Collegamento monofase di un motore trifase

I motori a induzione sono ampiamente utilizzati nell'industria grazie alla relativa semplicità di progettazione, buone prestazioni, facilità di controllo.

Tali dispositivi spesso cadono nelle mani di un padrone di casa e, usando la conoscenza delle basi dell'ingegneria elettrica, collega un tale motore elettrico per funzionare da una rete monofase a 220 volt. Molto spesso viene utilizzato per smeriglio, lavorazione del legno, macinazione del grano e altri lavori semplici.

Anche su singole macchine industriali e meccanismi con azionamenti ci sono campioni di vari motori che possono funzionare su una o tre fasi.

Molto spesso usano un avvio a condensatore, come il più semplice e accettabile, sebbene questo non sia l'unico metodo noto agli elettricisti più competenti.

Il principio di funzionamento di un motore trifase

Sono disponibili dispositivi elettrici industriali asincroni con sistemi da 0,4 kV con tre avvolgimenti di statore. Le tensioni sono applicate a loro, spostate di un angolo di 120 gradi e causando correnti di una forma simile.

Per avviare il motore elettrico, le correnti sono dirette in modo tale da creare un campo elettromagnetico rotante totale che agisce in modo ottimale sul rotore.

Il design dello statore utilizzato per questi scopi è rappresentato da:

1. alloggio;

2. un nucleo magnetico con tre avvolgimenti disposti al suo interno;

3. collegamenti dei terminali.

Nella versione normale, i fili isolati degli avvolgimenti sono assemblati secondo lo schema a stella a causa dell'installazione di ponticelli tra le viti dei terminali. Oltre a questo metodo, esiste anche una connessione chiamata triangolo.

In entrambi i casi, viene assegnata la direzione degli avvolgimenti: l'inizio e la fine associati al metodo di installazione - avvolgimento durante la fabbricazione.

Gli avvolgimenti sono numerati in numeri arabi 1, 2, 3. Le loro estremità sono indicate da K1, K2, K3 e l'inizio - H1, H2, H3. Per alcuni tipi di motori, questo metodo di marcatura può essere modificato, ad esempio C1, C2, C3 e C4, C5, C6 o altri simboli o non utilizzato affatto.

La marcatura applicata correttamente semplifica il collegamento dei cavi di alimentazione. Quando si crea una disposizione simmetrica della tensione sugli avvolgimenti, viene garantita la creazione di correnti nominali che garantiscono il funzionamento ottimale del motore elettrico. In questo caso, la loro forma negli avvolgimenti corrisponde completamente alla tensione applicata, la ripete senza alcuna distorsione.

Naturalmente, si dovrebbe capire che questa è un'affermazione puramente teorica, perché in pratica le correnti superano varie resistenze, leggermente deviate.

La percezione visiva dei processi aiuta l'immagine di quantità vettoriali sul piano complesso. Per un motore trifase, le correnti negli avvolgimenti create dalla tensione simmetrica applicata sono rappresentate come segue.

Quando il motore elettrico è alimentato da un sistema di tensioni con tre angoli e vettori uniformemente distanziati, le stesse correnti simmetriche scorrono negli avvolgimenti.

Ciascuno di essi forma un campo elettromagnetico, la cui forza di induzione induce il proprio campo magnetico nell'avvolgimento del rotore. Come risultato della complessa interazione dei tre campi dello statore con il campo del rotore, viene creato il movimento rotatorio di quest'ultimo e viene assicurata la creazione della massima potenza meccanica che ruota il rotore.

Principi di collegamento di una tensione monofase a un motore trifase

Per una connessione completa a tre avvolgimenti dello statore identici, separati da un angolo di 120 gradi, mancano due vettori di tensione, ne esiste solo uno.

Puoi applicarlo con un solo avvolgimento e far ruotare il rotore. Ma utilizzare efficacemente un tale motore non funzionerà.Avrà una potenza di uscita molto bassa sull'albero.

Pertanto, sorge il problema di collegare questa fase in modo che crei un sistema simmetrico di correnti in diversi avvolgimenti. In altre parole, è necessario un convertitore di tensione da monofase a trifase. Un problema simile è risolto con metodi diversi.

Se eliminiamo i complessi schemi delle moderne installazioni di inverter, possiamo implementare i seguenti metodi comuni:

1. uso dell'avvio del condensatore;

2. l'uso di strozzatori, resistenze induttive;

3. la creazione di varie direzioni delle correnti negli avvolgimenti;

4. Un metodo combinato con l'equalizzazione delle resistenze di fase per la formazione delle stesse ampiezze alle correnti.

Esamina brevemente questi principi.

Deviazione corrente quando si passa attraverso una capacità

Il lancio del condensatore più diffuso, che consente di deviare la corrente in uno degli avvolgimenti collegando la resistenza capacitiva, quando la corrente è di 90 gradi davanti al vettore di tensione applicato.

Come condensatori, vengono solitamente utilizzate costruzioni di carta metallica delle serie MBGO, MBGP, KBG e simili. Gli elettroliti non sono adatti al passaggio di corrente alternata, esplodono rapidamente e gli schemi per il loro uso sono complessi, a bassa affidabilità.

In questo circuito, la corrente differisce in angolo dal valore nominale. Devia solo 90 gradi, non raggiungendo 30^su (120-90=30).

Deviazione attuale quando si passa attraverso l'induttanza

La situazione è simile alla precedente. Solo qui la corrente è in ritardo della tensione degli stessi 90 gradi e trenta carenze. Inoltre, il design dell'induttore non è semplice come quello di un condensatore. Deve essere calcolato, assemblato, adattato alle condizioni individuali. Questo metodo non è molto diffuso.

Quando si usano condensatori o strozzatori, le correnti negli avvolgimenti del motore non raggiungono l'angolo richiesto dal settore di trenta gradi, mostrato in rosso nella figura, che già crea maggiori perdite di energia. Ma devi sopportarli.

Interferiscono con la creazione di una distribuzione uniforme delle forze di induzione e creano un effetto inibitorio. È difficile valutare con precisione il suo effetto, ma con un semplice approccio alla divisione degli angoli, si ottiene una perdita (25/120 = 1/4) del 25%. Tuttavia, è possibile pensarlo?

Deviazione di corrente applicando la tensione di polarità inversa

Nel circuito a stella, è consuetudine collegare un filo di tensione di fase all'ingresso dell'avvolgimento e un filo neutro alla sua estremità.

Se due separati da 120^su fase per applicare la stessa tensione, ma per separarli, e nella seconda per invertire la polarità, le correnti si sposteranno in un angolo l'una rispetto all'altra. Formeranno campi elettromagnetici di diverse direzioni, influenzando la potenza generata.

Solo con questo metodo si ottiene la deviazione angolare delle correnti di un piccolo valore - 30^su.

Questo metodo viene utilizzato in singoli casi.

Metodi per l'uso complesso di condensatori, induttanze, inversione di polarità degli avvolgimenti

I primi tre metodi elencati non consentono di creare una deviazione ottimamente simmetrica delle correnti negli avvolgimenti. C'è sempre una inclinazione nell'angolo rispetto al circuito stazionario previsto per l'alimentazione trifase di alta qualità. A causa di ciò, la formazione di momenti opposti che inibiscono la promozione, riducono l'efficienza.

Pertanto, i ricercatori hanno condotto numerosi esperimenti basati su diverse combinazioni di questi metodi al fine di creare un convertitore che fornisca la massima efficienza del motore trifase. Questi schemi con un'analisi dettagliata dei processi elettrici sono riportati nella letteratura educativa speciale. Il loro studio aumenta il livello di conoscenza teorica, ma nella maggior parte dei casi vengono applicati raramente in pratica.

Una buona immagine della distribuzione delle correnti viene creata nel circuito quando:

1. la fase di avvolgimento diretto è applicata a un avvolgimento;

2. la tensione è collegata al secondo e al terzo avvolgimento attraverso un condensatore e un induttore, rispettivamente;

3. all'interno del circuito del convertitore, le ampiezze delle correnti vengono equalizzate selezionando le reattanze con compensazione dello sbilanciamento da resistori attivi.

Vorrei prestare attenzione al terzo punto, al quale molti elettricisti non attribuiscono importanza. Basta guardare la figura seguente e trarre una conclusione sulla possibilità di una rotazione uniforme del rotore con un'applicazione simmetrica di forze dello stesso e di diversa grandezza ad esso.

Il metodo complesso consente di creare uno schema abbastanza complesso. Viene applicato molto raramente in pratica. Di seguito è mostrata una delle opzioni per la sua implementazione per un motore elettrico da 1 kW.

Per realizzare il convertitore, è necessario creare una valvola a farfalla complicata. Ciò richiede tempo e risorse materiali.

Inoltre, sorgeranno difficoltà durante la ricerca della resistenza R1, che funzionerà con correnti superiori a 3 ampere. Deve:

• avere una potenza superiore a 700 watt;

• bene bene;

• isolare in modo affidabile da parti in tensione.

Ci sono molte altre difficoltà tecniche che dovranno essere superate per creare un tale convertitore di tensione trifase. Tuttavia, è abbastanza universale, consente di collegare i motori con una potenza fino a 2,5 chilowatt, garantisce il loro funzionamento stabile.

Quindi, il problema tecnico di collegare un motore asincrono trifase a una rete monofase viene risolto creando un circuito convertitore complesso. Ma non ha trovato un'applicazione pratica per una semplice ragione per la quale è impossibile liberarsene: l'eccessivo consumo di elettricità da parte del convertitore stesso.

La potenza spesa per la creazione di un circuito di tensione trifase con un tale design supera almeno una volta e mezza le esigenze del motore elettrico stesso. Allo stesso tempo, i carichi totali creati dal cablaggio dell'alimentazione sono paragonabili al lavoro delle vecchie saldatrici.

Il contatore elettrico, per la gioia dei venditori di elettricità, inizia molto rapidamente a trasferire denaro dal portafoglio del proprietario di casa al conto dell'organizzazione che fornisce energia, e ai proprietari non piace affatto. Di conseguenza, la complicata soluzione tecnica per la creazione di un buon convertitore di tensione si è rivelata superflua per l'uso pratico in ambito domestico e anche nelle imprese industriali.

4 conclusioni finali

1. Tecnicamente, è possibile utilizzare una connessione monofase di un motore trifase. Per fare questo, ha creato molti circuiti diversi con base elementale diversa.

2. Non è pratico utilizzare questo metodo per il funzionamento a lungo termine di azionamenti in macchine e meccanismi industriali a causa delle grandi perdite di consumo di energia create da processi estranei che portano a bassa efficienza del sistema e aumento dei costi del materiale.

3. A casa, lo schema può essere utilizzato per eseguire lavori a breve termine su meccanismi non reattivi. Tali dispositivi possono funzionare a lungo, ma allo stesso tempo, il pagamento per l'elettricità aumenta in modo significativo e la potenza di un disco funzionante non viene fornita.

4. Per un funzionamento efficiente di un motore a induzione, è meglio utilizzare una rete di alimentazione trifase completa. Se ciò non è possibile, è meglio abbandonare questa impresa e acquisire speciale motore elettrico monofase potenza adeguata.

Vedi anche su questo argomento:Schemi tipici per il collegamento di una rete trifase a una rete monofase