Как сделать реверс на трехфазном двигателе с конденсатором на 220
Обновлено: 03.07.2024
Один из читателей нашей рассылки обратился к нам с вопросом: можно ли с помощью двухканального модуля MP325M управлять трех фазным двигателем в однофазной сети?
Собственно ничего сложного в этом нет. Для реверса двигателя постоянного тока необходимо перекидывать положительную линию питания. Для реверса трехфазного двигателя переменного тока необходимо переключать питание конденсатора с одного полюса питающего напряжения на другой.
Что представляет собой MP325M? Это двухканальный беспроводной приемник диапазона 433 МГц, с передатчиком в виде брелка. Как видно из фотографии приемник поставляется без корпуса. На плате приемника имеется кнопка для добавления/удаления брелков и три светодиода. Зеленый светодиод информирует о нажатие кнопок на пульте. Два красных светодиода информируют о состояние реле ВКЛ/ОТКЛ. Два силовых реле имеют возможность управления нагрузками с рабочим напряжением 250В и мощностью до 2200Вт. Питается приемник напряжением 12В.
Реле имеют два режима работы кнопка и триггер. Нам нужен будет режим кнопка.
На корпусе передатчика имеется индикация нажатия кнопок, по которой можно определить о необходимости замены элемента питания. Работает передатчик от широко распространенного 12В элемента питания типа 27А и сохраняет работоспособность до напряжения 6В.
Дальность комплекта в прямой видимости составляет 100 метров, чего с лихвой хватает для такого управления. Передатчик с приемником общается с помощью цифрового сигнала имеющего 1048576 комбинационный код, что гарантированно исключает ложное срабатывание от помех и других передающих устройств на данной частоте.
Схему подключения двигателя лебедки можно увидеть на рисунке ниже:
1. блок пускателя;
2. катушка управления пускателем;
3. контакт теплового реле;
4. тепловое реле;
5. силовые контакты пускателя;
6. беспроводной модуль управления MP325M
7. источник питания 12В PW1245
Алгоритм работы управления получился простым. Нажав и удерживая первую кнопку, лебедка начинает разматывать трос. Отпускаем первую кнопку и ждем полной остановки двигателя. Нажимаем вторую кнопку, трос начинает сматываться. Если необходимо поменять местами кнопки управления, просто поменяйте местами подключение сиреневого и зеленого провода.
Хочу обратить ваше внимание. Данная схема не имеет электронного тормоза, поэтому, во избежание больших пусковых токов при эксплуатации лебедки, необходимо дождаться полной остановки вращения вала двигателя и только тогда осуществлять реверс.
Данное управление можно с успехом применить в управлении лебедкой и других решениях, где применяется электродвигатель переменного тока.
Возможно, кто-то захочет повторить или улучшить данное решение. А может быть, предложит свое.
п.с. В публикации описывалось подключение асинхронного двигателя включенного в схеме треугольник. В таком включении мощность может достигать до 70% от номинальной. При этом два вывода подключаются непосредственно к однофазной сети 220В, а третий через конденсатор в зависимости от направления вращения.
Всякий асинхронный трехфазный двигатель рассчитан на два номинальных напряжения
трехфазной сети 380 /220 — 220/127 и т. д. Наиболее часто встречаются двигатели 380/220В.
Если у двигателя имеется только 3 вывода, следует разобрать двигатель: снять крышку со
стороны колодки и в обмотках найти соединение трёх обмоточных проводов (все остальные
провода соединены по 2). Соединение трёх проводов является нулевой точкой звезды. Эти 3
провода следует разорвать, припаять к ним выводные провода и объединить их в один пучок. Таким
образом мы имеем уже 6 проводов, которые нужно соединить по схеме треугольника.
Трехфазный двигатель вполне успешно может работать и в однофазной сети, но ждать от
него чудес при работе с конденсаторами не приходится. Мощность в самом лучшем случае будет не
более 70% от номинала, пусковой момент сильно зависит от пусковой емкости, сложность подбора
рабочей емкости при изменяющейся нагрузке. Трехфазный двигатель в однофазной сети это
компромис, но во многих случаях это является единственным выходом.
Существуют формулы для рассчета емкости рабочего конденсатора, но я считаю их не корректными по следующим причинам:
Направление вращения двигателя зависит от подключения конденсатора (точка а) к точке б или в.
Практически ориентировочную ёмкость конденсатора можно определить по сл. формуле:
Cмкф = P Вт /10, где C – ёмкость конденсатора в микрофарадах, P – номинальная мощность
двигателя в ваттах. Для начала достаточно, а точная подгонка должна производиться после
нагрузки двигателя конкретной работой. Рабочее напряжение конденсатора должно быть выше
напряжения сети, но практика показывает, что успешно работают старые советские бумажные
конденсаторы рассчитаные на 160В. А их найти значительно легче, даже в мусоре.
У меня мотор на сверлилке работает с такими конденсаторами, расположеными для защиты от хлопка в заземленной коробке от пускателя не помню сколько лет и пока все цело. Но к такому подходу я не призываю, просто информация для размышления. Кроме того, если включить 160-ти вольтовые конденсаторы последовательно, вдвое потеряем в емкости зато рабочее напряжение
увеличится вдвое 320В и из пар таких конденсаторов можно собрать батарею нужной емкости.
Включение двигателей с оборотами выше 1500 об/мин, либо нагруженных в момент пуска, затруднено. В таких случаях следует применить пусковой конденсатор, ёмкость которого зависит от нагрузки двигателя, подбирается экспериментально и ориентировочно может быть от равной
рабочему конденсатору до в 1,5 – 2 раза большей. В дальнейшем, для понятности, все что относится к работе будет зеленого цвета, все что относится к пуску будет красного, что к
торможению синего.
Включать пусковой конденсатор в простейшем случае можно при помощи нефиксированной кнопки.
Для автоматизации пуска двигателя можно применить реле тока. Для двигателей мощностью до 500 Вт подойдёт реле тока от стиральной машины или холодильника с небольшой переделкой. Т. к. конденсатор остаётся заряженным и в момент повторного запуска двигателя, между контактами возникает довольно сильная дуга и серебряные контакты свариваются, не отключая пусковой конденсатор после пуска двигателя. Чтобы этого не происходило, следует контактную пластинку пускового реле изготовить из графитовой или угольной щётки (но не из медно- графитовой, т. к. она тоже залипает). Также необходимо отключить тепловую защиту этого реле, если мощность двигателя превышает номинальную мощность реле.
Если мощность двигателя выше 500 Вт, до 1,1кВт можно перемотать обмотку пускового реле более толстым проводом и с меньшим количеством витков с таким расчётом, чтобы реле отключалось сразу же при выходе двигателя на номинальные обороты.
Для более мощного двигателя можно изготовить самодельное реле тока, увеличив размеры оригинального.
Большинство трехфазных двигателей мощностью до трех кВт хорошо работают и в однофазной сети за исключением двигателей с двойной беличьей клеткой, из наших это серия МА,
с ними лучше не связываться, в однофазной сети они не работают.
Трехфазный двигатель практические схемы включения на 220
Обобщающая схема включения
С1- пусковой, С2- рабочий, К1- нефиксирующаяся кнопка, диод и резистор- система
торможения.
Работает схема следующим образом: при переводе переключателя в положение 3 и нажатии на кнопку К1 происходит пуск двигателя, после отпускания кнопки остается только рабочий
конденсатор и двигатель работает на полезную нагрузку. При переводе переключателя в положение 1, на обмотку двигателя подается постоянный ток и двигатель тормозится, после остановки
необходимо перевести переключатель в положениие 2, иначе двигатель сгорит, поэтому переключатель должен быть специальным и фиксироваться только в положении 3 и 2, а положение
1 должно быть включено только при удержании.
При мощности двигателя до 300Вт и необходимости быстрого торможения, гасяший резистор можно не применять, при большей
мощности сопротивление резистора подбирается по желаемому времени торможения, но не должно быть меньше сопротивления обмотки двигателя.
Эта схема похожа на первую, но торможение здесь происходит за счет энергии запасенной в электролитическом конденсаторе С1 и время торможения будет зависить от его емкости. Как и в
любой схеме пусковую кнопку можно заменить на реле тока. При включении переключателя в сеть двигатель запускается и происходит заряд конденсатора С1 через VD1 и R1. Сопротивление R1
подбирается в зависимости от мощности диода, емкости конденсатора и времени работы двигателя
до начала торможения.
Если время работы двигателя между пуском и торможением превышает 1 минуту, можно использовать диод КД226Г и резистор 7кОм не менее 4Вт. рабочее напряжение
конденсатора не менее 350В Для быстрого торможения хорошо подходит конденсатор от фотовспышки, фотовспышек много, а нужды в них больше нет. При выключении переключатель
переходит в положение замыкающее конденсатор на обмотку двигателя и происходит торможение постоянным током. Используется обычный переключатель на два положения.
Схема реверсивного включения и торможения
Эта схема развитие предыдущей, здесь автоматически происходит запуск при помощи токового реле и торможение электролитическим конденсатором, а также реверсивное включение.
Отличие этой схемы: сдвоеный трехпозиционный переключатель и пусковое реле. Выкидывая из этой схемы лишние элементы, каждый из которых имеет свой цвет, можно собрать схему нужную
для конкретных целей. При желании можно перейти на кнопочное включение, для этого понадобятся один или два автоматических пускателя с катушкой на 220В Используется сдвоеный
переключатель на три положения.
Еще одна не совсем обычная схема автоматического включения.
Как и в других схемах здесь есть система торможения, но ее при ненадобности легко выкинуть. В этой схеме включения две обмотки соединены паралельно, а третья через систему
пуска и вспомогательный конденсатор, емкость которого примерно в два раза меньше необходимого при включении треугольником. Для изменения направления вращения нужно поменять местами
начало и конец вспомогательной обмотки, обозначеной красной и зеленой точками. Запуск происходит за счет зарядки конденсатора С3 и продолжительность запуска зависит от емкости
конденсатора, а емкость должна быть достаточно велика, чтобы двигатель успел выйти на номинальные обороты.
Емкость можно брать с запасом, так как после заряда конденсатор не
оказывает заметного действия на работу двигателя. Резистор R2 нужен для разрядки конденсатора и тем самым подготовки его для следующего пуска, подойдет 30 кОм 2Вт. Диоды Д245 — 248
подойдут любому двигателю. Для двигателей меньшей мощности соответственно уменьшится и мощность диодов, и емкость конденсатора. Хоть и затруднительно сделать реверсивное включение по данной схеме, но при желании и это можно. Потребуется сложный переключатель или пусковые
автоматы.
Использование электролитических конденсаторов в качестве пусковых и рабочих.
Стоимость неполярных конденсаторов достаточно высока, да и не везде их можно найти.
Поэтому, если их нет, можно применить электролитические конденсаторы, включенные по схеме не
намного сложнее. Емкость их достаточно велика при небольшом объеме, они не дефицитны и не дороги. Но нужно учесть вновь возникшие факторы. Рабочее напряжение должно быть не менее
350 Вольт, включаться они могут только парами, как указано на схеме черным цветом, а в таком случае емкость уменьшается вдвое. И если двигателю для работы нужно 100 мкФ, то конденсаторы
С1 и С2 должны быть по 200мкФ.
У электролитических конденсаторов большой допуск по емкости, поэтому лучше собрать батарею конденсаторов (обозначена зеленым цветом), легче будет подбирать фактическую емкость
нужную двигателю и кроме того у электролитов очень тонкие выводы, а ток при большой емкости может достигать значительных величин и выводы могут греться, а при внутреннем обрыве вызвать
взрыв конденсатора. Поэтому вся батарея конденсаторов должна находиться в закрытой коробке, особенно во время экспериментов. Диоды должны быть с запасом по напряжению и по току,
необходимому для работы. До 2кВт вполне подойдут Д 245 — 248. При пробое диода сгорает (взрывается) конденсатор. Взрыв конечно сказано громко, пластмассовая коробка вполне защитит от
разлета деталей конденсатора и от блестящего серпантина тоже. Ну вот, страшилки рассказаны, теперь немного конструкции.
Как видно из схемы, минусы всех конденсаторов соединены вместе и, стало быть, конденсаторы старой конструкции с минусом на корпусе можно просто плотно перемотать
изолентой и поместить в пластмассовую коробку соответствующих размеров. Диоды нужно расположить на изоляционной пластинке и при большой мощности поставить их на небольшие
радиаторы, а если мощность не велика и диоды не греются, то их можно поместить в ту же коробку.
Включенные по такой схеме электролитические конденсаторы, вполне успешно работают как пусковыми так и рабочими.
Включение пускового конденсатора при помощи реле тока.
Из теории известно, что пусковой ток в несколько раз превышает номинальный ток рабочего двигателя, поэтому включение пускового конденсатора при включении трехфазного двигателя в
однофазную сеть, можно осуществить автоматически, — при помощи реле тока.
Для двигателей до 0,5 кВт подойдёт пусковое реле от холодильника, стиральной машины типа РП-1, с небольшой переделкой. Подвижные контакты надо заменить на графитовую или угольную пластинку, выточенную из щётки коллекторного двигателя, по размерам оригинала. Т. к. при повторном включении, ток заряженного конденсатора даёт большую искру на контактах, и
стандартные контакты свариваются между собой. При применении графита, такого явления не наблюдалось. (Кроме того, следует отключить термореле).
Для двигателей до 1 кВт можно перемотать РП-1 проводом Ф1,2мм до заполнения катушки 40-45 витков.
Для более мощных двигателей следует изготовить реле тока по аналогии с РП-1, большего размера.
Моточный провод реле должен соответствовать номинальному току двигателя, из расчёта 5А / 1мм?.
Колличество витков следует подобрать экспериментально, для чёткого включения реле при запуске и отключения после запуска. Лучше намотать больше витков и отматывать до достижения
четкого отключения после пуска.
1- медные стержни из проволоки Ф2-2,5мм запрессованы в чуть меньшие отверстия
или на клею провода к ним просто припаяны 2-диск из графитовой щетки Ф на 1,5мм меньше Ф корпуса, толщина 1,5-2мм 3- корпус 4- обмотка 5- якорек
Корпус реле можно изготовить из текстолита, гетинакса, эбонита и т. п. Стержень — алюминиевая проволока, магнитный якорь — циллиндр из малоуглеродистой стали выточен в форме стакана.
Чтобы понятнее была конструкция самодельного реле, можно разобрать реле РП-1 и изготовить аналог, пропорционально увеличив детали. Примерный размер корпуса Ф30мм h 60мм.
Якорек и контактный диск должны свободно перемещаться по стержню. Пружина не должна быть слишком сильной.
Включение и реверсирование трехфазного асинхронного двигателя (380/220) в однофазную сеть одним переключателем
Множество представленных в Интернете схем реверсирования необоснованно усложнены и имеют неоправданно большое количество переключателей.
Предлагается простая схема включения и реверсирования одним переключателем.
Подойдёт практически любой переключатель имеющий 3 фиксированных положения, соответствующий мощности двигателя.
При необходимости – данная схема облегчает автоматизацию включения – выключения и реверсирования двигателя.
При необходимости пускового конденсатора (включение нагруженного или высокооборотистого двигателя), его можно подключать при помощи пусковой кнопки или реле тока.
Изменение оборотов трехфазного асинхронного двигателя (380/220) включённого в однофазную сеть
Чтобы не применять дорогой и сложный коллекторный двигатель в механизмах требующих изменения оборотов двигателя, можно обойтись асинхронным трёхфазным двигателем, введя в
фазовый провод реостат или простейший регулятор мощности.
Переделка двигателя заключается в изменении якоря двигателя.
Многие любители и профессионалы применяют в работе электрооборудование различного предназначения. И во многих случаях электрооборудование приводится в движение трехфазными двигателями. Но трехфазная сеть зачастую недоступна в гаражных боксах и индивидуальных домовладениях. И тогда на помощь приходят схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть.
Наиболее распространены и применяются в станках трехфазные асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором. Их подключение к однофазной сети мы и будем рассматривать. При включении двигателя в трехфазную сеть по трем обмоткам, в разный момент времени протекает переменный ток. Этот ток создает вращающееся магнитное поле, которое начинает вращать ротор двигателя.
При подключении двигателя к однофазной сети, ток по обмоткам течет, но вращающегося магнитного поля нет, ротор не крутится. Выход из этой ситуации был найден. Самым простым и действенным способом оказалось параллельное подключение конденсатора к одной из обмоток двигателя. Конденсатор, импульсно получая и отдавая энергию создает смещение фазы, в обмотках двигателя получается вращающееся магнитное поле и он работает. Емкость постоянно находится под напряжением и называется рабочим конденсатором.
Общие правила подключения электродвигателя через конденсатор.
Подключение электродвигателя 380В на 220В выполняется через конденсатор. Для такого подключения необходимо использовать бумажные (или пусковые) конденсаторы, при этом ВАЖНО чтобы номинальное напряжение конденсатора было больше либо равно напряжению сети (при этом рекомендуется что бы напряжение конденсатора было в 2 раза больше напряжения сети). Могут применяться конденсаторы следующих марок (типов):
МБГО, МБГЧ, МБГП, МБГТ, МБГВ, КБГ, БГТ, ОМБГ, K42-4, К42-19 и др.
Как правильно подобрать конденсаторы
Теоретически предполагается осуществлять расчет необходимой емкости путем деления силы тока на напряжение и полученную величину умножить на коэффициент. Для разного типа соединений обмоток коэффициент составляет:
звездой – 2800;
треугольником — 4800.
Недостатком этого метода является то, что не всегда на электродвигателе сохранилась табличка с данными. Невозможно точно знать коэффициент мощности и мощность двигателя, а следовательно и силу тока. К тому же на силу тока могут действовать такие факторы как отклонения напряжения в сети и величина нагрузки на двигатель.
Поэтому следует применять упрощенный расчет емкости рабочих конденсаторов. Просто учесть, что на каждые 100 ватт мощности необходимо 7 микрофарад емкости. Удобнее использовать несколько параллельно соединенных конденсаторов малой, желательно одинаковой емкости, чем один большой. Просто суммируя емкость собранных конденсаторов, можно легко определить и подобрать оптимальное значение. Для начала лучше процентов на десять занизить суммарную емкость.
Если двигатель легко запускается и мощности его достаточно для работы, то все подобрано правильно. Если нет – нужно еще подсоединять конденсаторы, пока двигатель не достигнет оптимальной мощности.
СПРАВКА. При подключении трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в однофазную сеть теряется не менее трети его мощности.
Следует помнить, что много не всегда хорошо, и при превышении оптимальной емкости рабочих конденсаторов двигатель будет перегреваться. Перегрев может привести к сгоранию обмоток и выходу электродвигателя из строя.
Подключение трехфазного двигателя с в однофазную сеть с реверсом
Использование группы (блока) конденсаторов.
При подключении электродвигателя через конденсатор очень важно как можно точнее подобрать его емкость. Чем ближе будет значение фактической емкости конденсатора к расчетной тем более оптимальным будет сдвиг вектора напряжения относительно вектора тока, что в свою очередь даст более высокие показатели момента на валу двигателя и его КПД.
Например: согласно расчету необходимая емкость рабочего конденсатора составила 54 мкФ, при этом найти конденсатор подходящей емкости не удается, в таком случае наиболее целесообразным вариантом является использование группы параллельно соединенных конденсаторов (конденсаторного блока).
Как известно, при параллельном соединении конденсаторов их емкость суммируется, таким образом, что бы получить нужные нам 54 мкФ можно использовать 2 параллельно соединенных конденсатора — на 40 и на 14 мкФ (40+14=54), либо любое другое количество конденсаторов суммарная емкость которых будет давать нужное значение, например 30, 20 и 4 мкФ:
Примечание: Все конденсаторы в группе должны быть одного типа, иметь одинаковое номинальное напряжение и частоту.
Проблема подключения трехфазного двигателя к однофазной сети возникает достаточно часто, потому имеет смысл рассмотреть этот вопрос. Оказывается запустить такой двигатель от обычной розетки совсем несложно — достаточно лишь дополнить схему фазосдвигающим конденсатором:
На рисунках выше показано подключение трехфазных двигателей с обмотками, соединенными звездой и треугольником.
Правда в этой схеме есть один существенный недостаток: для получения максимального КПД емкость фазосдвигающего конденсатора (Сраб.) должна меняться в зависимости от числа оборотов якоря мотора. Простейший выход из этой ситуации — использование дополнительного конденсатора (Спуск.):
Где Сраб. в микрофарадах, I — ток потребления двигателем в амперах, U — напряжение питания в вольтах.
Где Сраб. в микрофарадах, I — ток потребления двигателем в амперах, U — напряжение питания в вольтах.
Если вам известна мощность электродвигателя, то ток потребления несложно рассчитать, воспользовавшись формулой:
I = P/1.73 U η cosφ
Где I — ток потребления в амперах, Р — паспортная мощность двигателя в ваттах (указана на шильдике), U — напряжение сети в вольтах, η — КПД, cosφ — коэффициент мощности.
Пусковой конденсатор должен иметь в 1.5-2 большую емкость чем рабочий. Оба конденсатора должны быть обязательно бумажными (МБГО, МБГП) и рассчитаны на рабочее напряжение как минимум в 1.5 раза превышающее напряжение питания электродвигателя.
Как осуществить реверс двигателя при таком подключении? Схема реверсирования предельно проста — достаточно добавить схему переключатель В1:
И последний вопрос: если схема подключения трехфазного двигателя к одной фазе так проста, зачем вообще классическая схема с тремя фазами? Дело в том, что при использовании обычной сети для таких двигателей, мощности их составляет 50% от номинальной, но тут уже ничего не поделаешь.
Читайте также: