Электрические двигатели – Часть 5

В практике часто встречаются случаи, когда требуется использовать трехфазный двигатель в однофазной сети. И так поступают, несмотря на то, что у него в этом случае отсутствует пусковой момент и самостоятельно запуститься он не может. Поэтому идут на различные «ухищрения». Например, известно, что если ротор двигателя стронуть с места, то он начинает вращаться. Так иногда и запускают ЭД, т. е. от руки или с помощью веревки, намотанной на вал. К сожалению, этот способ далеко не лучший: он очень опасный, да и мощность ЭД в этом случае невелика, составляя всего 50 % и менее номинальной. К тому же такой вариант запуска ЭД вообще неприемлем для мощных приводов.

Трехфазный двигатель в однофазном включении не­сравненно лучше использовать с конденсаторами, по­скольку при этом повышается его коэффициент мощности, который может приобретать значения, практически равные единице. Следует однако иметь в виду, что емкости пускового и рабочего конденсаторов при определенном напряжении сети и принятой схеме включения ЭД зависят от его мощности. С увеличением ее емкости тоже возрастают, достигая разумного предела, когда применение конденсаторов из-за роста их стоимости и массы становится экономически невыгодным. Предельной мощностью конденсаторного двигателя считается номинальная мощность 1,5 кВт, обозначенная на его щитке. Принципиальные электрические схемы конден­саторного двигателя с тремя обмотками на статоре по­казаны на рис. 65.

Рис. 65. Принципиальные электрические схемы конденсаторного двигателя с тремя статарными обмотками: 1 — рабочий конденсатор; 2 — пусковой (отключаемый) конденсатор; а,, б1Р в,, г, — схемы подключения выводов обмоток на щитке двигателя для одного направления вращения; а2, б2, вг, г2 — то же для другого направления вращения

Как и в случае трехфазного включения, обмотки статора могут быть соединены в звезду (рис. 65 а) или треугольник (рис. 65 б). Напряжение сети подводится к двум выводам двигателя, соответствующим началам двух фаз. Между одним из них и выводом, соответствующим началу третьей фазы, включаются конденсаторы 1 и 2. Последний, как только ЭД наберет обороты, отключается, и в схеме остается только конденсатор 1. В этих схемах возможны три комбинации образования входных (сетевых) выводов: С1—С2; С1—СЗ; СЗ—С2.

Переключение одной из них на другую приводит к изме­нению вращения ротора (реверсированию).

В двух других вариантах схем включения (рис. 65 в, г) из трех фаз исходного двигателя образованы две обмотки. Одну из них составляют две фазы, соединенные последовательно. В цепи другой обмотки находятся ра­бочий и пусковой конденсаторы.

Весьма большое значение имеет правильный выбор рабочей емкости. Она считается оптимальной, если фазные токи и напряжения при нагрузке становятся практически номинальными. Такая емкость пропорцио­нальна мощности двигателя (номинальному току) и об­ратно пропорциональна напряжению. Применительно к рассмотренным схемам включения конденсаторного ЭД для частоты сети 50 Гц емкость рабочего конденсатора может быть приближенно определена по следующим соотношениям:

для схемы на рис. 65 а — Ср.норм ~ 2800 (Jном. /U);

для схемы на рис. 65 б — Ср.ном ~ 4800 (Jном. /U);

для схемы на рис. 65 в — Ср.ном ~ 1600 (Jном. /U);

для схемы на рис. 65 г — Ср.ном ~ 2740 (Jном. /U);

где J ном.— номинальный ток, A; U — напряжение сети, В;

При известной мощности двигателя ток, потребляемый им, можно определить по выражению:

J = Р/ (1,73 U ή cos φ);

где Р — мощность двигателя (Вт); U — наряжение сети (В); cos φ — коэффициент мощности; ή — КПД, указанные на его щитке.

При наиболее употребительном соединении обмоток двигателя треугольником в сети 220 В рабочую емкость (в мк) можно найти по формуле:

Ср = 66 Рм,

где Рм — номинальная мощность ЭД, кВт.

Иногда для людей, не искушенных в электротехнике, рекомендуют при выборе емкости рабочего конденсатора вести упрощенный расчет: на каждые 100 Вт мощности двигателя устанавливать около 7 мк емкости конденсатора. С некоторым допущением с подобным мнемоническим правилом можно согласиться.

При определении пусковой емкости исходят прежде всего из требования создания необходимого пускового момента. Если по условиям работы электропривода пуск двигателя происходит без нагрузки, то эту емкость нередко принимают равной рабочей. При пуске же под нагрузкой ее обычно подсчитывают по выражениям: Cn ~ (2...3) Ср; Сп = 132 Рн или определяют опытным путем.

Не менее важным является выбор конденсаторов по их рабочему напряжению, а последнее можно определить, если воспользоваться следующими соотношениями:

для схемы на рис. 65 а и б — Uк.р. ~ 1,15 U;

для схемы на рис. 65 в — U к.р. ~ 2,2 U;

для схемы на рис. 65 г — U к.р. ~ 1,3 U;

где U к.р. — расчетное напряжение конденсатора.

Он считается выбранным правильно, если его номинальное напряжение переменного тока равно расчетному или несколько больше его. Из приведенных соотношений следует, что при включении двигателя по схеме (рис. 65 в) рабочее напряжение конденсаторов должно быть почти в два раза больше, чем в остальных схемах. Эту особенность нужно учитывать на практике.