Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подключение трехфазного двигателя к сети

Подключение трехфазного двигателя к сети

Трехфазный асинхронный двигатель

За счет простой конструкции и легкости обслуживания асинхронные электрические двигатели находят широкое применение практически в любой сфере от промышленных предприятий до бытовой техники. Из-за особенности рабочего принципа они по-разному подключаются к трехфазным и однофазным электросетям.

Содержание:

Теоретические основы

Вид схемы реверсивного пуска двигателя зависит от следующих факторов:

  • тип электродвигателя;
  • питающее напряжение;
  • назначение электрооборудования.

Поэтому схемы реверса могут сильно отличаться, но, поняв принципы их построения, вы сможете собрать или отремонтировать любую подобную схему.

Прежде чем разбирать схемы реверса двигателя, нужно определиться с понятиями, которые будут использоваться при описании работы:

Схема реверсивного пускателя

  • Нормально разомкнутый (открытый) контакт — это контакт, который без внешнего воздействия находится в разомкнутом состоянии. Под внешним воздействием, прежде всего, понимают подачу напряжения на катушку управления реле или магнитного пускателя. В случае с кнопками коммутация контактов производится механически.
  • Нормально замкнутый (закрытый) контакт — это контакт, который без воздействия внешних сил находится в замкнутом состоянии.
  • Магнитный пускатель — это электромагнитное устройство, имеющее три силовых нормально разомкнутых контакта и несколько вспомогательных контактов. При подаче питающего напряжения на катушку электромагнита, якорь притягивается и все контакты одновременно переключаются. Силовые контакты используются для подключения электродвигателя к сети, а вспомогательные нужны для построения схемы управления, поэтому они могут быть нормально открытыми или закрытыми. После снятия управляющего напряжения, под действием пружин устройство возвращается в исходное состояние.
  • Реверсивный пускатель — это два одинаковых магнитных пускателя, закреплённые на одном основании, с общим корпусом. Предназначен аппарат для реверсирования трёхфазных двигателей, поэтому силовые контакты соединены между собой определённым образом.
  • Тепловое реле — устройство для защиты двигателя от перегрева, вызванного повышенными токами в обмотках.
  • Контактор — коммутирующее устройство во многом аналогичное магнитному пускателю. Но в отличие от него может иметь от двух до четырёх нормально открытых силовых контактов с дугогасительными камерами и предназначен для переключения больших токов.
  • Автоматический выключатель — аппарат для защиты от токов короткого замыкания.

Для того чтобы электродвигатель поменял своё вращение нужно изменить его магнитное поле. Для этого необходимо произвести некоторые переключения, которые зависят от типа электрической машины.

Устройство магнитного пускателя для реверсного пуска

Реверсивный магнитный пускатель имеет функциональное назначение — запуск электрического двигателя, а также других механизмов, у которых есть функциональное назначение работы в прямом и обратном направлении с изменением вращения вала двигателя. Пускатель выполняет коммутационную функцию силовыми контактами и подачу напряжения на двигатель.

В отличие от контакторов пускатель используется как защита при частых пусках и остановках механизмов и устройств. Пускатели марки ПМЛ широко применяются в схемах реверса трехфазного двигателя для реализации дистанционного пуска в насосных станциях, в башенных кранах и вентиляционных системах, в других механизмах.

Пускатель марки ПМЛ

Магнитный пускатель в своей конструкции имеет следующие функциональные составляющие:

  • электромагнитная часть с катушкой и подвижным якорем, нормально разомкнутый магнитопровод;
  • главные силовые контакты, назначение которых — соединение и отключение фаз электродвигателя при пуске и остановке. Реверсивные магнитные пускатели в своем устройстве могут иметь контакты в верхней части конструкции и на стороне обмотки якоря (КМ);
  • блок-контакты функционально предназначены для коммутации цепи управления;
  • переход в начальное положение пускатель осуществляет при помощи возвратного механизма, это пружина, которую якорь катушки управления (КМ) возвращает в начальное положение, размыкая все контакты.
Читайте так же:
Автозарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Реверс коллекторных двигателей

Схема включения его обмоток аналогична той, что используется в двигателях постоянного тока с последовательным возбуждением. Одна токоснимающая щетка коллектора подключается к обмотке статора, а питающее напряжение подается на другую щетку и второй вывод статорной обмотки.

Схема реверса двигателя постоянного тока

При изменении положения штепсельной вилки в розетке происходит одновременная переполюсовка магнитов ротора и статора. Поэтому направление вращения не изменяется. Так же, как это происходит в двигателе постоянного тока при одновременном изменении полярности питающего напряжения на обмотке возбуждения и якоря. Изменить порядок следования фаза – ноль надо только в одном элементе электрической машины – коллекторе, который обеспечивает не только пространственное, но электрическое разделение проводников – обмотки якоря изолированы друг от друга. На практике это выполняется двумя способами:

  1. Физической переменой места установки щеток. Это нерационально, поскольку связано с необходимостью внесения изменений в конструкцию устройства. Кроме того, приводит к преждевременному выходу щеток из строя, поскольку форма выработки на их рабочем конце не совпадает с формой поверхности коллектора.
  2. Изменением положения перемычки между щеточным узлом и обмоткой возбуждения в клеммной коробке, а также точки подключения сетевого провода. Можно реализовать с помощью одного многопозиционного выключателя или двух магнитных пускателей.

Не забудьте, что все работы по перестановке перемычек в клеммной коробке или подключению схемы реверсирования должны проводиться при полностью снятом напряжении.

Обзор устройств плавного пуска –применение, принципы действия, разновидности, схемы включения

Одна из особенностей работы асинхронного двигателя, которую можно назвать недостатком – большой пусковой ток при старте, который может превышать номинальный в 8 и более раз. Это обусловлено принципом его работы – при подаче на него номинального напряжения он стремится сразу выйти на полную мощность. Данная особенность проявляется в большой мере при пуске через линейный контактор, это также называют прямым пуском двигателя.

В некоторых механизмах принципиально важно, чтобы пуск был плавный, без рывков и ударов. Это касается прежде всего технологического оборудования, у которого высокий момент инерции при запуске. Например, тяжелые маховики и конвейеры с продукцией, а также мощные насосы и вентиляторы.

Иными словами, большой пусковой ток и большой момент инерции механической нагрузки на валу двигателя – взаимосвязанные вещи, от который часто необходимо избавляться.

Кстати, в некоторых странах законодательно запрещено включать электродвигатели большой мощности прямой подачей напряжения, поскольку это создает помехи, падение напряжения и перегружает электросети, что может вызвать проблемы у других потребителей и даже стать причиной аварий.

Как обеспечить плавный пуск двигателя

Существуют несколько вариантов уменьшения пускового тока, которые используются на практике.

1. Применение преобразователей частоты. В этом случае можно обеспечить сколь угодно долгий разгон, а также ограничить превышение номинального тока, например, на уровне 110%. Это лучший способ плавного пуска, однако, он используется далеко не всегда, поскольку преобразователь частоты – дорогостоящее электронное устройство, которое имеет множество функций. Если нужно только ограничение пускового тока и плавный разгон, преобразователь частоты будет избыточен, и большинство его функций останутся не востребованы.

2. Схема «Звезда – Треугольник». Двигатель при этом должен быть таким, чтобы номинальное напряжение питания при включении его обмоток «треугольником» было 380 В. В этом случае двигатель запускается в два этапа. На этапе разгона обмотки включаются «звездой». Таким образом получается, что 380 В подается на схему, которая для нормальной работы требует напряжения порядка 660 В. Поскольку двигатель в «звезде» работает при пониженном напряжении, разгон (выход на рабочие обороты) получается сравнительно плавным. На втором этапе обмотки включаются «треугольником», и двигатель выходит на свою номинальную мощность. Минус этого способа – разгон получается ступенчатым, а пусковые токи могут принимать большое значение.

Читайте так же:
Какой компрессор подойдёт для пескоструя

3. Когда речь идет только о минимизации пускового тока, наиболее оптимальный вариант – использование устройства плавного пуска (softstarter).

Ниже рассмотрим принципы работы устройств плавного пуска (УПП) и схемы их включения.

Как работает устройство плавного пуска

Рассмотрим пошагово, какие процессы происходят при работе УПП, и какие регулировки влияют на его работу.

В минимальной конфигурации устройства плавного пуска (УПП) имеют три регулировки – время разгона, время торможения, и напряжение пуска.

При включении действующее напряжение на двигателе определяется регулировкой напряжения пуска, которое обычно составляет 30…80 % от номинала. Понижение напряжения и его регулировка производится тиристорами, которые открываются (пропускают ток) только в части полупериода сетевого напряжения. Фазой открытия тиристоров можно менять напряжение на двигателе.

Таким образом, регулируя фазу открытия тиристоров, можно менять ток и крутящий момент двигателя.

