Виктор Пестриков - Современный дачный электрик
Рис. 6.19. Принципиальная схема соединения электролитических конденсаторов для использования их в качестве пусковых конденсаторов
Общая емкость соединенных конденсаторов составит (С1 + С2) / 2. На практике величину емкостей рабочих и пусковых конденсаторов выбирают в зависимости от мощности двигателя по табл. 6.6.
Таблица 6.6. Значение емкостей рабочих и пусковых электролитических конденсаторов трехфазного электродвигателя в зависимости от его мощности при включении в сеть 220 В
Емкость пускового конденсатора можно уменьшить при пуске электродвигателей на холостом ходу или с небольшой нагрузкой. Для включения, например, электродвигателя АО2 мощностью 2,2 кВт на 1420 об./мин. можно применить рабочий конденсатор емкостью 230 мкФ, а пусковой – 150 мкФ. В этом случае электродвигатель уверенно запускается при небольшой нагрузке на валу.
6.7. Переносной универсальный блок для пуска трехфазных электродвигателей мощностью около 0,5 кВт от сети 220 В
Для запуска электродвигателей различных серий, мощностью около 0,5 кВт, от однофазной сети без реверсирования можно собрать переносной универсальный пусковой блок (рис. 6.20) [10].
Рис. 6.20. Принципиальная схема переносного универсального блока для пуска трехфазных электродвигателей мощностью около 0,5 кВт от сети 220 В без реверса
При нажатии на кнопку SB1 срабатывает магнитный пускатель КМ1 (тумблер SA1 замкнут) и своей контактной системой КМ 1.1, КМ1.2 подключает электродвигатель М1 к сети 220 В. Одновременно с этим третья контактная группа КМ 1.3 замыкает кнопку SB1. После полного разгона двигателя тумблером SA1 отключают пусковой конденсатор С1. Останавливают двигатель нажатием на кнопку SB2.
6.7.1. Детали устройства
В устройстве используется электродвигатель А471А4 (АО2-21-4) мощностью 0,55 кВт на 1420 об./мин. и магнитный пускатель типа ПМЛ, рассчитанный на переменный ток напряжением 220 В. Кнопки SB1 и SB 2 спаренные типа ПКЕ612. Переключателем SA1 служит тумблер Т2-1. В устройстве применен проволочный постоянный резистор R1 типа ПЭ-20, а резистор R2 типа МЛТ-2. Конденсаторы С1 и С2 типа МБГЧ на напряжение 400 В. Конденсатор С2 составлен из двух параллельно соединенных конденсаторов 20 мкФ на 400 В. Лампа HL1 типа КМ-24 на ток 100 мА.
Пусковое устройство смонтировано в металлическом корпусе размером 170x140x50 мм (рис. 6.21).
Рис. 6.21. Внешний вид пускового устройства и чертеж передней панели: 1 – корпус; 2 – ручка для переноски; 3 – сигнальная лампа; 4 – тумблер отключения пускового конденсатора; 5 – кнопки «Пуск» и «Стоп», 6 – доработанная электровилка; 7 – панель с гнездами разъема
На верхней панели корпуса расположены кнопки «Пуск» и « Стоп», сигнальная лампа и тумблер для отключения пускового конденсатора. На передней панели корпуса устройства находится разъем для подключения электродвигателя.
Для отключения пускового конденсатора можно ввести в схему дополнительное реле К1, тогда надобность в тумблере SA1 отпадает, а конденсатор будет отключаться автоматически (рис. 6.22).
Рис. 6.22. Принципиальная схема пускового устройства с автоматическим отключением пускового конденсатора
При нажатии на кнопку SB1 срабатывает реле К1 и контактной парой К 1.1 включает магнитный пускатель КМ1, а К 1.2 подключает пусковой конденсатор Сп. Магнитный пускатель КМ1 самоблокируется с помощью своей контактной пары КМ 1.1, а контакты КМ 1.2 и КМ1.3 подсоединяют электродвигатель к сети. Кнопку «Пуск» держат нажатой до полного разгона двигателя, а затем отпускают. Реле К1 обесточивается и отключает пусковой конденсатор, который разряжается через резистор R2. В это же время магнитный пускатель КМ1 остается включенным и обеспечивает питание электродвигателя в рабочем режиме. Для остановки электродвигателя следует нажать кнопку «Стоп». В усовершенствованном пусковом устройстве можно использовать реле типа МКУ-48 или ему подобное.
6.8. Использование электролитических конденсаторов в схемах запуска электродвигателей
При включении трехфазных асинхронных электродвигателей в однофазную сеть, как правило, применяют обычные бумажные конденсаторы. Практика показала, что громоздкие бумажные конденсаторы можно заменить оксидными (электролитическими) конденсаторами с меньшими габаритами. Схему эквивалентной замены обычного бумажного конденсатора иллюстрирует рис. 6.23 [11].
Рис. 6.23. Принципиальная схема замены бумажного конденсатора (а) электролитическим (б, в)
Положительная полуволна переменного тока проходит через цепочку VD1, С2, а отрицательная – через VD2, С2. Поэтому оксидные конденсаторы могут иметь напряжение в два раза меньшее, чем обычные конденсаторы той же емкости. Например, если в схеме для однофазной сети напряжением 220 В применен бумажный конденсатор на напряжение 400 В, то при его замене по схеме рис. 6.23, б можно взять электролитический конденсатор на напряжение 200 В. Емкость электролитических конденсаторов определяют так же, как и бумажных (см. табл. 6.3). В приведенной схеме емкости обоих конденсаторов одинаковы.
Схема включения трехфазного двигателя в однофазную сеть при помощи электролитических конденсаторов приведена на рис. 6.24.
Рис. 6.24. Принципиальная схема включения трехфазного двигателя в однофазную сеть при помощи электролитических конденсаторов
В приведенной схеме SA1 – переключатель направления вращения двигателя, SB1 – кнопка разгона двигателя, электролитические конденсаторы С1 и С3 служат для пуска двигателя, С2 и С4 – для работы.
Подбирать электролитические конденсаторы в схеме рис. 6.24 лучше с помощью токоизмерительных клещей. Измеряют и выравнивают токи в точках А, В, С путем ступенчатого подбора емкостей конденсаторов. Замеры проводят при нагруженном двигателе в том режиме, в котором предполагается его эксплуатация. Диоды VD1 и VD2 для сети 220 В выбирают с обратным максимально допустимым напряжением не менее 300 В. Максимальный прямой ток диода зависит от мощности двигателя. Для электродвигателей мощностью до 1 кВт подойдут диоды с прямым током 10 А (например, отечественные Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247). При мощности двигателя от 1 до 2 кВт нужно взять более мощные приборы с соответствующим максимальным прямым током /пр макс, но можно применить и указанные ранее диоды, установив их на радиаторы.
При эксплуатации электродвигателя с электролитическими конденсаторами необходимо обращать внимание на следующее:
• работа однофазного двигателя без нагрузки – это наиболее тяжелый режим;
• при перегрузке диода может произойти его пробой и через электролитический конденсатор потечет переменный ток, что приведет к его нагреву и взрыву;
• при пуске обмотки двигателя испытывают значительную перегрузку, поэтому не рекомендуется делать больше трех пусков подряд;
• блок конденсаторов всегда должен быть закрыт для исключения разбрызгивания электролита при аварийной ситуации (это необходимо делать и при пробных пусках в процессе монтажа и настройки);
• при использовании пускателей ПНВ выключать двигатель необходимо только кнопкой "Стоп" пускателя. Так следует поступать и при пропадании напряжения в сети в процессе эксплуатации.
6.9. Включение мощных трехфазных двигателей в однофазную сеть
Конденсаторная схема включения трехфазных двигателей в однофазную сеть позволяет получить от двигателя, как известно, не более 60 % от номинальной мощности, в то время как предел мощности электрифицированного устройства ограничивается 1,2 кВт. Этого явно недостаточно для работы электрорубанка или электропилы, которые должны иметь мощность 1,5–2 кВт. Проблему в данном случае можно решить, поставив электродвигатель большей мощности, например 3–4 кВт. Подобные двигатели рассчитаны на напряжение 380 В, их обмотки соединены «звездой» и в клеммной коробке содержится всего три вывода. Включение такого двигателя в сеть 220 В приводит к снижению номинальной мощности двигателя в три раза и на 40 % при работе в однофазной сети. Такое снижение мощности делает двигатель непригодным для работы, но может быть использовано для раскрутки ротора вхолостую или с минимальной нагрузкой. Практика показывает, что многие электродвигатели уверенно разгоняются до номинальных оборотов, и в этом случае пусковые токи не превышают 20 А.
Наиболее просто можно перевести мощный трехфазный двигатель в рабочий режим, если переделать его на однофазный режим работы, получая при этом 50 % номинальной мощности [12]. Переключение двигателя в однофазный режим требует небольшой его доработки. Вскрывают клеммную коробку и определяют, с какой стороны крышки корпуса двигателя подходят выводы обмоток. Отворачивают болты крепления крышки и вынимают ее из корпуса двигателя. Находят место соединения трех обмоток в общую точку и подпаивают к общей точке дополнительный проводник с сечением, соответствующим сечению провода обмотки. Скрутку с подпаянным проводником изолируют изолентой или поливинилхлоридной трубкой, а дополнительный вывод протягивают в клеммную коробку. После этого крышку корпуса устанавливают на место.
