Arskama.ru

Автомобильный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Генератор из трехфазного асинхронного двигателя схема

Может ли работать асинхронный двигатель как генератор — как его использовать в домашних условиях?

В электротехнике существует так называемый принцип обратимости: любое устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую, может делать и обратную работу. На нем основан принцип действия электрических генераторов, вращение роторов которых вызывает появление электрического тока в обмотках статора.

Теоретически можно переделать и использовать любой асинхронный двигатель в качестве генератора, но для этого надо, во-первых, понять физический принцип, а во-вторых, создать условия, обеспечивающие это превращение.

Вращающееся магнитное поле – основа схемы генератора из асинхронного двигателя

В электрической машине, изначально создающейся как генератор, существуют две активные обмотки: возбуждения, размещенная на якоре, и статорная, в которой и возникает электрический ток. Принцип её работы основан на эффекте электромагнитной индукции: вращающееся магнитное поле порождает в обмотке, которая находится под его воздействием, электрический ток.

Магнитное поле возникает в обмотке якоря от напряжения, обычно подаваемого с аккумулятора, ну а его вращение обеспечивает любое физическое устройство, хотя бы и ваша личная мускульная сила.

Конструкция электродвигателя с короткозамкнутым ротором (это 90 процентов всех исполнительных электрических машин) не предусматривает возможности подачи питающего напряжения на обмотку якоря. [attention type=yellow]Поэтому, сколько бы вы ни вращали вал двигателя, на его питающих клеммах электрического тока не возникнет. [/attention]Тем, кто хочет заняться переделкой асинхронного двигателя в генератор, надо создавать вращающееся магнитное поле самостоятельно.

Создаем предусловия для переделки

Двигатели, работающие от переменного тока, называют асинхронными. Все потому, что вращающееся магнитное поле статора чуть опережает скорость вращения ротора, оно как бы тянет его за собой.

Используя тот же принцип обратимости, приходим к выводу, что для начала генерации электрического тока вращающееся магнитное поле статора должно отставать от ротора или даже быть противоположным по направлению. Создать вращающееся магнитное поле, которое отстает от вращения ротора или противоположно ему, можно двумя способами.

Затормозить его реактивной нагрузкой. Для этого в цепь питания электродвигателя, работающего в обычном режиме (не генерации), надо включить, например, мощную конденсаторную батарею. Она способна накапливать реактивную составляющую электрического тока – магнитную энергию. Этим свойством в последнее время широко пользуются те, кто хочет сэкономить киловатт-часы.

[attention type=red]Если быть точным, то фактической экономии электроэнергии не происходит, просто потребитель немного обманывает электросчетчик на законной основе. [/attention]Накопленный конденсаторной батареей заряд находится в противофазе с тем, что создается питающим напряжением и «подтормаживает» его. В результате электродвигатель начинает генерировать ток и отдавать его обратно в сеть.

[blockquote_gray]Использование высокомощных моторов в домашних условиях при наличии исключительно однофазной сети требует определенных знаний в том, как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220в.

Для одновременного подключения потребителей электроэнергии к трех фазам служит специальное электромеханическое устройство — магнитный пускатель, об особенностях правильной установки которых можно прочитать здесь.[/blockquote_gray]

На практике этот эффект применяется в транспорте на электрической тяге. Как только электровоз, трамвай или троллейбус идут под уклон, к цепи питания тягового электродвигателя подключается конденсаторная батарея и происходит отдача электрической энергии в сеть (не верьте тем, кто утверждает, что электротранспорт дорог, он почти на 25 процентов обеспечивает энергией сам себя).

[attention type=green]Такой способ получения электрической энергии не есть чистая генерация. Чтобы перевести работу асинхронного двигателя в режим генератора, надо использовать метод самовозбуждения.[/attention]

Самовозбуждение асинхронного двигателя и переход его в режим генерации может возникнуть из-за наличия в якоре (роторе) остаточного магнитного поля. Оно очень мало, но способно породить ЭДС, заряжающее конденсатор. После возникновения эффекта самовозбуждения конденсаторная батарея подпитывается от произведенного электрического тока и процесс генерации становится непрерывным.

Секреты изготовления генератора из асинхронного двигателя

Чтобы превратить электромотор в генератор надо использовать неполярные конденсаторные батареи. Электролитические конденсаторы для этого не годятся. В трехфазных двигателях конденсаторы включаются звездой или треугольником. Соединение «звездой» позволяет начать генерацию на меньших оборотах ротора, но величина напряжения на выходе будет несколько ниже, чем при соединении «треугольником».

Также можно сделать генератор из однофазного асинхронного двигателя. Но для этого годятся лишь те, которые имеют короткозамкнутый ротор, а для запуска используют фазосдвигающий конденсатор. Коллекторные однофазные двигатели для переделки в генератор не годятся.

Рассчитать в бытовых условиях величину потребной емкости конденсаторной батареи не представляется возможным. [attention type=yellow]Поэтому домашний мастер должен исходить из простого соображения: общий вес конденсаторной батареи должен быть равен или немного превышать вес самого электродвигателя. [/attention]На практике это приводит к тому, что создать достаточно мощный асинхронный генератор почти невозможно, поскольку чем меньше номинальные обороты двигателя, тем он больше весит.

Оцениваем уровень эффективности — выгодно ли это?

Как видите, заставить электродвигатель генерировать ток можно не только в теоретических измышлениях. Теперь надо разобраться, насколько оправданы усилия по «изменению пола» электрической машины.

Во многих теоретических изданиях главным преимуществом асинхронных генераторов представляют их простоту. Честно говоря, это лукавство. Устройство двигателя ничуть не проще устройства синхронного генератора. Конечно, в асинхронном генераторе нет электрической цепи возбуждения, но она заменена на конденсаторную батарею, которая сама по себе является сложным техническим устройством.

Зато конденсаторы не надо обслуживать, а энергию они получают как бы даром – сначала от остаточного магнитного поля ротора, а потом – от вырабатываемого электрического тока. Вот в этом и есть главный, да и практически единственный плюс асинхронных генераторных машин – их можно не обслуживать. [attention type=green]Такие источники электрической энергии применяются в домашних автономных электростанциях, приводимых в действие силой ветра или падающей воды.[/attention]

Еще одним преимуществом таких электрических машин является то, что генерируемый ими ток почти лишен высших гармоник. Этот эффект называется «клирфактор». Для людей далеких от теории электротехники его можно объяснить так: чем ниже клирфактор, тем меньше тратится электроэнергии на бесполезный нагрев, магнитные поля и прочее электротехническое «безобразие».

У генераторов из трехфазного асинхронного двигателя клирфактор обычно находится в пределах 2%, когда традиционные синхронные машины выдают минимум 15. Однако учет клирфактора в бытовых условиях, когда к сети подключены разные типы электроприборов (стиральные машины имеют большую индуктивную нагрузку), практически невозможен.

Все остальные свойства асинхронных генераторов являются отрицательными. К ним относится, например, практическая невозможность обеспечить номинальную промышленную частоту вырабатываемого тока. Поэтому их почти всегда сопрягают с выпрямительными устройствами и используют для зарядки аккумуляторных батарей.

Кроме того, такие электрические машины очень чувствительны к перепадам нагрузки. Если в традиционных генераторах для возбуждения используется аккумулятор, имеющий большой запас электрической мощности, то конденсаторная батарея сама забирает из вырабатываемого тока часть энергии.

Если нагрузка на самодельный генератор из асинхронного двигателя превышает номинал, то ей не хватит электричества для подзарядки и генерация прекратится. Иногда используют емкостные батареи, объем которых динамически меняется в зависимости от величины нагрузки. [attention type=red]Однако при этом полностью теряется преимущество «простоты схемы».[/attention]

Нестабильность частоты вырабатываемого тока, изменения которой почти всегда носят случайный характер, не поддаются научному объяснению, а потому не могут быть учтены и компенсированы, предопределило малую распространенность асинхронных генераторов в быту и народном хозяйстве.

Функционирование асинхронного двигателя как генератора на видео

Асинхронные генераторы

Найдено 79 товаров

Категория

220 В – подходит для подавляющего большинства бытовых электроприборов. Обычно оно вырабатывается бензиновыми, инверторными или газовыми однофазными электрогенераторами. Этого будет вполне достаточно для электроснабжения небольшого загородного домика или для мобильного портативного использования при выездах на пикник или рыбалку. rn

Читать еще:  Двигатель adp на холодную

380 В — как правило, выдается дизельными и некоторой частью бензиновых генераторов. Такое промышленное напряжение позволяет подключать мощные силовые приборы, характеризующиеся высокими колебаниями пусковых токов, например сварочные аппараты, компрессоры, глубинные насосы. Присоединяя к трехфазным сетям однофазное оборудование, следите, чтоб нагрузка на каждую из фаз не превышала 1/3 от общей мощности, вырабатываемой генератором, иначе он выйдет из строя. «,»sort»:105,»additional»:false>,<"data":<"values":[<"id":249,"label":"реверсивный старт","selected":false,"active":false,"additional":false,"metadata":[]>,<"id":250,"label":"ручной стартер","selected":false,"active":true,"additional":false,"metadata":[]>,<"id":251,"label":"ручной стартер/электростартер","selected":false,"active":true,"additional":false,"metadata":[]>,<"id":252,"label":"электростартер","selected":false,"active":true,"additional":false,"metadata":[]>],»multiple»:true,»metadata»:<"unit":"">>,»id»:1054,»type»:»specification»,»label»:»Стартер»,»description»:»

Стартер у генераторов может быть ручной, электрический или же в конструкции скомбинированы оба варианта. rn

Ручной стартер представляет собой простое и надежное устройство для раскрутки коленного вала двигателя генератора для придания ему начального импульса и заводки. Недостаток ручного стартера состоит в значительном усилии дергания за ручку, которое пропорционально мощности генератора. rn

Электростартер делает ту же работу ручного аналога за счет энергии электро аккумулятора, для запуска достаточно нажать кнопку или повернуть ключ. rn

Максимальная мощность характеризует суммарную мощность, которую может выдавать генератор при пиковой нагрузке со всех розеток. Стоит учитывать, что постоянно выдавать такое значение он не сможет, так как максимальная мощность указывается для кратковременных нагрузок. Этот параметр показывает возможность работы генератора в режиме перегрузки. Поэтому максимальная мощность превышает указанную номинальную, которая характерна для нормальной работы. «,»sort»:100,»additional»:false>,<"data":<"rangeMetadata":<"minValue":0,"maxValue":2500,"currentFromValue":0,"currentToValue":2500,"step":0.01,"unit":"кВт","active":true>>,»id»:205094,»type»:»specification»,»label»:»Мощность номинальная при 220 В»,»description»:null,»sort»:101,»additional»:false>,<"data":<"rangeMetadata":<"minValue":0,"maxValue":1020.4,"currentFromValue":0,"currentToValue":1020.4,"step":0.01,"unit":"кВт","active":false>>,»id»:205095,»type»:»specification»,»label»:»Мощность номинальная при 380 В»,»description»:null,»sort»:108,»additional»:false>,<"data":<"rangeMetadata":<"minValue":8.5,"maxValue":12145,"currentFromValue":8.5,"currentToValue":12145,"step":0.1,"unit":"кг","active":true>>,»id»:214,»type»:»specification»,»label»:»Вес нетто»,»description»:»

Вес генератора может разниться от десятков до более сотни килограмм, что зависит от его мощности и емкости бака. Учитывайте вес генератора и вес заливаемого в него топлива при необходимости погрузки/разгрузки в транспорт и при перемещении по стройплощадке или другим местам. «,»sort»:122,»additional»:false>],»booleanFilters»:[<"data":<"value":<"selected":false,"active":false>>,»id»:null,»type»:»is_packaging»,»label»:»Купить упаковкой»,»description»:null,»sort»:60,»additional»:true>,<"data":<"value":<"selected":false,"active":true>>,»id»:null,»type»:»has_review»,»label»:»Только с отзывами»,»description»:null,»sort»:80,»additional»:true>,<"data":<"value":<"selected":false,"active":true>>,»id»:213865,»type»:»specification»,»label»:»Датчик масла»,»description»:null,»sort»:104,»additional»:false>,<"data":<"value":<"selected":false,"active":true>>,»id»:213860,»type»:»specification»,»label»:»Колеса и ручки»,»description»:null,»sort»:107,»additional»:false>,<"data":<"value":<"selected":false,"active":false>>,»id»:213871,»type»:»specification»,»label»:»Силовой разъём CEE 380V/32A»,»description»:null,»sort»:109,»additional»:false>,<"data":<"value":<"selected":false,"active":true>>,»id»:213862,»type»:»specification»,»label»:»Счетчик моточасов»,»description»:null,»sort»:110,»additional»:false>,<"data":<"value":<"selected":false,"active":true>>,»id»:213861,»type»:»specification»,»label»:»Индикатор уровня топлива»,»description»:null,»sort»:111,»additional»:false>,<"data":<"value":<"selected":false,"active":true>>,»id»:213864,»type»:»specification»,»label»:»Выход 12V»,»description»:null,»sort»:113,»additional»:false>,<"data":<"value":<"selected":false,"active":true>>,»id»:232036,»type»:»specification»,»label»:»Дисплей»,»description»:null,»sort»:114,»additional»:false>,<"data":<"value":<"selected":false,"active":true>>,»id»:213867,»type»:»specification»,»label»:»Евро разъём Schuko 230V/16А»,»description»:null,»sort»:116,»additional»:false>,<"data":<"value":<"selected":false,"active":true>>,»id»:213868,»type»:»specification»,»label»:»Силовой разъём CEE 230V/16A»,»description»:null,»sort»:117,»additional»:false>,<"data":<"value":<"selected":false,"active":false>>,»id»:213869,»type»:»specification»,»label»:»Силовой разъём CEE 230V/32A»,»description»:null,»sort»:121,»additional»:false>,<"data":<"value":<"selected":false,"active":true>>,»id»:213870,»type»:»specification»,»label»:»Силовой разъём CEE 380V/16A»,»description»:null,»sort»:125,»additional»:false>,<"data":<"value":<"selected":false,"active":false>>,»id»:213866,»type»:»specification»,»label»:»Евро разъём Schuko 230V/10А»,»description»:null,»sort»:127,»additional»:false>,<"data":<"value":<"selected":false,"active":false>>,»id»:225412,»type»:»specification»,»label»:»Контейнерный»,»description»:null,»sort»:128,»additional»:false>],»productCount»:16,»queryString»:»»>» data-category-id=»128″ data-category-name=»Генераторы» data-bowed-category-name=»в Асинхронных генераторах» data-rname=»generatory-elektrostantsii» data-tag-page-id=»3726″ data-make-id=»0″ data-search-string=»» data-reset-link=»/instrument/generatory-elektrostantsii/asinhronnye/#goods» data-is-search-page=»» data-ab-is-expanded-filters=»» >

