Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через конденсатор

Трёхфазное напряжение имеет максимум своего значения, который перемещается последовательно от одной фазы к другой. В трехфазном двигателе три обмотки статора подключены к трёхфазному напряжению. Поэтому максимум магнитного поля статора также перемещается от одной обмотки к другой, двигаясь вокруг оси вращения ротора. В зависимости от конструкции электродвигателя при этом ротор вращается с соответствующей скоростью.

Однако перемещение максимума напряжения можно достичь и при однофазном питающем напряжении. Для этого потребуется электрическая ёмкость. Изменение величины напряжения на электрической ёмкости отстаёт от изменения величины тока. Поэтому процесс формирования эффективного максимума перемещаемого магнитного поля статора с использованием конденсаторов становится возможным при правильно выбранных величинах их ёмкости.

В лучшем случае удаётся использовать двигатель на уровне 65 – 85 процентов от его номинальной мощности. При этом реактивная составляющая мощности, потребляемая от сети может быть близка к нулю, поскольку функцию источника реактивной мощности выполняет электрическая ёмкость. Но для наилучшей работы электродвигателя с трёхфазным статором от однофазной сети нужны конденсаторы, как для запуска, так и для рабочего режима.

А поскольку для большей электрической мощности требуется увеличение тока, потребуется также и увеличение ёмкости конденсаторов. Поэтому начиная с некоторой величины мощности электродвигателей, конденсаторная батарея получается слишком громоздкой и дорогостоящей. В таком случае преимущества включения трёхфазного двигателя в однофазную сеть утрачиваются. Обычно граничным значением величины мощности электродвигателя являются два киловатта.

Схемы включения

Схемы включения трёхфазного двигателя с использованием электрических ёмкостей приведены на изображении ниже:

Изменение соединений обмоток на изображениях а) и б) делается для реверса вращения ротора. Аналогично и для соединений обмоток на изображениях в) и г). На изображении ниже показано переключение соединений выводов обмоток в случае реверса для схемы г):

Для схем включения трёхфазных электродвигателей с конденсаторами в однофазную сеть в) и г) применяются два определения для обозначения обмоток:

• конденсаторная фаза для обмотки соединённой с конденсатором;
• главная фаза для обмоток соединённых с питающей сетью.

Величина номинального тока Iном существует для обмоток электродвигателя присоединённого к трёхфазной сети. При его подключении к однофазной сети на величину тока будет оказывать влияние ёмкость конденсатора. Можно получить ток как больше номинального, так и меньше номинального значения. Превышение номинального тока приводит к перегреву обмоток и к увеличению напряжения на конденсаторной фазе.

Расчёт конденсаторов

Особенно вредным могут быть резонансные явления, приводящие к существенному увеличению напряжения, которое может стать опасным как для целостности изоляции обмоток и конденсаторов, так и для обслуживающего персонала. Если ток меньше номинального значения двигатель будет использоваться не эффективно. Поэтому надо применять такие значения ёмкостей, при которых величины напряжений и токов для обмоток близки к номинальным значениям.

Для частоты питающего напряжения со значениями U Вольт и 50 Герц для каждой из схем, приведенных выше существует приближённый расчёт рабочей ёмкости Ср,ном:

а) — Ср,ном ≈2800Iном/U;

б) — Ср,ном ≈4800 /U;

в) — Ср,ном ≈1600Iном/U;

г) — Ср,ном ≈2740Iном/U.

Величина ёмкости при запуске электродвигателя выбирается в два – три раза больше чем величина Ср,ном. Для увеличения пускового момента надо выбирать схемы в) и г). Но при этом возможны перенапряжения на конденсаторной фазе. После переходного процесса часть конденсаторов отключается так, чтобы ёмкость оставшихся равнялась Ср,ном. С этой конденсаторной батареей электродвигатель может продолжать вращение.

Выбрать соответствующие электротехническое оборудование можно на сайте elektropostavka.ru. Они осуществляют доставку по всей России и СНГ.