Einphasenanschluss eines Drehstrommotors

Induktionsmotoren sind aufgrund der relativ einfachen Konstruktion, der guten Leistung und der einfachen Steuerung in der Industrie weit verbreitet.

Solche Geräte fallen oft in die Hände eines Heimmeisters und verbinden mit einem Wissen über die Grundlagen der Elektrotechnik einen solchen Elektromotor mit einem einphasigen 220-Volt-Netz. Am häufigsten wird es für Schmirgel, Holzverarbeitung, Maserung und andere einfache Arbeiten verwendet.

Selbst bei einzelnen Industriemaschinen und Antrieben mit Antrieben gibt es Muster verschiedener Motoren, die in einer oder drei Phasen betrieben werden können.

Meistens verwenden sie einen Kondensatorstart als den einfachsten und akzeptabelsten, obwohl dies nicht die einzige Methode ist, die den kompetentesten Elektrikern bekannt ist.

Das Funktionsprinzip eines Drehstrommotors

Industrielle asynchrone elektrische Geräte mit 0,4-kV-Systemen sind mit drei Statorwicklungen erhältlich. An sie werden Spannungen angelegt, die um einen Winkel von 120 Grad verschoben sind und Ströme ähnlicher Form verursachen.

Um den Elektromotor zu starten, werden die Ströme so gerichtet, dass sie ein insgesamt rotierendes elektromagnetisches Feld erzeugen, das optimal auf den Rotor wirkt.

Das für diese Zwecke verwendete Stator-Design wird dargestellt durch:

1. Gehäuse;

2. Kernmagnetkern mit drei darin verlegten Wicklungen;

3. Terminalanschlüsse.

In der üblichen Version werden die isolierten Drähte der Wicklungen aufgrund der Installation von Steckbrücken zwischen den Anschlussschrauben nach dem Sternschema zusammengebaut. Zusätzlich zu dieser Methode gibt es auch eine Verbindung, die als Dreieck bezeichnet wird.

In beiden Fällen wird die Richtung der Wicklungen zugewiesen: Anfang und Ende der Installationsmethode - Wicklung während der Herstellung.

Die Wicklungen sind mit den arabischen Ziffern 1, 2, 3 nummeriert. Ihre Enden sind mit K1, K2, K3 und dem Anfang - H1, H2, H3 - gekennzeichnet. Für bestimmte Motortypen kann diese Kennzeichnungsmethode geändert werden, z. B. C1, C2, C3 und C4, C5, C6 oder andere Symbole, oder sie werden überhaupt nicht verwendet.

Richtig angebrachte Kennzeichnung vereinfacht den Anschluss von Stromkabeln. Bei der Erzeugung einer symmetrischen Spannungsanordnung an den Wicklungen wird die Erzeugung von Nennströmen sichergestellt, die einen optimalen Betrieb des Elektromotors gewährleisten. In diesem Fall entspricht ihre Form in den Wicklungen vollständig der angelegten Spannung und wiederholt sie ohne Verzerrung.

Natürlich sollte verstanden werden, dass dies eine rein theoretische Aussage ist, da in der Praxis die Ströme verschiedene Widerstände überwinden, die leicht abweichen.

Die visuelle Wahrnehmung der Prozesse hilft bei der Abbildung von Vektorgrößen auf der komplexen Ebene. Für einen Drehstrommotor sind die Ströme in den Wicklungen, die durch die angelegte symmetrische Spannung erzeugt werden, wie folgt dargestellt.

Wenn der Elektromotor von einem Spannungssystem mit drei gleichmäßig beabstandeten Winkeln und Vektoren gleicher Größe angetrieben wird, fließen in den Wicklungen die gleichen symmetrischen Ströme.

Jedes von ihnen bildet ein elektromagnetisches Feld, dessen Induktionskraft sein eigenes Magnetfeld in der Rotorwicklung induziert. Durch die komplexe Wechselwirkung der drei Felder des Stators mit dem Rotorfeld wird dessen Drehbewegung erzeugt, und die Erzeugung einer maximalen mechanischen Leistung, die den Rotor dreht, wird sichergestellt.

Prinzipien zum Anschließen einer einphasigen Spannung an einen Drehstrommotor

Für die vollständige Verbindung mit drei identischen Statorwicklungen, die durch einen Winkel von 120 Grad voneinander getrennt sind, fehlen zwei Spannungsvektoren, von denen nur einer vorhanden ist.

Sie können es in nur einer Wicklung anwenden und den Rotor drehen lassen. Ein effektiver Einsatz eines solchen Motors funktioniert jedoch nicht.Es wird eine sehr geringe Ausgangsleistung auf der Welle haben.

Daher tritt das Problem auf, diese Phase so zu verbinden, dass ein symmetrisches Stromsystem in verschiedenen Wicklungen entsteht. Mit anderen Worten wird ein einphasiger zu einem dreiphasigen Spannungswandler benötigt. Ein ähnliches Problem wird mit verschiedenen Methoden gelöst.

Wenn wir die komplexen Schemata moderner Wechselrichterinstallationen verwerfen, können wir die folgenden gängigen Methoden implementieren:

1. Verwendung des Kondensatorstarts;

2. die Verwendung von Drosseln, induktiven Widerständen;

3. die Erzeugung verschiedener Strömungsrichtungen in den Wicklungen;

4. Eine kombinierte Methode mit Ausgleich von Phasenwiderständen zur Bildung gleicher Amplituden bei den Strömen.

Untersuchen Sie kurz diese Prinzipien.

Stromabweichung beim Durchgang durch eine Kapazität

Der am weitesten verbreitete Kondensatorstart, der es ermöglicht, den Strom in einer der Wicklungen durch Anschließen des kapazitiven Widerstands umzuleiten, wenn Strom vor dem Strom aus dem Vektor der angelegten Spannung um 90 Grad erzeugt wird.

Als Kondensatoren werden üblicherweise Metall-Papier-Konstruktionen der Serien MBGO, MBGP, KBG und dergleichen verwendet. Elektrolyte sind nicht zum Durchleiten von Wechselstrom geeignet, explodieren schnell und die Schemata für ihre Verwendung sind komplex und von geringer Zuverlässigkeit.

In dieser Schaltung unterscheidet sich der Strom im Winkel vom Nennwert. Es weicht nur um 90 Grad ab und erreicht 30 nicht^über (120-90=30).

Stromabweichung beim Durchgang durch Induktivität

Die Situation ist ähnlich wie in der vorherigen. Nur hier bleibt der Strom um die gleichen 90 Grad hinter der Spannung zurück, und es fehlen dreißig. Außerdem ist der Aufbau des Induktors nicht so einfach wie der eines Kondensators. Es muss berechnet, zusammengebaut und an die individuellen Bedingungen angepasst werden. Diese Methode ist nicht weit verbreitet.

Bei Verwendung von Kondensatoren oder Drosseln erreichen die Ströme in den Motorwicklungen nicht den erforderlichen Winkel im 30-Grad-Sektor, der im Bild rot dargestellt ist, was bereits zu erhöhten Energieverlusten führt. Aber du musst es ertragen.

Sie stören die Erzeugung einer gleichmäßigen Verteilung der Induktionskräfte und erzeugen eine Bremswirkung. Es ist schwierig, seine Wirkung genau zu bewerten, aber mit einem einfachen Ansatz zum Teilen der Winkel wird ein (25/120 = 1/4) Verlust von 25% erhalten. Ist es jedoch möglich, so zu denken?

Stromabweichung durch Anlegen einer Verpolungsspannung

In der Sternschaltung ist es üblich, einen Phasenspannungsdraht an den Eingang der Wicklung und einen Neutralleiter an dessen Ende anzuschließen.

Wenn zwei durch 120 getrennt sind^über Phase, um die gleiche Spannung anzulegen, aber um sie zu trennen, und in der zweiten, um die Polarität umzukehren, verschieben sich die Ströme im Winkel relativ zueinander. Sie bilden elektromagnetische Felder in verschiedenen Richtungen, die sich auf die erzeugte Leistung auswirken.

Nur mit dieser Methode wird die Winkelabweichung der Ströme um einen kleinen Wert erhalten - 30^über.

Diese Methode wird im Einzelfall angewendet.

Methoden zur komplexen Verwendung von Kondensatoren, Induktivitäten, Polaritätsumkehr von Wicklungen

Die ersten drei aufgeführten Methoden erlauben es nicht, eine optimal symmetrische Abweichung der Ströme in den Wicklungen zu erzeugen. Es gibt immer eine Schräglage im Winkel zum stationären Stromkreis, der für eine dreiphasige hochwertige Stromversorgung vorgesehen ist. Aufgrund dessen verringert die Bildung entgegengesetzter Momente, die die Förderung hemmen, die Effizienz.

Daher führten die Forscher zahlreiche Experimente durch, die auf verschiedenen Kombinationen dieser Methoden basierten, um einen Wandler zu schaffen, der den höchsten Wirkungsgrad des Dreiphasenmotors bietet. Diese Schemata mit einer detaillierten Analyse elektrischer Prozesse sind in der sonderpädagogischen Literatur aufgeführt. Ihr Studium erhöht den theoretischen Wissensstand, wird jedoch in der Praxis meist nur selten angewendet.

Ein gutes Bild der Verteilung der Ströme entsteht in der Schaltung, wenn:

1. Die Direktwicklungsphase wird auf eine Wicklung angewendet.

2. Die Spannung ist über einen Kondensator bzw. eine Induktivität mit der zweiten und dritten Wicklung verbunden.

3. Innerhalb der Wandlerschaltung werden die Amplituden der Ströme durch Auswahl von Reaktanzen mit Unwuchtkompensation durch aktive Widerstände ausgeglichen.

Ich möchte auf den dritten Punkt eingehen, auf den viele Elektriker keinen Wert legen. Schauen Sie sich einfach das folgende Bild an und ziehen Sie eine Schlussfolgerung über die Möglichkeit einer gleichmäßigen Drehung des Rotors bei symmetrischer Aufbringung von Kräften gleicher und unterschiedlicher Größe.

Mit der komplexen Methode können Sie ein ziemlich komplexes Schema erstellen. Es wird in der Praxis sehr selten angewendet. Eine der Optionen für die Implementierung eines 1-kW-Elektromotors ist unten dargestellt.

Um den Konverter herzustellen, müssen Sie eine komplizierte Drosselklappe erstellen. Dies erfordert Zeit und materielle Ressourcen.

Außerdem treten Schwierigkeiten bei der Suche nach dem Widerstand R1 auf, der mit Strömen von mehr als 3 Ampere arbeitet. Er muss:

• eine Leistung von mehr als 700 Watt haben;

• gut abkühlen lassen;

• zuverlässig von stromführenden Teilen isolieren.

Es gibt einige weitere technische Schwierigkeiten, die überwunden werden müssen, um einen solchen dreiphasigen Spannungswandler herzustellen. Es ist jedoch sehr vielseitig, ermöglicht den Anschluss von Motoren mit einer Leistung von bis zu 2,5 Kilowatt und gewährleistet deren stabilen Betrieb.

Das technische Problem des Anschlusses eines dreiphasigen Asynchronmotors an ein einphasiges Netzwerk wird also durch die Erstellung einer komplexen Wandlerschaltung gelöst. Eine praktische Anwendung fand er jedoch aus einem einfachen Grund nicht, den man nicht loswerden kann - dem übermäßigen Stromverbrauch des Konverters.

Die Leistung, die zur Erzeugung eines dreiphasigen Spannungskreises mit einer solchen Konstruktion aufgewendet wird, übersteigt mindestens das Eineinhalbfache des Bedarfs des Elektromotors selbst. Gleichzeitig sind die durch die Stromversorgungsverkabelung erzeugten Gesamtlasten mit der Arbeit alter Schweißgeräte vergleichbar.

Zur Freude der Stromverkäufer beginnt der Stromzähler sehr schnell, Geld von der Brieftasche des Hausmeisters auf das Konto der Energieversorgungsorganisation zu überweisen, und die Eigentümer mögen es überhaupt nicht. Infolgedessen erwies sich die komplizierte technische Lösung zur Schaffung eines guten Spannungswandlers für den praktischen Einsatz im Haushalt und auch in Industrieunternehmen als unnötig.

4 abschließende Schlussfolgerungen

1. Technisch ist es möglich, einen einphasigen Anschluss eines Drehstrommotors zu verwenden. Zu diesem Zweck wurden viele verschiedene Schaltkreise mit unterschiedlicher Elementbasis erstellt.

2. Es ist nicht praktikabel, diese Methode für den Langzeitbetrieb von Antrieben in Industriemaschinen und -mechanismen zu verwenden, da durch externe Prozesse große Energieverbrauchsverluste entstehen, die zu einer geringen Systemeffizienz und erhöhten Materialkosten führen.

3. Zu Hause kann das System verwendet werden, um kurzfristige Arbeiten an nicht reagierenden Mechanismen durchzuführen. Solche Geräte können lange arbeiten, gleichzeitig steigt jedoch die Bezahlung für Strom erheblich und die Leistung eines Arbeitsantriebs wird nicht bereitgestellt.

4. Für einen effizienten Betrieb eines Induktionsmotors ist es besser, ein vollständiges dreiphasiges Stromversorgungsnetz zu verwenden. Wenn dies nicht möglich ist, ist es besser, dieses Unternehmen aufzugeben und zu erwerben spezieller einphasiger Elektromotor angemessene Leistung.

Siehe auch zu diesem Thema:Typische Schemata zum Verbinden eines dreiphasigen mit einem einphasigen Netzwerk