Схемы подключения трехфазного асинхронного электродвигателя и сопутствующие вопросы

Трехфазный асинхронный электродвигатель и подключение его к электрической сети часто вызывает массу вопросов. Поэтому в нашей статье мы решили рассмотреть все нюансы, связанные с подготовкой к включению, определением правильного способа подключения и, конечно, разберём возможные варианты схем включения двигателя. Поэтому не будем ходить вокруг да около, а сразу приступим к разбору поставленных вопросов.

Подготовка асинхронного электродвигателя к включению

На самом первом этапе нам следует определиться с типом двигателя, который мы собрались подключать. Это может быть трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым или фазным ротором, двух- или однофазный двигатель, а может быть и вовсе синхронная машина.

Помочь в этом может бирка на электродвигателе, на которой указана нужная информация. Иногда это можно сделать чисто визуально — так как мы рассматриваем подключение трехфазных электрических машин, то двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет коллектора, а машина с фазным ротором имеет таковой.

Определение начала и конца обмотки

Трехфазный асинхронный электродвигатель имеет шесть выводов. Это три обмотки, каждая из которых имеет начало и конец.

Для правильного подключения мы должны определить начало и конец каждой обмотки. Существует множество вариантов того, как это сделать — мы остановимся на наиболее простых из них, применимых в домашних условиях.

  • Для того чтоб определить начало и конец обмотки трехфазного двигателя своими руками, мы должны для начала определить выводы каждой отдельной обмотки, то есть определить каждую отдельную обмотку.
  • Сделать это достаточно просто. Между концом и началом одной обмотки у нас обязательно будет цепь. Определить цепь нам помогут либо двухполюсный указатель напряжения с соответствующей функцией, либо обычный мультиметр.
  • Для этого один конец мультиметра подключаем к одному из выводов и другим концом мультиметра касаемся поочередно остальных пяти выводов. Между началом и концом одной обмотки у нас будет значение близкое к нулю, в режиме измерения сопротивления. Между остальными четырьмя выводами значение будет практически бесконечным.
  • Следующим этапом будет определение их начала и конца.

  • Для того чтоб определить начало и конец обмотки, давайте немного погрузимся в теорию. В статоре электродвигателя имеется три обмотки. Если подключить конец одной обмотки к концу другой обмотки, а на начало обмоток подать напряжение, то в месте подключения ЭДС будет равен или близок к нулю. Ведь ЭДС одной обмотки компенсирует ЭДС второй обмотки. При этом в третьей обмотке ЭДС не будет наводиться.
  • Теперь рассмотрим второй вариант. Вы соединили один конец обмотки с началом второй обмотки. В этом случае ЭДС наводится в каждой из обмоток, в результате получается их сумма. За счет электромагнитной индукции ЭДС наводится в третьей обмотке.

  • Используя этот метод, мы можем найти начало и конец каждой из обмоток. Для этого к выводам одной обмотки подключаем вольтметр или лампочку. А любых два вывода других обмоток соединяем между собой. Два оставшихся вывода обмоток подключаем к электрической сети в 220В. Хотя можно использовать и меньшее напряжение.
  • Если мы соединили конец и конец двух обмоток, то вольтметр на третьей обмотке покажет значение близкое к нулю. Если же мы подключили начало и конец двух обмоток правильно, то, как говорит инструкция, на вольтметре появится напряжение от 10 до 60В (данное значение является весьма условным и зависит от конструкции электродвигателя).
  • Подобный опыт повторяем еще дважды, пока точно не определим начало и конец каждой из обмоток. Для этого обязательно подписывайте каждый полученный результат, дабы не запутаться.

Выбор схемы подключения электродвигателя

Практически любой асинхронный электродвигатель имеет два варианта подключения – это звезда или треугольник. В первом случае обмотки подключаются на фазное напряжение, во втором на линейное напряжение.

Электродвигатель асинхронный трехфазный и подключение звезда–треугольник зависит от особенностей обмотки. Обычно оно указано на бирке двигателя.

  • Прежде всего, давайте разберемся, в чем отличие этих двух вариантов. Наиболее распространенным является соединение «звезда». Оно предполагает соединение между собой всех трех концов обмоток, а напряжение подается на начала обмоток.
  • При соединении «треугольник» начало каждой обмотки соединятся с концом предыдущей обмотки. В результате каждая обмотка у нас получается стороной равностороннего треугольника – откуда и пошло название.

  • Отличие этих двух вариантов соединения состоит в мощности двигателя и условий пуска. При соединении «треугольником» двигатель способен развивать большую мощность на валу. В то же время момент пуска характеризуется большой просадкой напряжения и большими пусковыми токами.
  • В бытовых условиях выбор способа подключения обычно зависит от имеющегося класса напряжения. Исходя из этого параметра и номинальных параметров, указанных на табличке двигателя, выбирают способ подключения к сети.

Подключение асинхронного электродвигателя

Электродвигатель асинхронный трехфазный и схема подключения зависят от ваших потребностей. Наиболее распространенным вариантом является схема прямого включения, для двигателей, подключенных схемой «треугольника», возможна схема включения на «звезде» с переходом на «треугольник», при необходимости возможен вариант реверсивного включения.

В нашей статье мы рассмотрим наиболее популярные схемы прямого включения и прямого включения с возможностью реверса.

Схема прямого включения асинхронного электродвигателя

В предыдущих главах мы подключили обмотки двигателя, и вот теперь пришло время включения его в сеть. Двигатели должны включаться в сеть при помощи магнитного пускателя, который обеспечивает надежное и одновременное включение всех трех фаз электродвигателя.

Пускатель в свою очередь управляется кнопочным постом – те самые кнопки «Пуск» и «Стоп» в одном корпусе.

Читать еще:  Двигатель ej20tt технические характеристики

Обратите внимание! Вместо автомата вполне возможно применение предохранителей. Только их номинальный ток должен соответствовать номинальному току двигателя. А также должен учитывать пусковой ток, который у разных типов двигателей колеблется от 6 до 10 крат от номинального.

  1. Теперь приступаем непосредственно к подключению. Его условно можно разделить на два этапа. Первый это подключение силовой части, и второй — подключение вторичных цепей. Силовые цепи – это цепи, которые обеспечивают связь двигателя с источником электрической энергии. Вторичные цепи необходимы для удобства управления двигателем.
  2. Для подключения силовых цепей нам достаточно подключить вывода двигателя с первыми выводами пускателя, выводы пускателя с выводами автоматического выключателя, а сам автомат с источником электрической энергии.

Обратите внимание! Подключение фазных выводов к контактам пускателя и автомата не имеют значения. Если после первого пуска мы определим, что вращение неправильное, мы сможем легко его изменить. Цепь заземления двигателя подключается помимо всех коммутационных аппаратов.

Теперь рассмотрим более сложную схему вторичных цепей. Для этого нам, прежде всего, как на видео, следует определиться с номинальными параметрами катушки пускателя. Она может быть на напряжение 220В или 380В.

  • Так же следует разобраться с таким элементом, как блок-контакты пускателя. Данный элемент имеется практически на всех типах пускателей, а в некоторых случаях он может приобретаться отдельно с последующим монтажом на корпус пускателя.

  • Эти блок-контакты содержат набор контактов – нормально закрытых и нормально открытых. Сразу предупредим – не пугайтесь в этом нет нечего сложного. Нормально закрытым называется контакт, который при отключенном положении пускателя – замкнут. Соответственно нормально открытый контакт в этот момент разомкнут.
  • При включении пускателя нормально закрытые контакты размыкаются, а нормально открытые контакты замыкаются. Если мы говорим за электродвигатель трехфазный асинхронный и подключение его к электрической сети, то нам необходим нормально открытый контакт.

  • Такие контакты есть и на кнопочном посту. Кнопка «Стоп» имеет нормально закрытый контакт, а кнопка «Пуск» нормально открытый. Сначала подключаем кнопку «Стоп».
  • Для этого соединяем один провод с контактами пускателя между автоматическим выключателем и пускателем. Его подключаем к одному из контактов кнопки «Стоп». От второго контакта кнопки должно отходить сразу два провода. Один идет к контакту кнопки «Пуск», второй к блок-контактам пускателя.