В зависимости от конкретного случая может потребоваться большой начальный момент, чтобы двигатель мог тронуться с места. Но для уменьшения пускового тока начальное напряжение лучше устанавливать минимально возможным.

При большом времени разгона пусковой ток будет минимальным. Однако, следует выбирать его оптимальным, обычно 10…20 секунд, в зависимости от типа нагрузки. При слишком большом времени разгона возможен излишний нагрев тиристоров. Критерием оптимального времени разгона служит время выхода двигателя на номинальные обороты и номинальный рабочий ток. По истечении времени разгона включается контактор байпаса, который может быть установлен внутри УПП, или быть внешним. Во время работы двигателя на номинальном режиме весь питающий ток идет только через этот контактор, при этом тиристоры в работе не участвуют.

Если пришел сигнал на остановку двигателя, контактор байпаса выключается. Вступают в работу тиристоры, которые работают в обратном режиме – постепенно уменьшают фазу (время открытия в течение полупериода) с максимальной до нуля. Если время торможения не важно, то можно его установить минимальным (0-2 секунды), это увеличит ресурс тиристоров, и улучшит тепловой режим электрощита в целом. Двигатель будет останавливаться на выбеге, к ак при питании через обычный контактор. Но если важно исключить гидроудар, или плавно замедлить движение объектов без их резкой остановки и падения, то функция плавной остановки будет очень полезной.

В УПП также могут присутствовать такие регулировки: управление крутящим моментом двигателя, конечное напряжение при останове, номинальный ток двигателя, ограничение пускового тока. Современные УПП имеют ЖК-дисплей и кнопки управления, которые позволяют конфигурировать несколько десятков различных параметров для тонкой настройки.

Схемы включения

Как во всех подобных устройствах, в схеме включения УПП имеется силовая часть, и часть управления.

Силовая часть схемы – это та часть, через которую проходит ток питания двигателя. Ток двигателя поступает через силовые клеммы L1, L2, L3 (или R, S, T) на входы тиристоров или контактора байпаса, и затем через выходные клеммы T1, T2, T3 (U, V, W) подается на двигатель.

Читайте так же:
Марки порошковых сталей для ножей

Схема управления включает в себя в основном цепи запуска и остановки. Напряжение питания цепей управления обычно составляет 24…220 В, и может быть внешним, либо браться из УПП.

С участием УПП можно реализовать схему плавного пуска электродвигателя с реверсом. Для этого нужно на входе установить реверсивный контактор по классической схеме. Важно сделать блокировку для предотвращения реверса двигателя во время его вращения.

Допускается запускать УПП и начинать вращение двигателя подачей питания на цепи управления и силовые цепи. Это может быть удобно при дистанционной подаче силового питания. Однако, при этом следует предусмотреть меры безопасности – обслуживающий персонал должен понимать, что при подаче питания на УПП двигатель может начать вращаться.

Пример схемы

Рассмотрим для примера схему включения УПП ABBPSTX.

В силовую часть входят: автомат защиты двигателя (вводной), тиристоры и контактор байпаса (внутри УПС), и собственно двигатель.

Для питания цепей управления подается фазное напряжение 220В и нейтраль на клеммы 1, 2. В УПП имеется встроенный блок питания, который вырабатывает напряжение 24 В для питания органов управления. Допускается также применение внешнего БП 24 В, при этом напряжение на клеммы 1, 2 подавать не нужно.

При соответствующем подключении и настройках кнопки могут быть как с фиксацией, так и без. Управление может производиться не только с кнопок, но и через контакты реле или контроллера.

Имеются и другие входы для различных режимов работы, а также три выходных реле с сухими контактами, которые могут использоваться по необходимости для включения дополнительных контакторов и индикации.

Защита

В дешевых УПП часто не реализована защита от перегрузки по току, перегреву и короткому замыканию. В таких случаях необходимо устанавливать нужную защиту и включать УПП по схеме, рекомендованной производителем.

В состав защиты могут входить:

  • Мотор-автомат (автомат защиты двигателя),
  • Полупроводниковые предохранители, либо защитные автоматы с характеристикой «В»,
  • Тепловое реле,
  • Короткое либо межвитковое замыкание в обмотках двигателя,
  • Контактор аварийной цепи, выключающий питание УПП при срабатывании внутреннего аварийного реле либо нажатии кнопки «Аварийный останов».

Пример неправильной установки защиты, в результате которой произошел пожар:

Следует сказать, что даже если в УПП входят все виды защит, необходимо на вводе силового питания и питания схемы управления устанавливать соответствующие защитные автоматы либо предохранители.

Двухфазные УПП

В некоторых бюджетных моделях управление выходным напряжением происходит только по двум фазам. Таким образом, происходит экономия на тиристорах и на одном контакте контактора байпаса.

Это решение имеет право на жизнь, и главный плюс таких УПП – цена.

Однако, имеются минусы, о которых стоит знать:

  • При запуске и торможении происходит перекос фаз, который приводит к дополнительному нагреву двигателя,
  • Пусковой ток по «прямой» фазе почти не уменьшается,
  • Постоянное присутствие фазного напряжения на двигателе представляет опасность для персонала.

Заключение

УПП нашли достойное место там, где не нужна регулировка скорости вращения двигателя, но важным аспектом является минимизация пусковых перегрузок питающей сети и приводимых в движение механизмов. Однако, в последнее время их всё больше вытесняют преобразователи частоты, которые имеют гораздо более широкий спектр возможностей управления двигателем.

Читайте так же:
Компрессор высокого давления своими руками 300 бар

Реверс электродвигателя + принцип организации рабочей схемы

На картинке ниже показана классическая электрическая схема коммутации (в том числе реверс) трёхфазного электродвигателя через контактор. Здесь, если катушка любого из контакторов находится под напряжением, три фазы сети переменного тока поступают на обмотки статора двигателя через замкнутые линейные цепи контактора.

Так обеспечивается вращение ротора электромотора в одном направлении. Будучи в таком состоянии, ротор продолжает вращаться с постоянной скоростью и направлением до момента размыкания коммутационных линий контактора (съёма напряжения с катушки).

Реверс твердотельными реле - схема традиционная на контакторах

Традиционная схема коммутации электромотора (включая реверс): К1…К3 – кнопки управления (откл, вкл, реверс); АВ – автоматический выключатель сети; КН1…КН2 – контакторы; ТР – тепловое реле; ТРМ – терминал подключения мотора; Э1 — электромотор

Если перед повторным включением мотора поменять подключения любых двух фаз питающей линии переменного тока на контакторе (например, подключить фазу L1 на клемму № 2, фазу L2 на клемму № 1), ротор электродвигателя получит обратный (реверсный) вращательный момент.

Конечно, физически реверсировать электрические соединения на контакторе каждый раз, когда требуется получить реверс ротора электродвигателя, видится действием непрактичным и неудобным. Следовательно, логично автоматизировать процесс реверса с учётом команд контроллера управления системой, направленных на реверсирование.

Традиционно для этого использовались дискретные компоненты:

  • несколько механических реле,
  • трёхфазный контактор с реверсивным двигателем.

Однако механические решения имеют те же недостатки, что и любое электромеханическое устройство. Наиболее значительным из этих недостатков является ожидаемый срок службы, особенно для применений, где электродвигатель неоднократно включают — выключают для достижения определённого положения.

Реверс твердотельными реле + схемные решения для электродвигателя

Одно из возможных решений на реверсирование электродвигателя, устраняющее проблемы, связанные с механическими контактами, — это использование нескольких однофазных твердотельных реле. Как демонстрируется картинкой ниже, фазный провод L1 сети переменного тока подключен непосредственно на клемму статора двигателя.

Реверс твердотельными реле - схема на однофазных приборах

Вариант схемного решения организации управления электродвигателем с возможностью функции реверса посредством группы однофазных твердотельных реле: П1…П5 — предохранители; ОТР1…ОТР4 — однофазные твердотельные реле; Э1 — асинхронный электродвигатель

Исходя из той же приведённой схемы, однофазные твердотельное реле ОТР1 и ОТР3 подключают фазы L2 или L3 на вторую клемму статора электродвигателя. Однофазное твердотельное реле ОТР2 и прибор ОТР4 подключают фазы L2 или L3 на третью клемму статора.

Когда приборы ОТР1 и ОТР2 находятся под напряжением, ротор электродвигателя вращается в одном направлении. Для получения реверса приборы ОТР1 и ОТР2 обесточиваются. Вместе с тем, приборы ОТР3 и ОТР4 активируются, эффективно меняя местами фазы L2 и L3 на контактных выводах обмоток статора.

Реверс однофазными релейными приборами — примечания

Важными являются примечания относительно использования нескольких ОТР в случаях реверсирования электродвигателя:

  • Электромоторы для работы реверсом обычно механически более устойчивы из-за требований, предъявляемых к двигателю. Однако электрически неизбежны проблемы, характерные для асинхронных электромоторов простого применения с пуском / остановом.
  • Система, управляющая твердотельными реле, требует создания цепи блокировки на предотвращение одновременного включения «прямого» и «реверсного» реле. Несоблюдение этого требования может привести к межфазному короткому замыканию через реле, что крайне опасно для системы.
  • Твердотельное реле с внутренней защитой от перенапряжения нельзя использовать в системах с реверсом электродвигателя. Внутренний TVS-диод может включать выход прибора, когда тот подвергается электрическому переходному процессу. Результат — межфазное короткое замыкание. Металлооксидный варистор допустимо размещать на выходе каждого прибора для обеспечения защиты от переходных процессов.
  • Пятый прибор может использоваться для переключения третьей фазы электродвигателя, если этого требует применение. Необязательно использовать реле частью цепи блокировки напрямую, но прибор нужно питать одновременно с «прямым» или «реверсным» реле. Так исключается возможность повреждения электродвигателя при подаче напряжения только на две фазы.
Читайте так же:
Как правильно прибить наличники на дверь

Другое (предпочтительное) эффективное решение на реверс асинхронного электродвигателя — трёхфазное твердотельное реле с функцией реверсирования, как часть общей схемы управления.

Реверс твердотельными реле + схема на трёхфазный электродвигатель

Трёхфазное коммутирующее устройство с реверсом двигателя отличается двумя существенными преимуществами по сравнению с методикой применения отдельных однофазных твердотельных реле:

  1. Все четыре однофазных устройства, по сути, содержатся в одном стандартном корпусе ТТР, что минимизирует количество схемных соединений.
  2. Схема защитной блокировки встроена внутрисхемно на трёхфазном твердотельном реле с реверсом.

Как видно на картинке ниже, две из трёх фаз подключены через прибор типа D53RV с функцией реверса двигателя, тогда как третья фаза подключена непосредственно к статору мотора. Когда логический сигнал подается на управляющую клемму «вправо», ТТР переключает фазы L1 и L2 непосредственно на обмотку статора.

Реверс твердотельными реле - схема на трёхфазном приборе с функцией реверсирования

Пример организации схемы — реверс твердотельными реле (типа D53RV) асинхронного электродвигателя: П1…П3 – линейные предохранители; МОВ1…4 – металлооксидные защитные варисторы; ТТР1 – твердотельное реле на три фазы типа D53RV (Crydom); Э1 – электромотор асинхронный

Когда же управляющий сигнал снимается с клеммы «вправо» и подаётся на клемму «влево», схемой ТТР переключается соединение фаз L1 и L2, что приводит к реверсу вала ротора электродвигателя. Если логический управляющий сигнал одновременно подаётся на клеммы «вправо» и «влево», ТТР отключится или останется выключенным.

Схема допускает добавление внешних металлооксидных варисторов для обеспечения дополнительной защиты в условиях перенапряжения, если таковые не включены внутрисхемно на реверсивном приборе ТТР.

Однако установка металлооксидных варисторов зависит и от особенностей схемы. Как демонстрируется на картинке выше, твердотельное реле с реверсом имеет четыре отдельные выходные цепи для обеспечения функции реверса хода ротора.

M11 Ultra Smartphone Android 10.0 7.3 HDALLPOWERS 500W Portable Generator2021 Note 10 Pro Smart Phone 16G 512GB

Соответственно, такое схемное построение требует включения четырёх металлооксидных варисторов (независимо, встроены варисторы внутрисхемно в реле с реверсом или нет). Кроме того, по аналогии с другими электрическими цепями, здесь требуются надлежащие предохранители, и соответствующее автоматическое отключение от сети переменного тока на случай аварии.

Видео по теме: полная разборка магнитного пускателя для ремонта

Ниже представлен тематический видеоролик, демонстрирующий как разобрать полностью магнитный пускатель — коммутационный прибор, который традиционно применяется для управления работой электромоторов:

При помощи информации: Crydom

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Z-Сила — публикации материалов интересных полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мульти-тематическая информация — СМИ .

Подключить электродвигатель 380 на 220 вольт можно 4-мя основными способами:

  • С конденсатором.
  • Без конденсатора.
  • С реверсом.
  • По схеме «звезда-треугольник».

Прежде чем начать работы по подключению, необходимо определить и удостовериться, каким образом соединена обмотка в клеммной коробке, а также узнать необходимые характеристики из технической таблицы. Выполнять электротехнические работы можно при наличии опыта, но лучше доверить её профессионалам с соответствующим допуском.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector