С п – пусковой конденсатор; П1 – пакетный выключатель.

Если, например, в паспорте электродвигателя указано напряжение его питания 220/380 В, то двигатель включают в однофазную сеть по схеме, представленной на рис. 1.

После включения пакетного выключателя П1 замыкаются контакты П1.1 и П1.2, после этого необходимо сразу же нажать кнопку “Разгон”.

После набора оборотов кнопка отпускается. Реверсирование электродвигателя осуществляется путем переключения фазы на его обмотке тумблером SA1.

Емкость рабочего конденсатора Ср в случае соединения обмоток двигателя в “треугольник” определяется по формуле:

, где

• Ср – емкость рабочего конденсатора, в мкФ;
• I – потребляемый электродвигателем ток, в А;
• U -напряжение в сети, В.

А в случае соединения обмоток двигателя в “звезду” определяется по формуле:

, где

• Ср – емкость рабочего конденсатора, в мкФ;
• I – потребляемый электродвигателем ток, в А;
• U -напряжение в сети, В.

Потребляемый электродвигателем ток в вышеприведенных формулах, при известной мощности электродвигателя, можно вычислить из следующего выражения:

, где

• Р – мощность двигателя, в Вт, указанная в его паспорте;
• h – КПД;
• cos j – коэффициент мощности;
• U -напряжение в сети, В.

Рисунок 2. Принципиальная схема соединения электролитических конденсаторов для использования их в качестве пусковых конденсаторов.

Емкость пускового конденсатора Сп выбирают в 2…2,5 раза больше емкости рабочего конденсатора. Эти конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение в 1,5 раза больше напряжения сети.

Для сети 220 В лучше использовать конденсаторы типа МБГО, МБПГ, МБГЧ с рабочим напряжением 500 В и выше. При условии кратковременного включения в качестве пусковых конденсаторов можно использовать и электролитические конденсаторы типа К50-3, ЭГЦ-М, КЭ-2 с рабочим напряжением не менее 450 В.

Для большей надежности электролитические конденсаторы соединяют последовательно, соединяя между собой их минусовые выводы, и шунтируют диодами (рис. 2)

Общая емкость соединенных конденсаторов составит:

На практике величину емкостей рабочих и пусковых конденсаторов выбирают в зависимости от мощности двигателя. Значение емкостей рабочих и пусковых конденсаторов трехфазного электродвигателя в зависимости от его мощности при включении в сеть 220 В.

Мощность трехфазного
двигателя, кВт:

• 0,4;
• 0,6;
• 0,8;
• 1,1;
• 1,5;
• 2,2.

Минимальная емкость  рабочего
конденсатора Ср, мкФ:

• 40;
• 60;
• 80;
• 100;
• 150;
• 230.

Минимальная емкость пускового
конденсатора Ср, мкФ:

• 80;
• 120;
• 160;
• 200;
• 250;
• 300.

Следует отметить, что у электродвигателя с конденсаторным пуском в режиме холостого хода по обмотке, питаемой через конденсатор, протекает ток, на 20…30 % превышающий номинальный. В связи с этим, если двигатель часто используется в недогруженном режиме или вхолостую, емкость конденсатора С_р следует уменьшить. Может случиться, что во время перегрузки электродвигатель остановился, тогда для его запуска снова подключают пусковой конденсатор, сняв нагрузку вообще или снизив ее до минимума.

Емкость пускового конденсатора С_п можно уменьшить при пуске электродвигателей на холостом ходу или с небольшой нагрузкой. Для включения, например, электродвигателя АО2 мощностью 2,2 кВт на 1420 об./мин можно использовать рабочий конденсатор емкостью 230 мкФ, а пусковой – 150 мкФ. В этом случае электродвигатель уверенно запускается при небольшой нагрузке на валу.

Переносной универсальный блок для пуска трехфазных электродвигателей мощностью около 0,5 кВт от сети 220 В

Рисунок 3. Принципиальная схема переносного универсального блока для пуска трехфазных электродвигателей мощностью около 0,5 кВт от сети 220 В без реверса.

Для запуска электродвигателей различных серий мощностью около 0,5 кВт от однофазной сети без реверсирования можно собрать переносной универсальный пусковой блок (рис. 3).

При нажатии на кнопку SB1 срабатывает магнитный пускатель КМ1 (тумблер SA1 замкнут) и своей контактной системой КМ 1.1, КМ 1.2 подключает электродвигатель М1  к сети 220 В.

Одновременно с этим третья контактная группа КМ 1.3 замыкает кнопку SB1.

После полного разгона двигателя тумблером SA1 отключают пусковой конденсатор С1.

Остановка двигателя осуществляется нажатием на кнопку SB2.

Детали

В устройстве используется электродвигатель А471А4 (АО2-21-4) мощностью 0,55 кВт на 1420 об./мин и магнитный пускатель типа ПМЛ, рассчитанный на переменный ток напряжением 220 В. Кнопки SB1 и SB2 – спаренные типа ПКЕ612. В качестве переключателя SA1 используется тумблер Т2-1. В устройстве постоянный резистор R1 – проволочный, типа ПЭ-20, а резистор R2 типа МЛТ-2. Конденсаторы С1 и С2 типа МБГЧ на напряжение 400 В. Конденсатор С2 составлен из параллельно соединенных конденсаторов по 20 мкФ 400 В. Лампа HL1 типа КМ-24 и 100 мА.

Рисунок 4. Схема пускового устройства в металлическом корпусе размером 170х140х50 мм.

Пусковое устройство смонтировано в металлическом корпусе размером 170х140х50 мм (рис. 4):

• 1- корпус;
• 2 – ручка для переноски;
• 3 – сигнальная лампа;
• 4 – тумблер отключения пускового конденсатора;
• 5 -кнопки “Пуск” и “Стоп”;
• 6 – доработанная электровилка;
• 7- панель с гнездами разъема.

На верхней панели корпуса расположены кнопки “Пуск” и “Стоп” – сигнальная лампа и тумблер для отключения пускового конденсатора. На передней панели корпуса устройства находится разъем для подключения электродвигателя.

Для отключения пускового конденсатора можно использовать дополнительное реле К1, тогда надобность в тумблере  SA1 отпадает, а конденсатор будет отключаться автоматически (рис.5).

Рисунок 5. Принципиальная схема пускового устройства с автоматическим отключением пускового конденсатора.

При нажатии на кнопку SB1 срабатывает реле К1 и контактной парой К1.1 включает магнитный пускатель КМ1, а К1.2 – пусковой конденсатор С_п. Магнитный пускатель КМ1 самоблокируется с помощью своей контактной пары КМ 1.1, а контакты КМ 1.2 и КМ 1.3 подсоединяют электродвигатель к сети.

Кнопку “Пуск” держат нажатой до полного разгона двигателя, а после отпускают. Реле К1 обесточивается и отключает пусковой конденсатор, который разряжается через резистор R2. В это же время магнитный пускатель КМ 1 остается включенным и обеспечивает питание электродвигателя в рабочем режиме.

Для остановки электродвигателя следует нажать кнопку “Стоп”. В усовершенствованном пусковом устройстве по схеме рис.5 можно использовать реле типа МКУ-48 или ему подобное.

Использование электролитических конденсаторов в схемах запуска электродвигателей

При включении трехфазных асинхронных электродвигателей в однофазную сеть, как правило, используют обычные бумажные конденсаторы. Практика показала, что вместо громоздких бумажных конденсаторов можно использовать оксидные (электролитические) конденсаторы, которые имеют меньшие габариты и более доступны в плане покупки.

Рисунок 6. Принципиальная схема замены бумажного конденсатора (а) электролитическим (б, в).

Схема замены обычног бумажного конденсатора дана на рис. 6.

Положительная полуволна переменного тока проходит через цепочку VD1, С2, а отрицательная VD2, С2. Исходя из этого можно использовать оксидные конденсаторы с допустимым напряжением в два раза меньшим, чем для обычных конденсаторов той же емкости.

Например, если в схеме для однофазной сети напряжением 220 В используется бумажный конденсатор на напряжение 400 В, то при его замене по вышеприведенной схеме можно использовать электролитический конденсатор на напряжение 200 В. В приведенной схеме емкости обоих конденсаторов одинаковы и выбираются аналогично методике выбора бумажных конденсаторов для пускового устройства.

Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть с использованием электролитических конденсаторов

Схема включения трехфазного двигателя в однофазную сеть с использованием электролитических конденсаторов приведена на рис.7.

В приведенной схеме SA1 – переключатель направления вращения двигателя, SB1 – кнопка разгона двигателя, электролитические конденсаторы С1 и С3 используются для пуска двигателя, С2 и С4 – во время работы.

Подбор электролитических конденсаторов в схеме рис. 7 лучше производить с помощью токоизмерительных клещей. Измеряют токи в точках А, В, С и добиваются равенства токов в этих точках путем ступенчатого подбора емкостей конденсаторов. Замеры проводят при нагруженном двигателе в том режиме, в котором предполагается его эксплуатация.

Рисунок 7. Принципиальная схема включения трехфазного двигателя в однофазную сеть при помощи электролитических конденсаторов.

Диоды VD1 и VD2 для сети 220 В выбираются с обратным максимально допустимым напряжением не менее 300 В. Максимальный прямой ток диода зависит от мощности двигателя. Для электродвигателей мощностью до 1 кВт подойдут диоды Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247 с прямым током 10 А.

При большей мощности двигателя от 1 кВт до 2 кВт нужно взять более мощные диоды с соответствующим прямым током или поставить несколько менее мощных диодов параллельно, установив их на радиаторы.

Следует обратить внимание на то, что при перегрузке диода может произойти его пробой и через электролитический конденсатор потечет переменный ток, что может привести к его нагреву и взрыву.

Включение мощных трехфазных двигателей в однофазную сеть

Конденсаторная схема включения трехфазных двигателей в однофазную сеть позволяет получить от двигателя не более 60% от номинальной мощности, в то время как предел мощности электрифицированного устройства ограничивается 1,2 кВт. Этого явно недостаточно для работы электрорубанка или электропилы, которые должны иметь мощность 1,5…2 кВт. Проблема в данном случае может быть решена использованием электродвигателя большей мощности, например 3…4 кВт. Такого типа двигатели рассчитаны на напряжение 380 В, их обмотки соединены «звездой», и в клеммной коробке содержится всего 3 вывода.

Включение такого двигателя в сеть 220 В приводит к снижению номинальной мощности двигателя в 3 раза и на 40 % при работе в однофазной сети. Такое снижение мощности делает двигатель непригодным для работы, но может быть использовано для раскрутки ротора вхолостую или с минимальной нагрузкой. Практика показывает, что большая часть электродвигателей уверенно разгоняется до номинальных оборотов, и в этом случае пусковые токи не превышают 20 А.

Доработка трехфазного двигателя

Наиболее просто можно осуществить перевод мощного трехфазного двигателя в рабочий режим, если переделать его на однофазный режим работы, получая при этом 50 % номинальной мощности. Переключение двигателя в однофазный режим требует небольшой его доработки.

Рисунок 8. Принципиальная схема коммутации обмоток трехфазного электродвигателя для включения в однофазную сеть.

Вскрывают клеммную коробку и определяют, с какой стороны крышки корпуса двигателя подходят выводы обмоток. Отворачивают болты крепления крышки и вынимают ее из корпуса двигателя. Находят место соединения трех обмоток в общую точку и подпаивают к общей точке дополнительный проводник с сечением, соответствующим сечению провода обмотки. Скрутку с подпаянным проводником изолируют изолентой или поливинилхлоридной трубкой, а дополнительный вывод протягивают в клеммную коробку. После этого крышку корпуса устанавливают на место.

Схема коммутации электродвигателя в этом случае будет иметь вид, показанный на рис. 8.

Во время разгона двигателя используется соединение обмоток «звездой» с подключением фазосдвигающего конденсатора Сп. В рабочем режиме в сеть остается включенной только одна обмотка, и вращение ротора поддерживается пульсирующим магнитным полем. После переключения обмоток конденсатор Сп разряжается через резистор Rр. Работа представленной схемы была опробована с двигателем типа АИР-100S2Y3 (4 кВт, 2800 об./мин), установленном на самодельном деревообрабатывающем станке, и показала свою эффективность.

Детали

В схеме коммутации обмоток электродвигателя в качестве коммутационного устройства SA1 следует использовать пакетный переключатель на рабочий ток не менее 16 А, например переключатель типа ПП2-25/Н3 (двухполюсный с нейтралью, на ток 25 А). Переключатель SA2 может быть любого типа, но на ток не менее 16 А. Если реверс двигателя не требуется, то этот переключатель SA2 можно исключить из схемы.

Недостатком предложенной схемы включения мощного трехфазного электродвигателя в однофазную сеть можно считать чувствительность двигателя к перегрузкам. Если нагрузка на валу достигнет половины мощности двигателя, то может произойти снижение скорости вращения вала вплоть до полной его остановки. В этом случае снимается нагрузка с вала двигателя. Переключатель переводится сначала в положение «Разгон», а потом в положение «Работа», после чего продолжают дальнейшую работу.

Для того чтобы улучшить пусковые характеристики двигателей, кроме пускового и рабочего конденсатора можно использовать еще и индуктивность, что улучшает равномерность загрузки фаз.

Расчет емкости конденсатора асинхронного двухфазного двигателя (конденсаторный двигатель) — Help for engineer

Расчет емкости конденсатора асинхронного двухфазного двигателя (конденсаторный двигатель)

Однофазный асинхронный двигатель

Обмотка статора однофазного асинхронного двигателя занимает приблизительно 2/3 окружности, именно по этой причине его мощность на 1/3 меньше мощности трехфазного двигателя таких же габаритов.

Ток, протекая по обмотке статора, создает пульсирующее магнитное поле, которое можно представить как два поля, вращающиеся в разных направлениях. Поле, которое вращается в направлении ротора называется прямым полем, а второе – обратным. Они воздействуют на ротор и создают соответствующие моменты (М_пр и М_обр).

По причине разных направлений вращения эти электрические машины не могут самостоятельно совершить пуск, так как при неподвижном роторе, то есть при S=1, пусковой момент, он же М_рез, равен нолю (смотри Рисунок 1). Однако, если придать движение ротору, то прямой и обратный моменты не будут равны и двигатель продолжит вращение в том же направлении (ток, протекающий по обмотке ротора будет оказывать размагничивающее действие и при этом будет ослабляться обратное поле).

Рисунок 1 — Зависимость механических характеристик от прямого и обратного вращающих полей

Пуск двигателя с помощью пусковых устройств

Для того чтоб запустить однофазный асинхронный двигатель применяют устройства для пуска двигателя:

— Конденсатор – C;

— Резистор – R.

Пуск трехфазных асинхронных двигателей осуществляется более простым способом из-за уже имеющегося в сети сдвига фаз на 120 электрических градусов

Для получения пускового момента используют пусковую обмотку статора, которая по отношению к рабочей обмотке сдвинута на 90 электрических градусов. Применяют фазосдвигающие элементы, которые подключают к пусковой обмотке. Эта обмотка работает, обычно, около 3 первых секунд, после чего принудительно отключается вручную или с помощью автоматов. По этой причине ее изготовляют из провода меньшего сечения и с меньшим количеством витков по сравнению с рабочей обмоткой.

Пуск при помощи резистора производится при малых необходимых пусковых моментах, то есть если нагрузка на валу незначительна. Рисунок 2 иллюстрирует применение пускового а) конденсатора и б) резистора; где Р – рабочая обмотка, П – пусковая обмотка.

Рисунок 2 – Схема подключения однофазного асинхронного двигателя

Двухфазные асинхронные двигатели

Наличие конденсатора значительно улучшает характеристики двигателя, по этой причине используются двухфазные асинхронные двигатели. В них две обмотки являются рабочими, в одну из них вводится конденсатор для смещения угла между фазами на 90 градусов и создания кругового магнитного поля. Такие двигатели называют конденсаторными.

Расчет емкости конденсатора для двигателя:

Емкость такого конденсатора определяется по формуле:

,

где – ток, протекающий в обмотке статора,

sinφ₁ – сдвиг фаз между напряжение и током без конденсатора,

f– частота питающей сети,

U – напряжение сети,

n – коэффициент трансформации.

,

Где и k_об1,_{kоб2 — обмоточные коэффициенты,}

W₁, W₂, — количество витков обмоток статора и ротора.

Напряжение на зажимах конденсатора выше чем напряжение сети и определяется следующей формулой:

Для повышения пусковых характеристик Существуют двигатели в одну обмотку которых ставятся два конденсатора, один из которых пусковой, второй – рабочий. Пусковой конденсатор обычно имеет емкость в разы большую чем рабочий. При этом пусковой отключается при достижении 70-80% номинальной скорости электрической машины.

Рисунок 3 – Пример подключения пары конденсаторов (конденсаторный двигатель)

Преимущества и недостатки конденсаторных двигателей

Недостатки по сравнению с трехфазным двигателем:

— Меньшая мощность;

— Увеличенное скольжение при номинальном режиме;

— Скорость вращения вала при холостом ходу ниже;

— Пониженная кратность пускового момента;

— Повышенная кратность пускового тока.

Преимущества:

— Имеют высокую эксплуатационную надежность;

— Не требуют трехфазного источника тока.

Недостаточно прав для комментирования

Расчет емкости для двигателя

Чтобы подключить асинхронный электродвигатель трехфазного типа к однофазной сети на напряжение 220 В, необходимо создать условия для сдвига фаз на обмотках статора двигателя. Сдвиг фаз сформирует имитацию кругового вращающегося магнитного поля, заставляющего вращаться вал ротора двигателя. Конденсатор даёт току «запас» в π/2=90° относительно напряжения, и это создаёт дополнительный момент вращения ротора.

При подключении двигателя к сети используют два подключенных параллельно конденсатора – пусковой и рабочий. Данный калькулятор позволяет рассчитать ёмкость этих конденсаторов, ёмкость пускового конденсатора берется из расчёта 2,5 емкости рабочего конденсатора.

Для получения необходимых значений ёмкости, заполните поля формы ниже. Тип соединения обмоток двигателя, мощность двигателя, КПД и коэффициент мощности обозначены на шильдике электродвигателя. Способ соединения обмоток зависит от напряжения сети, к которой выполняется подключение: 220 В – «треугольник», когда концы обмоток соединены между собой, к их началам подводится питающее напряжение; 380 В – «звезда», при котором концы одной обмотки соединены с началом другой.

Расчет емкости фазосдвигающего конденсатора

для трехфазного асинхронного двигателя в бытовой однофазной сети

Рабочий и пусковой конденсаторы включаются в цепь параллельно, во время пуска работают одновременно, затем пусковой отключают. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора (в 2-3 раза выше емкости рабочего).

Двигатель, имеющий маркировку 220/380 и Δ/Y включается в однофазную сеть 220В по схеме треугольник, по схеме звезда в сети 220В такой двигатель будет терять в мощности троекратно и сильно греться.

При соединении конденсаторов параллельно их емкость суммируется. При соединении конденсаторов последовательно, рабочее напряжение в цепи будет равняться сумме напряжений всех конденсаторов, а емкость вычисляется по формуле: 1/C = 1/C1 + 1/C2 + . + 1/Cn. Рабочее напряжение в цепи конденсаторов должно быть минимум в полтора раза выше напряжения сети (то есть не менее 330В в сети 220В). Таким образом, два конденсатора на 200 мкф с рабочим напряжением 200В дадут при последовательном соединении емкость 100 мкф и допустимое рабочее напряжение 400В. При параллельном соединении емкость будет 400 мкф и рабочее напряжение 200В (самое низкое значение допустимого напряжения из всего набора конденсаторов в цепи). Необходимые конденсаторы представлены в сетевых магазинах в разделе пусковых конденсаторов (не ищите по старинке бумажные – их практически перестали выпускать).

Видеопримеры работы двигателя 2.2 кВт и 1.1 кВт с одной и той же нагрузкой и правильно подобранными рабочими и пусковыми конденсаторами, разница в скорости пуска 3 и 20 секунд. И сборка на 3.3 кВт весело крутится (пильный диск 350 мм в диаметре).

Схема включения в однофазную сеть трёхфазного асинхронного двигателя с обмотками статора, соединёнными по схеме «звезда» (а) или «треугольник» (б): B1 — Переключатель направления вращения (реверс), В2 — Выключатель пусковой ёмкости; Ср — рабочий конденсатор; Cп — пусковой конденсатор; АД — асинхронный электродвигатель.

На схеме представлено последовательное (сверху) и параллельное (снизу) соединение кон­ден­саторов.

На рисунке представлена схема соединения обмоток двигателя «Звезда».

На рисунке представлена схема соединения обмоток двигателя «Треугольник».

Наши сети электропитания созданы трехфазными. Потому что генераторы, работающие на электростанциях, имеют трехфазные обмотки и вырабатывают три синусоидальных напряжения, сдвинутых по фазе относительно друг друга на 120°.

Но мы чаще всего пользуемся всего одной фазой — проводим себе один фазный провод из трех и все к нему подключаем. Только в технике нашей часто встречаются электродвигатели, и они по природе своей трехфазны. Ну а фаза от фазы чем отличается? Только сдвигом во времени. Сдвига такого очень просто добиться, включив в цепь питания реактивные элементы: емкости или индуктивности.

Но ведь обмотка на статоре сама и является индуктивностью. Поэтому остается добавить к двигателю снаружи только емкость, конденсатор, а обмотки подключить так, чтобы одна из них в другой сдвигала фазу в одну сторону, а конденсатор в третьей делал то же самое, только в другую. И получатся те же самые три фазы, только «вынутые» из одной фазы питающих проводов.

Последнее обстоятельство означает, что мы нагружаем трехфазным двигателем только одну из фаз приходящего питания. Разумеется, это вносит дисбаланс в потребление энергии. Поэтому все-таки лучше, когда трехфазный двигатель питается трехфазным напряжением, а построить цепь его питания от одной приходящей фазы хорошо, только если мощность двигателя не особо велика.

Включение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть питания

Обмотки электродвигателя соединяют двумя способами: звезда (Y) или треугольник (Δ).

При подключении трехфазного двигателя к однофазной сети предпочтительнее соединение типа треугольник. На шильдике двигателя об этом есть информация, и когда там обозначено Y — звезда, самым лучшим вариантом было бы открыть его кожух, найти концы обмоток и правильно переключить обмотки в треугольник. Иначе потери мощности будут слишком большими.

Включение двигателя на одну фазу питающей сети требует создания из нее и двух остальных. Это можно сделать по следующей схеме

При запуске двигателя в работу в самом начале требуется высокий стартовый ток, поэтому емкости рабочего конденсатора обычно не хватает. Чтобы «ему помочь», используют специальный стартовый конденсатор, который подключается к рабочему конденсатору параллельно. В самом простом случае (невысокая мощность двигателя) его выбирают точно таким же, как и рабочий. Но для этой цели выпускаются и специально стартовые конденсаторы, на которых так и написано: starting.

Стартовый конденсатор должен быть включен в работу только во время пуска и разгона двигателя до рабочей мощности. После этого его отключают. Используется кнопочный выключатель. Или двойной: одной клавишей включается сам двигатель и кнопка фиксируется во включенном положении, кнопка же, замыкающая цепь рабочего конденсатора, каждый раз размыкается.

Как подобрать конденсатор

Конденсаторы для трехфазного двигателя нужны достаточно большой емкости — речь идет о десятках и сотнях микрофарад. Однако конденсаторы электролитические для этой цели не годятся. Они требуют подключения однополярного, то есть специально для них придется городить выпрямитель из диодов и сопротивлений. Кроме того, со временем в электролитических конденсаторах высыхает электролит и они теряют емкость. Поэтому если будете ставить такой на двигатель, необходимо делать на это скидку, а не верить тому, что на них написано. Ну и еще одно за ними числится: электролитические конденсаторы имеют свойство иногда взрываться.

Поэтому задачу, как выбрать конденсатор под трехфазный двигатель, часто решают в несколько этапов

Сначала подбираем приблизительно. Надо рассчитать емкость конденсатора по простейшему соотношению как 7 мкФ на каждые 100 ватт мощности. То есть 700 ватт дает нам 49 мкФ первоначально. Емкость выбираемого пускового конденсатора берется в диапазоне 1–3-кратного превышения емкости рабочего конденсатора. Выберите 2*50 = 100 мкФ — будет само то. Ну, для начала можно взять побольше, потом подобрать конденсаторы, ориентируясь на работу двигателя. От емкости конденсаторов зависит реальная мощность движка. Если ее мало, двигатель при тех же оборотах потеряет мощность (обороты не зависят от мощности, а только от частоты напряжения), так как ему будет не хватать тока. При чрезмерной емкости конденсаторов у него будет перегрев от избытка тока.

Нормальная работа двигателя, без шума и рывков — это неплохой критерий правильно выбранного конденсатора. Но для большей точности можно сделать расчет конденсаторов по формулам, а такую проверку оставить на потом в качестве окончательного подтверждения успешности результатов подбора конденсаторов.

Однако надо все-таки подключить конденсаторы.

Подключение пускового и рабочего конденсаторов для трехфазного электромотора

Вот оно соответствие всех нужных приборов элементам схемы

Теперь выполним подключение, внимательно разобравшись с проводами

Так можно подключить двигатель и предварительно, используя неточную прикидку, и окончательно, когда будут подобраны оптимальные значения.

Подбор можно сделать и экспериментально, имея несколько конденсаторов разных емкостей. Если их присоединять параллельно друг другу, то суммарная емкость будет увеличиваться, при этом нужно смотреть, как ведет себя двигатель. Как только он станет работать ровно и без перенагрузки, значит, емкость находится где-то в районе оптимума. После этого приобретается конденсатор, по емкости равный этой сумме емкостей испытываемых конденсаторов, включенных параллельно. Однако можно при таком подборе измерять фактический потребляемый ток, используя измерительные токовые клещи, а провести расчет емкости конденсатора по формулам.

Как рассчитать емкость рабочего конденсатора

Для двух соединений обмоток берутся несколько разные соотношения.

В формуле введен коэффициент соединения Кс, который для треугольника равен 4800, а для звезды — 2800.

Где значения Р (мощность), U (напряжение 220 В), η (КПД двигателя, в процентном значении деленном на 100) и cosϕ (коэффициент мощности) берутся с шильдика двигателя.

Вычислить значение можно с помощью обычного калькулятора или воспользовавшись чем-то вроде подобной вычислительной таблицы. В ней нужно подставить значения параметров двигателя (желтые поля), результат получается в зеленых полях в микрофарадах

Однако не всегда есть уверенность, что параметры работы двигателя соответствуют тому, что написано на шильдике. В этом случае нужно измерить реальный ток измерительными клещами и воспользоваться формулой Cр = Кс*I/U.

Фазосдвигающие элементы для трёхфазного электродвигателя

Первым фазосдвигающим устройством, точнее — элементом, образующим некоторое смещение фаз тока в фазных обмотках, в некоторых случаях служит пусковое активное сопротивление. Пусковое — значит подключается только при запуске электродвигателя и в работе электродвигателя не участвует.

Схемы с пусковым активным сопротивлением.

Пусковое сопротивление используется там, где к электродвигателям не предъявляют больших пусковых моментов, то есть запуск с минимальной нагрузкой на валу, продолжительный период запуска, небольшая мощность электродвигателя, большое скольжение и др..

В большинстве случаев умельцы применяют ТЭНы в качестве пусковых сопротивлений по соответственной мощности электродвигателя. Но мы в начале  подбирали пусковые сопротивления по электрическому сопротивлению пусковой обмотки, затем опытным путём уточняли его величину, при которой наблюдался наибольший пусковой момент электродвигателя.

Общедоступны три схемы подключения трёхфазного электродвигателя с пусковым сопротивлением.

Схемы с пусковым конденсатором и конденсаторные двигатели.

Вторым простым фазосдвигающим элементом — конденсатором, пользуются чаще и при его применении получают большие пусковые моменты в электродвигателях. В настоящее время промышленностью выпускаются специальные пусковые и рабочие конденсаторы различных модификаций. В качестве рабочего можно применить разнополярный конденсатор, рассчитанный на рабочее напряжение не менее 500v.

Ёмкость подбирается из учёта необходимости величины пускового момента. При ёмкостном сопротивлении конденсатора равном сопротивлению короткого замыкания используемой пусковой(фазной) обмотки, пусковой момент электродвигателя будет максимальным. То есть, чем больше ёмкость взятого конденсатора, тем легче и быстрее запустится электродвигатель под нагрузкой.

После запуска двигателя пусковой конденсатор необходимо сразу же отключить, так как обмотка сильно перегреется, а конденсатор от перенапряжения может взорваться. Метало-бумажные конденсаторы не так часто взрываются, как электролитические, поэтому к выбору пускового конденсатора необходимо отнестись внимательно, изучив его паспортные данные касательно рабочего напряжения.

Вот несколько основных схем с конденсатором, хотя, любой умелец может комбинировать их как угодно.

Знавал я одного мастера, который переделал трёхфазный электродвигатель на однофазный и запускал его в работу пусковым реле от холодильника.

Электродвигатели предназначенные для эксплуатации в однофазной сети конструктивно изготавливают с двумя обмотками на статоре, расположенными под некоторым углом друг к другу. Пусковая обмотка имеет меньшее электрическое сопротивление, чем рабочая и выполнена проводом немного бо́льшего сечения, чем основная.

Мощности конденсаторных двигателей невелики, так как у них наблюдается повышенное скольжение и небольшой пусковой момент.

Схемы с активным и индуктивным сопротивлением.

Если к схеме электродвигателя применить индуктивное и активное сопротивления, то можно получить некоторый сдвиг фаз и запустить асинхронный электродвигатель, питаемый трёхфазным напряжением. Этакий своеобразный расщепитель фаз, конструктивная электрическая схема которого при определённом включении дополнительных элементов, позволяет получить на её выходе трёхфазное напряжение при подаче на неё однофазного.

В качестве индуктивного сопротивления используют дроссель  с воздушным зазором в сердечнике

Назовём такую схему статическим расщепителем фаз и работает она только при запуске двигателя, после чего отключаются активные элементы и двигатель работает как однофазный.

Схема с активным и индуктивным сопротивлением. Схема с активным и индуктивным сопротивлением.

Расщепитель фаз, частотный преобразователь и взаимная индукция для запуска электродвигателей.

Что бы применить схему с использованием взаимной индукцией нужны электродвигатели, изготовленные для двухфазной сети,  поэтому такой способ ограничен использованием в быту. Схему можно применить для двухфазной сети и для однофазной. Однофазная сеть может быть использована для питания двухфазного электродвигателя, а двухфазная сеть для питания трёхфазного электродвигателя.

Многие задаются вопросом: ‘то происходит с пусковой обмоткой при её отключении от фазосдвигающего элемента после запуска электродвигателя?’ Меня ранее тоже мучил такой вопрос. Провёл эксперимент. После запуска трёхфазного электродвигателя(3kw) от  однофазной сети,  к освободившейся пусковой обмотке подключил 1.2kw электроплитку.

Потребляемый двигателем ток незначительно изменился, а электроплита нагрелась до красна. Получается, что пусковая обмотка уже после запуска электродвигателя работает как генераторная. Оказывается , что не только в пусковой, но и в рабочей(двигательной) тоже генерируется энергия.

Примерно половина мощности генерируется самим двигателем, а половина мощности берётся от однофазной сети. Одна фаза расщепляется ещё на две и распределение напряжений в обмотках двигателя дополняется до обычной трёхфазной системы.

 Значит, трёхфазный электродвигатель от однофазной сети можно не только использовать для эксплуатации нагрузки, но и питать от него другой трёхфазный электродвигатель.

Пример: в 1915 году в США для питания тяговых электродвигателей электровозов использовали расщепители фаз — два двигателя по 600 kw.

Конструктивно всё просто. Как обычный трёхфазный электродвигатель запускаете расщепитель от однофазной сети. Затем трёхполюсным выключателем подключаете к нему трёхфазный двигатель.

Требовательность к асинхронным расщепителям значительная. Обороты ротора расщепителя должны быть выше, чем у питаемого ним электродвигателя. Мощность немного выше потребляемой мощности нагрузкой.

Все вышеперечисленные способы запуска трёхфазного электродвигателя можно отменить, при наличии в кармане определённой суммы денег, ведь нынешний прогресс в технике облегчил условия использования трёхфазных электродвигателей в однофазных сетях. Я говорю об электронных частотных преобразователях, которые напрямую подключаются к однофазной сети.

Переменное сетевое напряжение в таком преобразователе сначала выпрямляется и становится постоянным. Это постоянное напряжение через специальный блок или модуль преобразуется в переменное, нужной нам частоты. Далее переменное напряжение через электронные ключи подаётся на три обмотки трёхфазного электродвигателя.

Двойной выигрыш: возможность управления частотой вращения вала электродвигателя и не используем никаких фазосдвигающих элементов. Частотный преобразователь в данном случае является фазосдвигающим управляющим устройством, с комплексной защитой и другими дополнительными функциями.

К слову дополню, что таким преобразователем частоты удобно управлять электроинструментом, в котором в качестве привода используется синхронный электродвигатель.

---

[Всего: 1   Средний:  5/5]

«Фазосдвигающие элементы для трёхфазного электродвигателя»

Ёмкость подбирается из учёта необходимости величины пускового момента. При ёмкостном сопротивлении конденсатора равном сопротивлению короткого замыкания используемой пусковой(фазной) обмотки, пусковой момент электродвигателя будет максимальным. То есть, чем больше ёмкость взятого конденсатора, тем легче и быстрее запустится электродвигатель под нагрузкой. После запуска двигателя пусковой конденсатор необходимо сразу же отключить, так как обмотка сильно перегреется, а конденсатор от перенапряжения может взорваться. Метало-бумажные конденсаторы не так часто взрываются, как электролитические, поэтому к выбору пускового конденсатора необходимо отнестись внимательно, изучив его паспортные данные касательно рабочего напряжения.

Игорь Александрович

«Весёлый Карандашик»

Трехфазный двигатель в однофазной сети

Двигатели с тремя фазами необходимы для различных самоделок: циркулярок, деревообрабатывающих, заточных и сверлильных станков. Проблемы с ним могут возникнуть, если сеть однофазная. В таком случае, существует несколько способов подключения двигателя к сети.

Способ 1. Подключение третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор

Среди различных способов запуска трехфазных двигателей в однофазных сетях, самый простой и эффективный — с подключением третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор. Учитывая, что конденсатор сдвигает фазу третьей обмотки на 90°С, а между первой и второй фазами сдвиг незначителен, электромотор теряет мощность примерно на 40…50% при включении обмоток по схеме треугольника.

Чтобы электромотор с конденсаторным пуском работал нормально, емкость конденсатора должна меняться в зависимости от числа оборотов. На практике это условие выполнить трудно, двигателем обычно управляют двухступенчато: сначала включают с пусковым конденсатором (ввиду больших пусковых токов), а после разгона его отсоединяют, оставляя только рабочий (рис.1).

При нажатии па кнопку SB1 (можно использовать кнопку от стиральной машины — пускатель ПНВС-10 УХЛ2) электродвигатель М начинает разгоняться, а когда он наберет обороты, кнопку отпускают. SB1.2 размыкается, a SB1.1 и SB1.3 остаются замкнутыми. Их размыкают для остановки электродвигателя. Если SB 1.2 в кнопке не отходит, под него следует подложить шайбу так, чтобы он отходил. При соединении обмоток двигателя по схеме «треугольник» емкость рабочего конденсатора С2 определяется по формуле:

С2=4800 I/U
где I —ток, потребляемый мотором, А;
U — напряжение сети, В.
Ток, потребляемый электродвигателем, можно измерить амперметром или же рассчитать по формуле:

где Р — мощность двигателя, Вт;
U — напряжение сети, В;
n— КПД;
cosψ — коэффициент мощности. Емкость пускового конденсатора С1 выбирают в 2…2,5 раза больше рабочего при большой нагрузке на вал, а их допустимые напряжения должны превышать в 1,5 раза напряжение сети. Лучше всего применять конденсаторы марки МГБО, МБГП, МБГЧ с рабочим на­пряжением 500 В и выше. Пусковые конденсаторы необходимо зашунтировать резистором R1 сопротивлением 200…500 кОм, через который «стекает» оставшийся электрический заряд.

Реверсирование электромотора осуществляется путем переключения фазы на его обмотке тумблером SA1 (рис. 1) типа ТВ1…4 и т.п.

При работе в режиме холостого хода по питаемой через конденсаторы обмотке протекает ток, па 20…40% превышающий поминальный. Поэтому если электромотор будет часто использоваться в недогруженном режиме или вхолостую, емкость конденсатора С2 следует уменьшить. Например, для включения двигателя мощностью 1,5 кВт можно использовать в качестве рабочего конденсатор емкостью 100 мкФ, пускового — 60 мкФ. Значения емкостей рабочих и пусковых конденсаторов в зависимости от мощности двигателя приведены в таблице.

Способ 2. Запуск двигателя с использованием оксидных конденсаторов

Если нет возможности приобрести бумажные конденсаторы, можно использовать оксидные (электролитические) в качестве пусковых» На рис.2 приведена схема замены бумажных конденсаторов на электролитические. Положительная полуволна переменного тока проходит через цепочку VD1C1, а отрицательная — через VD2C2, поэтому электролиты можно использовать с меньшим допустимым напряжением, чем для обычных бумажных конденсаторов. Так, если для бумажных конденсаторов необходимо напряжение 400 В и выше, то для электролита достаточно 300…350 В, потому что он пропускает только одну полуволну переменного тока, и следовательно, к нему прикладывается лишь половина действующего напряжения, а для надежности он должен выдержать амплитудное напряжение однофазной сети, т.е. примерно 300 В. Их расчет аналогичен расчету бумажных.

Схема включения такого двигателя с помощью электролитических конденсаторов приведена на рис.3. Подобрать нужное значение емкости бумажных и оксидных конденсаторов проще всего измерив, ток в точках а, в, с — токи должны быть равны при оптимальной нагрузке на вал двигателя. Диоды VD1, VD2 выбираются с обратным напряжением не менее 300 В и 1пр. мах=10А. При большей мощности двигателя диоды устанавливаются на теплоотводы по два в плече, иначе может произойти пробой диодов и через оксидный конденсатор потечет переменный ток, в результате чего спустя некоторое время электролит может нагреться и разорваться. Электролитические конденсаторы в качестве рабочих применять нежелательно, поскольку длительное протекание через них больших токов приводит к их разогреванию и взрыву. Их лучше всего использовать в качестве пусковых.

Способ 3. Подключение пусковых конденсаторов с помощью токового реле

Если трехфазный электродвигатель используется при динамических (больших) нагрузках на вал, можно использовать схему подключения пусковых конденсаторов с помощью токового реле, которое позволяет в момент больших нагрузок на вал автоматически подключать и отключать пусковые конденсаторы (рис.3).

При подключении обмоток по схеме, приведенной на рис.4, мощность электродвигателя составляет 75% от номинальной мощности в трехфазном режиме, т.е. потери составляют примерно 25%, поскольку обмотки А и В включены противофазно на полное напряжение 220 В, а напряжение вращения определяется включением обмотки С. Фазирование обмоток показано точками.

Способ 4. Резисторно-индуктивноемкостные преобразователи сети

Более практичны и удобны в работе с такими двигателями резисторно-индуктивноемкостные преобразователи сети с одной фазой 220 В в трехфазную, с токами в фазах до 4А и сдвигом напряжений в фазах около 120°. Такие устройства универсальны, монтируются в жес­тяном корпусе и позволяют под­ключать трехфазные электродвигатели мощностью до 2,5 кВт в однофазную сеть 220 В практически без потери мощности.

В преобразователе используется дроссель с воздушным зазором. Устройство дросселя показано на рис.6. При правильном подборе R, С и соотношения витков в секциях обмотки дросселя такой преобразователь обеспечивает нормальную длительную работу электродвигателей независимо от их характеристик и степени нагрузки на вал. Вместо индуктивности дано индуктивное сопротивление XL, так как его проще измерить: обмотка дросселя крайними выводами через амперметр подключается к напряжению 100…220 В частотой 50 Гц параллельно с вольтметром. Индуктивное сопротивление (активным можно пренебречь) практически определяется как отношение напряжения в вольтах к току в амперах XL=U/J.

Конденсатор С1 должен выдержи­вать напряжение не менее 250 В, С2 — не менее 350 В. Если использовать конденсаторы КБГ, МБГ-4, то напряжение соответствует номиналу, указанному на маркировке, а конденсаторы МБГП, МБГО при включении в цепь переменного тока должны иметь примерно двукратный запас по напряжению. Резистор R1 должен быть рассчитан на ток до ЗА, т.е. на мощность около 700 Вт (наматывается никелево-хромовой проволокой диаметром 1,3…1,5 мм на фарфоровой трубке с передвигающейся скобой, позволяющей получать нужное сопротивление для разных мощностей двигателя). Резистор должен быть защищен от перегрева, огражден от других элементов, токоведущих частей, от прикосновения людей. Металлическое шасси корпуса необходимо заземлить.

Сечение магнитопровода дросселя S=16…18cm2, диаметр провода d=l,3…1,5 мм, общее число витков W=600…700. Форма магнитопровода и марка стали — любые, главное — предусмотреть воздушный зазор (а следовательно, возможность менять индуктивное сопротивление), которое устанавливается винтами (рис.6). Для устранения сильного дребезжания дросселя между Ш-об-разными половинами магнитопровода прокладывается деревянный брусок и зажимается винтами. В качестве дросселя подходят силовые трансформаторы от ламповых цветных телевизоров мощностью 270…450 Вт. Вся обмотка дросселя выполняется в виде одной катушки с тремя секциями и четырьмя выводами. Если использовать сердечник с постоянным воздушным зазором, придется изготовить пробную катушку без промежуточных отводов, собрать дроссель с примерным зазором, включить в сеть и измерить XL. Затем для подгонки полученного значения к требуемому. XL нужно отмотать или домотать несколько витков. Выяснив необходимое число витков, мотают необходимую катушку, разделив каркас на секции в отношении W1:W2:W3=1:1:2. Так, если общее число витков равно 600, то Wl =W2= 150, a W3=300. Чтобы увеличить выходную мощность преобразователя и избежать при этом несимметрии напряжений, нужно изменить значения XL, Rl, Cl, С2, которые рассчитываются из тех соображений, что токи в фазах А, В и С должны быть равны при номинальной нагрузке на вал двигателя. В режимах недогрузки двигателя несимметрия напряжений фаз не опасна, если наибольший из токов фаз не превышает номинальный ток двигателя. Пересчет параметров преобразователя на другую мощность производится по формулам:

С1=80Р;
С2=40Р;
Rl = 140/P;
XL = 110/P,
W=600/ Р,
S=16P,
d=1,4P;

где P — мощность преобразователя в киловаттах, в то время как паспортная мощность двигателя — это его мощность на валу. Если коэффициент полезного действия двигателя неизвестен, его можно брать в среднем 75…80%.

Источник: Радиолюбитель 3’1996

Трехфазный двигатель в однофазной сети

4.1/5 — Оценок: 85

Расчет фазосдвигающего конденсатора — www.itieffe.com

C спиртовой конденсатор фазового сдвига

C спиртовой конденсатор фазового сдвига

Работа трехфазного асинхронного двигателя происходит за счет подачи питания трехфазным током, которые не совпадают по фазе друг с другом на 120 °

Можно запитать один и тот же двигатель однофазным током n и в случаях, когда требуемая мощность не составляет 100% (и она не превышает определенные мощности) через фазовый конденсатор

Эффективность не будет высокой, поскольку полученный фазовый сдвиг не является оптимальным.

Однако он может применяться для различных целей: электронасосы, центробежные и винтовые вентиляторы, дрели и для всех тех машин с малой мощностью и не требующих высоких пусковых токов.

В большинстве случаев используется соединение треугольником, подходящее для трехфазного двигателя 220–380 В с питанием от однофазного 220 В.

На следующем рисунке показаны соединения для трехфазных асинхронных двигателей с однофазным питанием со звездой и треугольником и с вращением по и против часовой стрелки.

треугольник звезды

Конденсатор производит фазовый сдвиг, необходимый для создания вращающегося магнитного поля внутри двигателя

Величина фазового сдвига является результатом задействованной емкости и тока, по этой причине фазовый сдвиг никогда не может быть оптимальным, он меняется в зависимости от нагрузки и всегда будет компромиссным

Двигатель с таким питанием никогда не сможет обеспечить номинальную мощность, при рассчитанном здесь значении мощность снижается до 60-70% и является компромиссом для работы с ограниченными и средними нагрузками

Наивысший пусковой момент для однофазного двигателя достигается, когда задержка, которую мы получаем с нашим конденсатором, составляет 90 °

В случаях, когда нагрузка всегда высока, можно увеличить мощность для получения большей мощности, но будьте осторожны, в этом случае он не должен работать без нагрузки или с небольшими нагрузками, вы рискуете сжечь двигатель

Неверно думать, что с большим конденсатором он получает больше мощности, даже сбой может возникнуть у пользователя

Наибольшее ухудшение этого типа соединения происходит в фазе пуска, доступный крутящий момент составляет 30-40% от крутящего момента, достигаемого при обычном питании двигателя

Предупреждения

Помните, что в этом конкретном приложении конденсатор подвержен воздействию высоких токов и повторяющихся инверсий полярности, если он не подходит для выполняемой работы, он может взорваться.

Используйте только неполяризованные конденсаторы с максимальным рабочим напряжением на 15-20% выше, чем у источника питания двигателя, и рассчитанные на переменный ток

переменного тока — преобразование из однофазного в трехфазное

Я понимаю, что этот вопрос означает, что вы пытаетесь запустить трехфазный двигатель от однофазной сети.Если вы пытаетесь запустить двигатель непосредственно от сети переменного тока, задействованные фазовые углы затруднят запуск двигателя, что является одной из причин, по которой в первую очередь существует трехфазное питание. По этой причине однофазные двигатели обычно имеют пусковые крышки. Это похоже на то, что вы описываете.

Простой ответ на ваш вопрос заключается в том, что для получения трехфазного переменного тока из однофазного переменного тока вам необходимо преобразовать однофазную линию переменного тока в постоянный ток, а затем пропустить постоянный ток обратно через инвертор, чтобы получить управляемый трехфазный переменный ток.Существуют и другие электронные подходы, но они менее распространены в моем (ограниченном) опыте. Есть также механические подходы, которые могут быть более удобными, если у вас есть детали.

Я бы посоветовал использовать привод для работы вашего трехфазного двигателя. Типичные трехфазные приводы с регулируемой частотой — это именно то, что я описал выше: выпрямитель, за которым следует инвертор. Я не могу говорить о том, что есть на рынке в данном классе мощности, но более крупные трехфазные приводы обычно имеют клеммы для входа трехфазной сети переменного тока, шины постоянного тока и выхода трехфазного двигателя.Если у вас есть эти терминалы, у вас есть два варианта.

Один предназначен для подачи однофазного переменного тока через трехфазный вход привода. Если напряжения правильные, привод должен работать нормально. Предостережение в том, что вам придется несколько снизить мощность привода. Входные диоды рассчитаны исходя из предположения, что нагрузка привода с постоянной мощностью будет распределена между тремя ветвями выпрямителя. Если вы распределите ту же нагрузку всего на две ножки, эти диоды станут более горячими. Конденсаторы внутренней шины также нагреваются, потому что без третьей фазы они будут видеть больше пульсаций тока.Обратитесь к производителю привода за информацией о снижении номинальных характеристик.

Если у вашего привода есть клеммы шины постоянного тока, другой вариант — пропустить его внутренний выпрямитель и использовать внешний. Исправьте однофазный переменный ток, затем используйте этот постоянный ток в качестве входа для привода. Это позволит вам избежать снижения характеристик привода. Моя компания делает что-то именно для этой цели, хотя ее диапазон мощности может быть больше, чем это рентабельно для вашего приложения. Вам придется оценить оба варианта, чтобы узнать наверняка. Прочтите это для более подробной информации.

Пытаюсь подобрать рабочие конденсаторы для моего вращающегося фазового преобразователя. Получение странных результатов

Этот тип вращающегося фазового преобразователя двигателя холостого хода производит 3 выходных клеммы из двух входных клемм. Назовем два входа L1 и L2, которые могут быть + 120 В и -120 В (сдвиг по фазе на 180 градусов) или 120 В и нейтраль. Из ваших заметок кажется, что вы используете 120 В и нейтраль. Однако я обычно видел, как это используется для создания трехфазной сети на 240 или 208 вольт из цепи на 240 вольт.

Назовем эти три выхода A, B и C. A равен L1 и подключен к одной клемме на холостом двигателе. Точно так же B равен L2 и подключен к другому выводу на холостом двигателе. А C — третий вывод на холостом двигателе. Если вы раскрутите холостой двигатель и подключите питание, он продолжит работать от однофазного источника питания. Другой вариант — на мгновение подключить пусковой конденсатор через A-C или B-C, чтобы двигатель вращался, а затем удалить пусковой конденсатор.

Когда двигатель работает в таком режиме на холостом ходу, ножка C будет производить напряжение, индуцированное магнитными полями во вращающемся двигателе.

Теперь рассмотрим два способа измерения напряжений: 1) вы можете измерять напряжения на A, B и C относительно земли, или 2) вы можете измерять напряжения между фазами A-B, B-C, A-C. Первые я назову фазными напряжениями, а вторые — межфазными напряжениями.

Фазные напряжения будут A = L1 = 120 В переменного тока, среднеквадратичное значение B = L2 = 120 В переменного тока, среднеквадратичное значение C будет немного меньше 240 В переменного тока RMS. Типичное значение будет ~ 85-90% от удвоенных напряжений L1 и L2 или что-то порядка 210 вольт.Если вы посмотрите на них на трехканальном осциллографе, вы увидите, что L1 и L2 сдвинуты по фазе на 180 градусов (как и до того, как вы подключили двигатель; в конце концов, вы крошечный по сравнению с электросетью). А C будет довольно близко к середине между A и B, но с удвоенной амплитудой. Таким образом, C находится примерно на 90 градусов от A и B.

Междуфазные напряжения — это то, что происходит, когда вы берете разницу между этими синусоидальными волнами фазного напряжения. A-B будет 240 В переменного тока RMS B-C будет ~ 230 В переменного тока RMS A-C будет ~ 230 В переменного тока RMS Так что это похоже на 3 фазы.И он трехфазный, но не при разнесении 120 градусов, а скорее на 90, 180 и 270 градусов.

Это почти все. Подключите еще один трехфазный асинхронный двигатель к ABC, и он будет вращать и производить крутящий момент и запускать ваш фрезерный станок, токарный или шлифовальный станок и т. Д. Но, поскольку мощность не равна напряжению, трехфазный разделенный на 120 градусов двигатель выиграл не работает так хорошо, как указано в технических характеристиках двигателя. Вам нужно немного снизить мощность двигателя, чтобы компенсировать 2 вещи: плохие фазовые углы и неравные фазные напряжения.

Вы можете несколько компенсировать неравные фазные напряжения, добавив рабочие конденсаторы между A-C и B-C. Они проведут дополнительный ток к С-образной ветви и помогут повысить эту слабую ветвь до номинального напряжения. Если вы правильно выберете колпачки, вы сможете добиться идеального результата, но эти значения будут зависеть от нагрузки, а именно от размера фрезы, которую вы вращаете на фрезерном станке, и от того, насколько глубоко и быстро вы режете. Перемешивать конденсаторы для каждого разреза непрактично, и снижение номинальных характеристик не так важно, если двигатель слегка нагружен, поэтому обычно вы выбираете размеры рабочего конденсатора в соответствии с большой нагрузкой.

Компенсировать фазовые углы 90, 180, 270 в сторону 120, 240, 360 сложнее, и я никогда не видел этого. Но в принципе вы можете добавить LC-цепь в одну из входных ветвей, например, между L2 и B. Вы бы настроили этот LC так, чтобы получить отношение 120 градусов между A и B, но опять же, это будет зависеть от нагрузки. И вам понадобится огромный индуктор, размером с ваш холостый + нагрузочный электродвигатели. Поэтому, прежде чем пойти по этому пути, вы должны построить фазовый преобразователь двигатель-генератор или просто купить частотно-регулируемый привод, который синтезирует выходную трехфазную мощность из выпрямленной входной мощности.

1,8 Как рассчитать конденсатор для схемы Штейнмеца? | 1. Алюминиевые электродвигатели переменного тока | Часто задаваемые вопросы

Схема Штейнмеца — это метод использования трехфазных двигателей, соединенных звездой или треугольником, с однофазным переменным током; это соединение должно соответствовать сетевому напряжению, например, в Европе обычно 230 В. Рабочий конденсатор может быть металлическим бумажным конденсатором согласно DIN EN 60252-1 (VDE 0560-8: 2011-10), который подключается к третьему выводу двигателя и к фазному проводу или к нейтральному проводу в зависимости от направления вращения. желанный.Если конденсатор подключен к фазному проводу, двигатель будет вращаться по часовой стрелке; подключение конденсатора к нейтральному проводу заставит двигатель вращаться против часовой стрелки. В различных профессиональных учебниках и форумах, ссылающихся на стандарт DIN 48501, который был отменен несколько лет назад, рекомендуется использовать емкость примерно 70 мФ на кВт номинальной выходной мощности двигателя при рабочем напряжении 230 В. Формула для расчета рабочего конденсатора выглядит следующим образом: где C — емкость, P — номинальная мощность, U — номинальное напряжение двигателя, где — угловая частота, а

— угловая частота.

• Соединение треугольником — направление вращения обратное

• Конденсатор запуска двигателя

фаза. Однако это даст сдвиг фазы менее 90 ° вместо 120 ° на второй обмотке двигателя.Это означает, что конденсатор создает только эллиптическое вращающееся магнитное поле, которого, однако, достаточно для создания пускового момента, чтобы двигатель мог запускаться самостоятельно. ^[2] Недостатком является то, что двигатель работает в эллиптическом режиме. В схеме Штейнмеца двигатель может быть подключен по схеме треугольник или Y, в зависимости от напряжения на клеммах катушки. В схеме Штейнмеца предпочтительно использовать соединение треугольником. Конденсатор и катушка вместе образуют последовательный резонансный контур.Во время работы на конденсаторе создается пиковое напряжение до 330 В, когда линейное напряжение составляет 230 В. Чтобы предотвратить разрушение конденсатора, он должен быть рассчитан на максимальное пиковое напряжение. Поскольку конденсаторы из металлической бумаги со временем стареют, добавляется запас прочности от 70 до 80 В. Следовательно, когда напряжение в сети составляет 230 В, используется конденсатор с выдерживаемым диэлектрическим напряжением не менее 400 В. Из-за конденсатора сила тока в каждой катушке будет разной.Пусковой ток зависит от требуемого крутящего момента и во много раз превышает номинальный ток. Поскольку во время работы мощных двигателей, подключенных к однофазной сети, существует высокая однофазная нагрузка, максимально допустимая мощность подключенного двигателя Steinmetz составляет от 1,5 кВт до 2 кВт в зависимости от энергокомпании.

Как запустить трехфазный двигатель от однофазного источника питания

Как запустить трехфазный двигатель от однофазного источника питания:

В наше время количество электродвигателей увеличивается как угодно.Основная причина в том, что, кроме электроэнергии, вся энергия является гораздо более дорогостоящим примером: дизельное топливо. Для всей нашей сельскохозяйственной линейки мы используем трехфазное питание. В Индии для нужд сельского хозяйства правительство предлагает 12-часовую бесплатную подачу электроэнергии.

Оставшиеся 12 часов электрическая панель отключила подачу электроэнергии, а это значит, что они отключили одну фазу через GOS (групповые рабочие переключатели). В то же время, 12 часов недостаточно, чтобы залить водой наши сельскохозяйственные угодья.

Итак, нам нужно запустить один и тот же трехфазный двигатель на двух доступных фазах.В этой статье мы увидим, как запустить трехфазный двигатель на однофазном. Давай начнем.

Стартер для сельскохозяйственных погружных насосов

Как правило, это действие может быть выполнено путем установки статических преобразователей фазы. Преобразователи статической фазы — это пусковое устройство для трехфазных двигателей от однофазного питания. Статический фазовый преобразователь фактически не вырабатывает трехфазную мощность непрерывно.

Вместо этого он генерирует фазовый сдвиг через конденсатор, который позволяет смещать напряжение во времени от его родительского напряжения.В результате получается напряжение, отличное от двух однофазных линий. Если конденсатор вырабатывает достаточный электрический ток, двигатель будет работать.

Выходное напряжение конденсатора

После запуска трехфазного двигателя схема статического фазового преобразователя отключается. Единственным фактом здесь является то, что двигатель непрерывно работает от одной фазы, а две обмотки получают активную мощность, так что полезная мощность двигателя обычно уменьшается на 2/3 ^или от его номинальной мощности.

Пример: если вы планируете использовать трехфазный двигатель мощностью 5 л.с. в однофазном режиме, то общая выходная мощность двигателя будет снижена до 3,3 л.с. Если вы приложите дополнительные нагрузки к тому же двигателю, обмотка двигателя будет потреблять большой ток. Чтобы избежать этого, вы можете выбрать двигатель с диапазоном на одну ступень выше.

См. Также:

Конструкция конденсатора для трехфазного двигателя на однофазном источнике питания:

Как свойство асинхронного двигателя, который потребляет высокий пусковой ток (почему?) (В 4-6 раз превышающий его ток полной нагрузки), поэтому нам нужен конденсатор высокой емкости на несколько секунд для быстрого запуска двигателя.Статический преобразователь фазы состоит из двух конденсаторов. Один из них — пусковой конденсатор, а другой — рабочие конденсаторы.

Пусковой конденсатор требуется только для запуска двигателя, и рабочий конденсатор будет стоять в цепи. Более того, регулировка этих конденсаторов для выравнивания токов, измеренных в трех фазах, позволяет получить наиболее эффективную машину.

Пусковой конденсатор должен быть в 4-5 раз больше, чем рабочий конденсатор, чтобы соответствовать высокому пусковому току асинхронного двигателя.

Пусковой конденсатор = 50-100 мкФ / л.с. Рабочие конденсаторы = 12-16 мкФ / л.

Здесь Конденсатор подает синтетическую фазу примерно на полпути на 90 градусов между выводами однофазного источника питания на 180 градусов для запуска. Во время работы двигатель генерирует приблизительно стандартные 3-φ, как показано на рисунке ниже.

Примечание. Двигатель следует подключать по схеме треугольник, так как одна обмотка двигателя получает полное напряжение. Поэтому, если вы планируете использовать трехфазный двигатель от однофазного, рекомендуется подключение по схеме треугольника.

Ограничение статических фазовых преобразователей:

• Выходная мощность ограничена 2/3 ^-го проектной мощности
• Не подходит для двигателя, работающего постоянно, может использоваться временно
• Сокращает срок службы двигателя из-за постоянной нагрузки двух обмоток на одну фазу.

Работа трехфазного двигателя от однофазного источника питания:

См. Также:

Фазовый сдвиг

• Изучив этот раздел, вы сможете описать:
• • Фазовый сдвиг в общих компонентах переменного тока.

Рис. 5.1.1 Сопротивление в цепях переменного тока

Сопротивление в цепях переменного тока

В чисто резистивных цепях ток и напряжение изменяются одинаково и одновременно, как описано в Модуле 4.1. Это соотношение верно независимо от того, является ли приложенное напряжение постоянным или переменным. Основное отличие цепей переменного тока состоит в том, что напряжение продолжает изменяться в зависимости от формы входной волны.Когда синусоидальное напряжение подается на чисто резистивную цепь, возникает синусоидальный (синусоидальный) ток. Обе формы сигнала одновременно достигают своих пиковых значений и одновременно проходят через ноль. Поэтому говорят, что напряжение и ток в чисто резистивной цепи находятся «В ФАЗЕ» друг с другом.

Рис. 5.1.2 Индуктивность в цепях переменного тока

Индуктивность в цепях переменного тока

В чисто индуктивной цепи формы сигналов напряжения и тока не совпадают по фазе.Индуктивность препятствует изменению тока из-за эффекта обратной ЭДС. Это приводит к тому, что ток достигает своего пикового значения через некоторое время после напряжения. Значит, в индуктивной цепи ток «ЗАПАДАЕТ» по напряжению.

В цепях постоянного тока ток в конечном итоге устанавливается до значения установившегося состояния, а период изменения до установившегося состояния зависит от постоянной времени (т. Е. Значений компонентов) цепи. Однако в цепи переменного тока, поскольку напряжение постоянно изменяется, ток также продолжает изменяться, а в чисто индуктивной цепи пиковые значения тока возникают на четверть цикла (90 °) после значений напряжения.

В цепи, содержащей как индуктивность, так и сопротивление, что обычно имеет место, поскольку индуктор (катушка с проволокой) будет иметь некоторое внутреннее сопротивление, ток будет отставать от напряжения на величину от практически 0 ° (почти чистое сопротивление) до почти −90 ° (почти чистая индуктивность). Поскольку напряжение и ток больше не повышаются и не падают вместе, в цепи происходит «СДВИГ ФАЗЫ».

Рис. 5.1.3 Емкость в цепях переменного тока

Емкость в цепях переменного тока

Capacitance имеет свойство задерживать изменения напряжения, как описано в Модуле 4.3. То есть приложенное напряжение достигает установившегося состояния только через время, определяемое постоянной времени. В цепях переменного тока напряжение и ток изменяются непрерывно, а в чисто емкостной цепи переменного тока пиковое значение формы волны напряжения происходит через четверть цикла после пикового значения тока. Поэтому в конденсаторе происходит фазовый сдвиг, величина фазового сдвига между напряжением и током составляет + 90 ° для чисто емкостной цепи, где ток ОПРЕДЕЛЯЕТ напряжение. Противоположный фазовый сдвиг в индуктивной цепи.

Очень ГРАЖДАНСКИЕ отношения

Один из способов запомнить эти отношения тока / напряжения (I / V) в конденсаторах (C) и индукторах (L) — это рассмотреть позиции букв в слове CIVIL. Первые три буквы CIV указывают, что в конденсаторе (C) V отстает (идет после) I, а последние три буквы VIL указывают, что I отстает (идет после) V в катушке индуктивности (L).

Трехфазный источник

— обзор

7.2.3 Метод модуляции прямого матричного преобразователя

В этом разделе представлена ​​матрица рабочего цикла для управления каждым переключателем трехфазного прямого матричного преобразователя и метод модуляции трехфазного преобразователя. будет описан преобразователь прямой матрицы, использующий матрицу рабочего цикла.Напряжение на входе и ток на выходе прямого матричного преобразователя даны как независимые переменные в формуле. (7.12).

(7.12) vi = vsavsbvsc = Vimcosωitcosωit − 2π / 3cosωit + 2π / 3, io = ioAioBioC = Iomcosωot − ϕocosωot − ϕo − 2π / 3cosωot − ϕo + 2π / 3.

В этом случае предположим, что операция генерирует выходное фазное напряжение и входной фазный ток в формуле. (7.13) контролем.

(7,13) vo = voAvoBvoC = Vomcosωotcosωot − 2π / 3cosωot + 2π / 3, ii = isaisbisc = Iimcosωit − ϕicosωit − ϕi − 2π / 3cosωit − ϕi + 2π / 3,

где cos ( 9027 ) и cos ( ϕ _i ) — коэффициенты мощности нагрузки и входного каскада соответственно, а ω _i и ω _o — входная и выходная угловые частоты соответственно.Опорный потенциал выходного фазного напряжения v _oA , v _oB и v _oC является нейтральной точкой трехфазного источника напряжения входного каскада, как показано на рис. 7.3 .

Входная мощность прямого матричного преобразователя должна быть равна выходной мощности. Следовательно, уравнение. (7.14) определяется из v _i ^T i _i = v _o ^T i _o .

(7,14) VimIimcosϕi = VomIomcosϕo.

Когда коэффициент усиления по напряжению прямого матричного преобразователя определяется как q = V _om / V _im , Eq. (7.15) определяется как

(7.15) Vom = qVim, Iim = qIomcosϕocosϕi.

Когда уравнения. (7.12), (7.13) подставляются в уравнение. (7.10) матрица заполнения T , которая удовлетворяет ограниченному условию продолжительности включения, как в уравнении. (7.11) рассчитывается с использованием уравнения. (7.16).

(7.16) T = dAadAbdAcdBadBbdBcdCadCbdCc = p13d1d2d3d3d1d2d2d3d1 + p23d1’d2’d3’d2’d3’d1’d3’d1’d2 ‘,

где d

, d ₁ ‘, d ₂ ‘ и d ₃ ‘выражены в уравнении. (7.17).

(7.17) d1 = 1 + 2qcosω1t, d2 = 1 + 2qcosω1t + 2π3, d3 = 1 + 2qcosω1t − 2π3, d1 ′ = 1 + 2qcosω2t, d2 ′ = 1 + 2qcosω2t − 2π3, d3 ′ = 1 + 2qcosω2t + 2π3,

, где ω ₁ и ω ₂ составляют ω _o — ω _i и ω _o + ω i , соответственно, p ₁ и p ₂ — это переменные управления коэффициентом мощности в положительном и отрицательном направлении, соответственно, которые выражены в формуле.(7.18).

(7,18) p1 = 121 + p, p2 = 121 − p, p = tanϕitanϕo.

Из уравнения. (7.18), p ₁ + p ₂ = 1 и p ₁ — p ₂ = p . Кроме того, p — это коэффициент передачи фазы между входом и выходом прямого матричного преобразователя. Среди переменных, которые определяют p , ϕ _o определяется характеристиками нагрузки, а ϕ _i определяется желаемым значением команды.

Если входной каскад матричного преобразователя работает с единичным коэффициентом мощности ( ϕ _i = 0), уравнение. (7.16) можно просто переписать, как это дает Ур. (7.19).

(7,19) djk = 131 + 2vojvskVim2j = ABCk = abc.

На рис. 7.10 показан диапазон значений трехфазного входного напряжения источника и выходного фазного напряжения прямого матричного преобразователя. Трехфазное выходное фазное напряжение не может выходить за пределы диапазона входного фазного напряжения, поскольку выходное фазное напряжение прямого матричного преобразователя синтезируется из входного напряжения.Следовательно, максимальная величина выходного фазного напряжения ограничена 50% от входного фазного напряжения. Другими словами, максимальное значение параметра управления q составляет 0,5 в матрице заполнения уравнения. (7.16).

Рис. 7.10. Входное напряжение и выходное фазное напряжение ( q _макс. = 0,5).

На рис. 7.11 показан способ получения большего выходного фазного напряжения, чем выходное фазное напряжение на рис. 7.10, путем добавления синфазного напряжения к выходному фазному напряжению по формуле.(7.13). Как упоминалось ранее, синфазное напряжение, приложенное к выходному фазному напряжению, не влияет на линейное напряжение выходного каскада прямого матричного преобразователя, поскольку опорные потенциалы выходного фазного напряжения v _oA , v _oB и v _oC являются нейтральными точками трехфазного источника напряжения входного каскада.

Рис. 7.11. Входное напряжение и выходное фазное напряжение ( q _макс. = 0.866) с использованием синфазного напряжения в модуляции.

Следовательно, фазные напряжения на выходе выражаются в формуле. (7.20) как

(7.20) vo = voAvoBvoC = Vomcosωot + vcmtcosωot − 2π / 3 + vcmtcosωot + 2π / 3 + vcmt,

, где v _cm — синфазное напряжение, выраженное в уравнении . (7.21) как

(7.21) vcmt = −16cos3ωot + 36cos3ωit.

В результате максимальное значение q увеличивается до √ 3/2 (= 0,866). Дополнительно q _max = 0.866 — это уникальная характеристика прямого матричного преобразователя, которая определяется независимо от метода модуляции управления прямого матричного преобразователя.

Если выходное фазное напряжение уравнения. (7.20) вместо уравнения. (7.13) окончательное решение обычно выражается комплексным уравнением, полученным с помощью оптимального метода Вентурини. Кроме того, этот метод необходим для многих расчетов в реальном приложении. Однако, если входной каскад прямого матричного преобразователя работает с единичным коэффициентом мощности ( ϕ _i = 0), окончательное решение может быть легко реализовано, как показано в уравнении.(7.22).

(7.22) djk = 131 + 2vojvskVim2 + 4q33sinωit + βksin3ωit, j = A, B, C, k = a, b, c, βa = 0, βb = −2π / 3, βc = 2π / 3.

В зависимости от оптимального анализа метода Вентурини, соотношение между передаточным отношением фазы на входе и выходе p прямого матричного преобразователя и коэффициентом усиления по напряжению q выбирается из уравнения. (7.23).

(7,23) 2qp⋅1 − signλ3 + sgnλ3≤1,

, где λ и sgn ( λ ) выражаются следующим образом в уравнении. (7.24).

(7.24) λ = 2q31 − p, signλ = 1, λ≥0−1, λ <0.

На рис. 7.12 показано изменение максимального усиления по напряжению q _max в зависимости от значения p . Если p управляется для управления коэффициентом мощности входного каскада прямого матричного преобразователя, необходимо соблюдать осторожность, поскольку максимальное усиление напряжения q _max изменяется, как показано на рис. 7.12.

Рис. 7.12. Максимальное усиление напряжения q _max в зависимости от значения p .

Если требуется, чтобы q _max было> 0,5, диапазон p должен быть ограничен в диапазоне — 1 < p <1. Кроме того, в диапазоне - 1 < p <1, диапазон регулировки угла коэффициента мощности входного каскада ограничен как - | ϕ _o | < ϕ _i <| ϕ _o | из уравнения. (7.18).

На рис. 7.13 показан пример метода, который генерирует стробирующие сигналы, которые являются функцией присутствия переключателя ( S _jk ), с использованием каждого матричного элемента ( d _jk ) матрицы заполнения . Т преобразователя матриц.Стробирующие сигналы переключателей S _Aa , S _Ab и S _Ac , подключенных к выходному каскаду фазы A, определяются путем сравнения несущего сигнала v _tri треугольного форма с d _Aa и ( d _Aa + d _Ab ) мгновенно. Кроме того, они выражаются следующим образом в формуле. (7.25):

Рис. 7.13. Формирование стробирующих сигналов из дежурного сигнала (переключение фазы А).

(7.25) sAasAbsAc = 100,0≤vtri

где s _ij = 0 представляет состояние выключения переключателя и s _ij = 1 представляет состояние включения.