  • От кнопки «Пуск» прокладываем провод к катушке пускателя, туда же подключаем провод от блок-контактов пускателя. Второй конец катушки пускателя подключаем либо ко второму фазному проводу на силовых контактах пускателя, при использовании катушки на 380В, либо он подключается к нулевому проводу, при использовании катушки на 220В.
  • Все, наша схема прямого включения асинхронного двигателя готова к использованию. После первого включения проверяем направление вращения двигателя и если вращение неправильное, то просто меняем местами два силовых провода на выводах пускателя.

Схема реверсивного включения электродвигателя

Распространенным вариантом подключения асинхронного электродвигателя является вариант с использованием реверса. Такой режим может потребоваться в случаях, когда необходимо изменять направление вращения двигателя в процессе эксплуатации.

  • Для создания такой схемы нам потребуются два пускателя из-за чего цена такого подключения несколько возрастает. Один будет включать двигатель в работу в одну сторону, а второй в другую. Тут очень важным моментом является недопустимость одновременного включения обоих пускателей. Поэтому нам необходимо во вторичной схеме предусмотреть блокировку от таких включений.
  • Но сначала давайте подключим силовую часть. Для этого, как и приведенном выше варианте, подключаем от автомата пускатель, а от пускателя — двигатель.
  • Единственным отличием будет подключение еще одного пускателя. Его подключаем к вводам первого пускателя. При этом важным моментом будет поменять местами две фазы, как на фото.

  • Вывода второго пускателя просто подключаем к выводам первого. Причем здесь уже ничего не меняем местами.
  • Ну, а теперь, переходим к подключению вторичной схемы. Начинается все опять с кнопки «Стоп». Ее подключаем к одному из приходящих контактов пускателя – неважно первого или второго. От кнопки «Стоп» у нас вновь идут два провода. Но теперь один к контакту 1 кнопки «Вперед», а второй к контакту 1 кнопки «Назад».

  • Дальнейшее подключение приводим по кнопке «Вперед» — по кнопке «Назад» оно идентично. К контакту 1 кнопки «Вперед» подключаем контакт нормально открытого контакта блок-контактов пускателя. Каламбур, но точнее не скажешь. К контакту 2 кнопки «Вперед» подключаем провод от второго контакта блок-контактов пускателя.
  • Туда же подключаем провод, который пойдет к нормально закрытому контакту блок-контактов пускателя номер два. А уже от этого блок-контакта он подключается к катушке пускателя номер 1. Второй конец катушки подключается к фазному или нулевому проводу в зависимости от класса напряжения.
  • Подключение катушки второго пускателя производится идентично, только ее мы подводим к блок-контактам первого пускателя. Именно это обеспечивает блокировку от включения одного пускателя, при подтянутом положении второго.

Вывод

Способы подключения асинхронного трехфазного электродвигателя зависят от типа двигателя, схемы его соединения и задач, которые стоят перед нами. Мы привели лишь самые распространенные схемы подключения, но существуют и еще более сложные варианты. Особенно это касается асинхронных машин с фазным ротором, которые имеют функцию торможения.

Генератор из трехфазного асинхронного двигателя схема

В современных автомобилях многие важные основные и вспомогательные функции выполняются при помощи электропривода. Все применяемые электродвигатели разной мощности и назначения питаются от бортовой сети постоянным током. Применение на автомобилях именно электродвигателей постоянного тока определено главным условием – наличием источника постоянного тока (аккумулятора) для питания бортовой сети автомобиля на стоянке при выключенном генераторе. При запуске двигателя автомобиля начинает вращаться генератор, энергия которого поступает в бортовую сеть для потребления. Величина электрического напряжения, которое вырабатывает генератор, всегда немного больше, чем дает аккумуляторная батарея и автоматически, при помощи встроенного в генератор электронного блока, поддерживается на этом уровне независимо от оборотов генератора и тока потребления. Поскольку напряжение генератора больше напряжения аккумулятора, часть тока направлена от генератора в аккумулятор, т.е. происходит подзарядка аккумулятора.

Историческое развитие систем электропитания бортовой сети автомобиля прошло два этапа, если анализировать по принципу действия его генератора. А именно, по механизму получения на выходе генератора именно постоянного напряжения электрической энергии. Первоначально это был механический электрический переключатель (коммутатор) обмоток якоря электрического генератора постоянного тока.

Рис. 1. Получение полярного напряжения при помощи щеточно-коллекторного узла при вращении рамки в магнитном поле

В работах [1–10] показана теория работы любой электрической машины постоянного тока, как двигателя, так и генератора при помощи щеточно-коллекторного узла, который одновременно выполняет функцию датчика положения якоря и переключателя тока в его обмотках. На рис. 1. представлена схема, поясняющая принцип работы щеточно-коллекторного узла генератора постоянного тока, а именно получение полярного напряжения, т.е. (+) на одной и (–) на другой щетке. Как известно, при вращении якоря в соответствии с законом электромагнитной индукции в проводниках витка ab и cd при пересечении ими магнитного поля будет индуктироваться ЭДС, которая равна

где V – линейная скорость движения проводника относительно магнитного поля; B – индукция магнитного поля; L – длина активной части витка. Направления ЭДС в проводниках ab и cd определяются по правилу правой руки. По контуру abcd эти ЭДС складываются, и так как верхний и нижний проводники находятся в одинаковых магнитных условиях, то ЭДС витка E будет: E = 2·e Автомобильные генераторы по такой схеме получения постоянного тока, не строятся уже достаточно давно, чего нельзя сказать обо всех применяемых сегодня в автомобилях электродвигателях, кроме шаговых с электронным управлением. В настоящей статье они упомянуты как пример сложной, дорогой конструкции с небольшим ресурсом, содержащей щеточно-коллекторный узел и якорь с большим числом обмоток, каждая из которых присоединялась к соответствующей ламели, контакту коллектора.

Читать еще:  Двигатель вейма технические характеристики

Применяемые сегодня автомобильные генераторы являются классическим примером машин переменного трехфазного тока, который возбуждается (генерируется) в обмотках статора. Вращающийся якорь намагничивается постоянным током, подводимым к его обмотке так же при помощи щеточного узла, но его конструкция значительно проще и надежнее, чем у рассмотренного выше классического генератора постоянного тока. Ротор (а именно так называют вращающийся магнитный возбудитель в машинах переменного тока) создает вращающееся магнитное поле [7–10]. Для этой цели на валу ротора и расположена обмотка возбуждения. Она помещается в две половины полюса, в каждой полюсной половине имеются выступы – они называются клювами. На роторе расположены и два контактных кольца, и именно через них идёт питание обмотки возбуждения. Кольца чаще всего изготавливаются из меди или другого цветного металла с низким коэффициентом трения в паре с угольной щеткой, например латуни. Непосредственно к кольцам припаяны выводы одной обмотки возбуждения. Поскольку контактные кольца генератора переменного тока не имеют в отличие от генератора постоянного тока поперечных разделителей и образуют гладкую поверхность, износ токоподводящих графитовых щеток значительно снижен.

Статор необходим для создания переменного электрического тока, объединяет металлический сердечник и обмотки, сердечник набран из пластин, они изготовлены из электротехнической трансформаторной стали. В пазы статора уложены три обмотки (они разбиты на секторы для более равномерного взаимодействия). Между собой обмотки соединяются по схемам «звезда» или «треугольник». В любом случае эти три вывода трехфазного напряжения соединяются с выпрямителем тока, который собран обычно по мостовой схеме и имеет шесть полупроводниковых диодов. Выпрямитель осуществляет преобразование переменного тока, который вырабатывает непосредственно автомобильный генератор, в постоянный ток для бортовой сети. Таким образом, можно зафиксировать факт наличия электрической энергии в двух проявлениях:

1. В виде постоянного тока в бортовой сети, т.е. на выходе генератора и клеммах аккумулятора.

2. В виде переменного трехфазного тока, который собственно вырабатывается генератором автомобиля и поступает на вход выпрямителя, полупроводниковые диоды которого встроены в корпус генератора так, что на выходе мы получаем постоянное напряжение.

Перед тем как перейти к выводу о возможности и целесообразности применения трехфазного асинхронного электродвигателя на автомобиле, рассмотрим свойства и характеристики электродвигателей постоянного тока. Двигатели постоянного тока имеют несколько вариантов соединения обмоток вращающегося якоря и неподвижного статора.

От выбора схемы их соединения с источником постоянного тока очень сильно зависят их рабочие характеристики. Различают двигатели: с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. Двигатели небольшой мощности часто выполняют с постоянными магнитами для создания поля возбуждения. Механические, нагрузочные характеристики их весьма разнообразны и поэтому выбираются в зависимости от условий применения. По своим эксплуатационным возможностям двигатели постоянного тока, безусловно, чрезвычайно удобны, как электромеханические преобразователи энергии, для очень широкого круга задач. Они позволяют легко изменять направление вращения (реверс), управляются по скорости вращения и крутящему моменту, но при всем обилии преимуществ имеют заметный недостаток, который задан в самой конструкции такого рода двигателей. Этот недостаток обусловлен необходимостью переключения полярности обмоток якоря, при их переходе через южный – S и северный – N полюса магнитов статора, т.е. имеет принципиальный характер.

Фото классического маломощного электродвигателя постоянного тока [2] на рис. 2 показывает сложность его конструкции и материалоемкость коллектора, изготовленного из меди.

Из рисунка видно, что наличие щеточно-коллекторного узла в двигателе постоянного тока обуславливает сложность конструкции, высокую стоимость изделия и ограничивает ресурс двигателя за счет износа щеток и загрязнения коллектора.

Рис. 2. Фото типового электродвигателя постоянного тока со стороны щеточно-коллекторного узла

Для оценки материальных затрат на изготовление двигателя этого типа целесообразно сравнить обмотки статора и якоря по их намагничивающей силе. Откуда видно, что поскольку механический крутящий момент создается взаимодействием этих магнитных полей, то эти силы примерно равны. Очевидно, равны и индуктивности их обмоток, т.е. число витков их обмоток и затраты меди.

Рис. 3. Ротор асинхронного электродвигателя с короткозамкнутой обмоткой, магнитопровод показан в виде диска

Таким образом, стоимость якоря двигателя постоянного тока по материалоемкости (расходу меди) и трудозатратам на изготовление, ввиду сложности размещения и закрепления обмоток в пазах якоря, составит более 50 % полной стоимости двигателя. Поэтому предложение об использовании хотя бы в некоторых применениях асинхронных трехфазных двигателей, которые могут быть примерно вдвое дешевле, весьма выгодно.

Эффект экономии достигается простотой конструкции вращающейся части асинхронного двигателя, его ротора, который так же состоит из набора пластин электротехнической стали, но его обмотка выполнена путем заливки в пазы ротора расплавленного алюминия без применения ручного труда. Схематичное изображение ротора [11] показано на рис. 3.

Залитые расплавленным алюминием пазы ротора – это проводники обмотки, по которым протекает ток, создающий магнитное поле, вращающее ротор. Замыкание тока происходит через торцевые шайбы, которые формируются единовременно с заливкой пазов ротора. Простота конструкции, отсутствие медной обмотки и коллектора доказывают экономические преимущества применения таких двигателей, а практически абсолютная надежность электрической части короткозамкнутого ротора еще более повышает конкурентоспособность асинхронных машин. Однако эти преимущества можно получить лишь при условии наличия переменного трехфазного тока для питания обмоток статора и создания вращающегося магнитного поля. Принцип работы асинхронного двигателя [1, 3, 12] основан на использовании вращающегося магнитного поля, создаваемого тремя катушками статора. При включении, когда ротор в покое, через его магнитную систему в проводниках наводится электродвижущая сила (ЭДС), поскольку проводники замкнуты сами на себя и катушки ротора имеют незначительное омическое сопротивление, эта эдс вызывает большие токи в них. По закону Ленца магнитное поле этих токов взаимодействует с полем статора, и ротор начнет вращаться в ту же сторону, в какую вращается поле, создаваемое катушками статора. В установившемся режиме ротор будет вращать чуть медленнее (асинхронно) полю статора.

Трехфазный переменный ток для питания асинхроннного трехфазного двигателя предлагается брать от стандартного автомобильного генератора. Переделка, т.е. доработка стандартного генератора крайне проста и состоит в присоединении трех проводников соответствующего сечения (отпайке) к выводам статорной обмотки генератора, например, в местах соединения с выпрямительными диодами. Электрическая схема присоединения трехфазного асинхронного электродвигателя к стандартному автомобильному генератору [11, 12] приведена на рис. 4. Соединение обмоток – звезда-звезда без нулевого провода, причем амплитуда напряжения не зависит от оборотов генератора вследствие работы реле регулятора напряжения.

Рис. 4. Схема подключения трехфазного асинхронного двигателя к обмоткам статора (показано стрелками) типового автомобильного генератора

Из рис. 4 видно, что при заданном соединении фаз, когда фазы В и С генератора подключены к фазам С и В двигателя, ротор двигателя будет вращаться в направлении, противоположном направлению вращения генератора.

Таким образом, предложенный для применения в агрегатах легковых и грузовых автомобилей асинхронный трехфазный электродвигатель с питанием от обмоток стандартного генератора автомобиля, во-первых, значительно проще, надежнее и дешевле двигателей постоянного тока, за счет исключения из его конструкции коллекторно-щеточного узла и, во-вторых, не уступает по возможности управления реверсом направления вращения. Использование данного предложения в тех агрегатах, которые включаются после запуска двигателя автомобиля, когда начинает функционировать генератор, несмотря на переменную частоту питающего тока, может быть оправдано и выгодно.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector