Виктор Пестриков - Современный дачный электрик

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.

Схема коммутации электродвигателя в этом случае будет иметь вид, показанный на рис. 6.25.

Рис. 6.25. Принципиальная схема коммутации обмоток трехфазного электродвигателя для включения в однофазную сеть

Во время разгона двигателя обмотки соединены «звездой» с подключением фазосдвигающего конденсатора Сп. В рабочем режиме в сеть остается включенной только одна обмотка, и вращение ротора поддерживается пульсирующим магнитным полем. После переключения обмоток конденсатор Сп разряжается через резистор Rp. Рассмотренная схема была опробована с двигателем типа АИР-100S2Y3 (4 кВт, 2800 об./мин.), установленным на самодельном деревообрабатывающем станке, и показала свою эффективность.

В схеме коммутации обмоток электродвигателя в качестве коммутационного устройства SA1 следует установить пакетный переключатель на рабочий ток не менее 16 А, например, типа ПП2-25/Н3 (двухполюсный с нейтралью, на ток 25 А). Переключатель SA2 может быть любого типа, но на ток не менее 16 А. Если реверс двигателя не требуется, то переключатель SA2 можно исключить из схемы.

Емкость пускового конденсатора к каждому двигателю подбирают индивидуально в пределах 250–400 мкФ. Этот конденсатор может состоять из параллельно соединенных металлобумажных конденсаторов типа КБГ-МН, МБГП, МБГО, МБМ на рабочее напряжение не менее 400 В. Батарея получается больших размеров, поэтому можно рекомендовать электролитические конденсаторы типа К50-7, К50-3, включаемые по схеме рис. 6.26. Для указанного типа электродвигателя подойдут конденсаторы К50-ЗИ (500 мкФ, 450 В) и диоды Д231. Разрядный резистор Rp номиналом 2–4 кОм должен иметь мощность рассеяния не менее 10 Вт.

Рис. 6.26. Соединение электролитических конденсаторов типа К50-7, К50-3 для замены металлобумажных

Налаживание схемы рис. 6.25 сводится к подбору пускового конденсатора Сп. Вначале берут конденсатор емкостью 250 мкФ и включают переключателем S1 двигатель в положение «Разгон». Двигатель без нагрузки должен в течение 3-10 с разогнаться до номинальных оборотов. Если же он гудит, а ротор покачивается, емкость следует постепенно увеличивать. Отдельные экземпляры двигателей имеют «мертвые точки», при нахождении ротора в которых двигатель не разгоняется. Достаточно бывает, сняв напряжение, повернуть вал двигателя на небольшой угол и, повторив включение, получить положительный результат.

Если увеличение пусковой емкости свыше 500 мкФ для двигателя мощностью 4 кВт не обеспечивает разгон, то придется искать другой двигатель. После разгона двигателя переключатель S1 переводят в положение "Работа" и приступают к проверке устройства в рабочем режиме.

Недостатком предложенной схемы включения мощного трехфазного электродвигателя в однофазную сеть можно считать чувствительность двигателя к перегрузкам. Если нагрузка на валу достигнет половины мощности двигателя, то может произойти снижение скорости вращения вала вплоть до полной его остановки. В этом случае нагрузку с вала двигателя снимают. Переключатель переводят сначала в положение "Разгон", а потом в положение "Работа" и продолжают дальнейшую работу.

Для того чтобы улучшить пусковые характеристики двигателей кроме пускового и рабочего конденсатора можно добавить еще и индуктивность, что улучшает равномерность загрузки фаз.

Для включения мощных трехфазных двигателей в однофазную сеть также подойдут электролитические конденсаторы. У мощных асинхронных электродвигателей (1–5,5 кВт), которые в бытовых условиях используются для привода деревообрабатывающего оборудования, возникают, прежде всего, проблемы с их пуском [13]. В этом случае для пуска требуется конденсатор большой емкости. Наиболее простое решение этой проблемы: применить в качестве пусковых электролитические конденсаторы. Электролитические конденсаторы включают минус к минусу и шунтируют резистором 100–200 кОм. Как показала практика, в качестве пусковых подойдут, например, конденсаторы К50-17 емкостью 800-1500 мкФ на напряжение 300-400В, а в качестве рабочего – один или два К75-17 50 мкФ на 1000 В. Если двигатель при пуске начинает заметно "дрожать", то емкость пускового конденсатора нужно уменьшить.