0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что означает трехфазный двигатель

Чем трехфазное напряжение отличается от однофазного

Три фазы = линейное напряжение 380 Вольт, Одна фаза = фазное напряжение 220 Вольт

Статья адресована начинающим электрикам. Я тоже когда-то был начинающим, и всегда рад поделиться знаниями и поднять профессиональный уровень моих читателей.

Итак, почему в некоторые электрощитки приходит напряжение 380 Вольт, а в некоторые – 220? Почему у одних потребителей напряжение трёхфазное, а у других – однофазное? Было время, я задавался этими вопросами и искал на них ответы. Сейчас расскажу популярно, без формул и диаграмм, которыми изобилуют учебники.

Очень коротко, для тех, кто не будет читать дальше: напряжение 380 В называется линейным и действует в трехфазной сети между любыми из трёх фаз. Напряжение 220 В называется фазным и действует между любой из трёх фаз и нейтралью (нулём).

Другими словами. Если к потребителю подходит одна фаза, то потребитель называется однофазным, и напряжение его питания будет 220 В (фазное). Если говорят о трехфазном напряжении, то всегда идёт речь о напряжении 380 В (линейное). Какая разница? Далее – подробнее.

Содержание

Асинхронный двигатель, согласно принципу обратимости электрических машин, может работать как в двигательном, так и в генераторном режимах. Для работы асинхронного двигателя в любом режиме требуется источник реактивной мощности.

В двигательном режиме при подключении двигателя к трехфазной сети переменного тока в обмотке статора образуется вращающееся магнитное поле, под действием которого в короткозамкнутой обмотке ротора наводятся токи, образующие электромагнитный момент вращения, стремящийся провернуть ротор вокруг его оси. Ротор преодолевает момент нагрузки на валу и начинает вращаться, достигая подсинхронной скорости (она же и будет номинальной с учетом момента нагрузки на валу двигателя).

В генераторном режиме при наличии источника реактивной мощности, создающего поток возбуждения, асинхронная машина способна генерировать активную мощность.

Трёхфазные твердотельные реле (ТТР) – основы применения

Очевидно, что обозначенные применения (резистивный элемент / электродвигатель) далеко не всеобъемлющая группа, поскольку существует ряд других применений, выходящих за рамки указанных двух категорий. Например — системы освещения и распределения электроэнергии.

Однако большинство инженеров-проектировщиков, использующих трёхфазные твердотельные реле, применяют устройства именно к одному из двух указанных общих типов трёхфазных систем. Основное внимание, как показывает картинка ниже, уделяется резистивным элементам и электродвигателям.

Блок-схема упрощённого вида управляемыми приборами ТТР: слева – термически-резистивная нагрузка (ТРН); справа – моторная нагрузка; ТТР – трёхфазное твердотельное реле; Тн – нагрузочный ток; Нн – нагрузочное напряжение; У – управляющий сигнал

Несмотря на то, что каждое применение индивидуально и требует особой проверки, сосредоточение внимания на этих двух основных категориях позволяет обобщить характеристики. Также обобщаются последующие требования, предъявляемые к трёхфазным твердотельным реле, используемым для выполнения функций переключения.

Более того, ограничение внимания мощными системами, использующими трёхфазные сети для питания систем, охватывает некоторые из наиболее требовательных коммерческих и промышленных условий, в которых сегодня используются трёхфазные твердотельные реле.

Трёхфазные твердотельные реле – определение и описание

Исполнение устройства под три фазы, по сути, представлено отдельными однофазными реле, заключёнными в одном корпусе с общим входом. Соответственно, все три отдельных устройства питаются током одновременно.

Инженеры-электрики, кстати заметить, нередко используют три отдельных однофазных устройства для переключения питания на трёхфазной системе.

Обычно это делается по желанию или когда по тем или иным причинам не представляется возможным применение именно трёхфазного твердотельного реле.

Однако более распространённым и упрощённым подходом следует рассматривать использование трехфазного твердотельного реле для обеспечения функции переключения.

Такой подход упрощает электромонтаж и обычно уменьшает общую потребность в пространстве внутри конструкционной панели.

Пример целой сборки на основе ТТР с коммутацией на три фазы – своего рода интеллектуальный регулятор напряжения, построенный из десятка приборов, работающих совместно

Основными характеристиками твердотельных реле — однофазных или трёхфазных, являются:

  • бесконтактное включение и выключение, что означает отсутствие дуги, дребезга контактов или акустического шума;
  • высокая скорость переключения;
  • долговечность работы;
  • низкие требования к входной мощности управления;
  • отключение при нулевом токе, что существенно минимизирует электрические переходные процессы, особенно при переключении индуктивных систем;
  • включение при нулевом напряжении, что минимизирует скачки тока в обмотках и связанные переходные процессы.

Трёхфазные твердотельные реле предназначены для управления трёхфазными нагрузками переменного тока, которые в противном случае могли бы переключаться при помощи других – электромеханических, ртутных или иных контакторов.

Читать еще:  В хендай солярисе что то звенит в двигателе

Способы коммутации на трёхфазные твердотельные приборы

Для трехфазного резистивного нагрева обычно используются трёхфазные твердотельные реле с переходом через нуль. Эти версии устройств переключают питание нагрузки в точке пересечения нулевого напряжения каждой фазы, минимизируют пусковые токи.

Приборы статичного включения рекомендуются для переключения индуктивных нагрузок — электродвигателей, компрессоров, трансформаторов, где желательно включать три фазы одним моментом. Все приборы переменного тока (за исключением специальных версий, построенных с полевыми транзисторами) отключают выход при нулевом токе.

Отключение проходит независимо от того, управляются ли приборы нулевым напряжением или статичным включением. Таким образом, уменьшаются переходные процессы, вызванные открытием нагрузки посредством магнитного поля, которое сводится к нулю.

Пример радиаторной сборки под прибор ТТР на три фазы, предназначенной для рассеивания тепла, выделяемого схемой при максимальных токовых нагрузках

При включении твердотельного реле в трёхфазные схемы необходимо учитывать: рассеивание тепловой мощности прибора по причине потерь в выходных силовых полупроводниках. Этот момент нередко требует использования внешних радиаторов (теплоотводов) для поддержания допустимой рабочей температуры.

Электрические переходные процессы, передаваемые по линиям электропередач или создаваемые переключением реактивных нагрузок, могут потребовать дополнительной защиты от переходных процессов. Также приходится учитывать выбор включения нулевого или ненулевого напряжения в зависимости от типа нагрузки.

Стандарты безопасности для трёхфазных твердотельных реле

Наиболее распространённые номинальные категории относятся к применениям для резистивных нагрузок и электродвигателей. Основное различие между этими двумя номиналами заключается в токах.

Трёхфазные твердотельные реле для электродвигателей необходимо рассчитывать на работу, как с током заторможенного двигателя, так и с током полной нагрузки.

Таблица ниже показывает три наиболее распространённых стандарта под трёхфазные твердотельные реле для работы с электродвигателями.

Таблица стандартов ТТР под номинальные моторные нагрузки

СтандартыКлассификация
UL508Контроллер электродвигателя
IEC62314Моторная нагрузка, LC B
IEC 60947-4-2Контроллер электродвигателя, AC-53a

Стандарты, отмеченные таблицей, требуют, чтобы переключатели, предназначенные для управления нагрузкой электродвигателя, выдерживали токи полной нагрузки. В результате, конкретный прибор будет иметь разные номинальные значения тока для резистивных нагрузок или нагрузок двигателя.

По сути, номинальная резистивная нагрузка трёхфазного твердотельного реле снижается, когда имеет место применение к нагрузкам двигателя. Например, твердотельный прибор ТТР, способный выдерживать резистивный ток 50А, фактически рассчитывается как ТТР мощностью 17А, при использовании в системах управления электродвигателем.

Приборы ТТР для трехфазных асинхронных двигателей

Исторически наиболее распространенными устройствами, используемыми для переключения мощности на асинхронные двигатели, являются электромеханические реле и контакторы. Однако по мере роста спроса на улучшенные характеристики и надёжность работы, трёхфазные твердотельные реле находят всё большее применение.

Как и в случаях с резистивной нагрузкой, управление электродвигателем может быть выполнено при помощи:

  1. Трёх отдельных ТТР,
  2. Одного трёхфазного прибора.
  3. Двух (или одного сдвоенного) ТТР, если это позволяет спецификация.

Явными преимуществами твердотельных реле для управления трёхфазным асинхронным двигателем отмечаются:

  • исключение механической усталости конструкции;
  • работа без контакта, без шума, без дуги;
  • высокоскоростное переключение;
  • низкая входная мощность управления;
  • отсутствие катушек индуктивности;
  • отключение нагрузки при нулевом токе;
  • долгий срок службы в отличие от механических реле и контакторов;
  • изоляция входа / выход до 4000В переменного тока;
  • полное соответствие директиве по ограничению вредных веществ.

Пуск и остановка мотора твердотельным прибором ТТР

Большинство применений трехфазных электродвигателей ограничиваются только функциями включения / выключения. Например, промышленный вентилятор обычно работает только в одном направлении, обеспечивая циркуляцию воздуха, поэтому мотор вентилятора достаточно только включать и выключать.

Компрессор — еще один пример, когда для правильной работы двигателя просто требуется подключение к трём фазам цепи питания переменного тока. Для таких применений обычно используется простое трёхфазное твердотельное реле, контактор или пускатель для подачи питания одновременно на все три обмотки статора мотора. Используется один входной сигнал управляющий контактором.

Варианты ТТР для реализации управления асинхронным двигателем с помощью монтируемых на панели приборов, дополненных охлаждающим радиатором

Коэффициент мощности для нагрузок асинхронных двигателей имеет довольно низкое значение ( Критерии выбора приборов для управления электродвигателями

Условия переходного тока также необходимо учитывать при выборе трёхфазных твердотельных реле для использования с электродвигателями. В зависимости от размера мотора и нагрузки, приложенной к статору, пусковой ток при первом включении может в 5-7 раз превышать нормальный рабочий ток.

Эта перегрузка, потенциально достигающая значения тока заторможенного ротора двигателя, будет постепенно уменьшаться до номинального значения тока полной нагрузки. Происходит это в течение нескольких циклов переменного тока по мере того, как электродвигатель начинает вращаться. Однако применяемое реле и соединения должны соответствовать перегрузкам, возникающим в процессе запуска.

Читать еще:  Что такое максимальный крутящий момент двигателя автомобиля

Также необходимо учитывать возможность остановки электродвигателя при определённых условиях, когда линейный ток будет равен или больше тока заторможенного ротора. В этом случае необходимо использовать защиту от перегрузки по току, как твердотельного прибора ТТР, так и самого электродвигателя.

Для надежности и безопасности рекомендуется обеспечить защиту от переходных процессов для всех твердотельных реле, управляющих трёхфазными асинхронными моторами. Такая защита может быть доступна внутри прибора ТТР или применяться внешним модулем.

Чаще всего используются варисторы, хорошо рассеивающие мощность, но несколько медленно реагирующие на быстрые переходные процессы. Однако двунаправленные диодные ограничители бросков напряжения (TVS-диоды) обеспечивают оптимальные характеристики для быстрых переходных процессов, несмотря на более низкие показатели рассеяния мощности, чем у варисторов на основе окиси металла.

Видеоролик — использование прибора под термо-резистивную нагрузку

На виде, представленное ниже, демонстрируется практическое применение прибора, в частности, для управления термо-резистивной нагрузкой (электрическими нагревателями). Внедряя в схему трёхфазные твердотельные реле, можно эффективнее управлять электрическими ТЭН.

Как правило, современные схемные решения предполагают использование приборов совместно с цифровыми микроконтроллерами, что позволяет полностью автоматизировать процесс работы.

При помощи информации: Crydom

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Выводы

Получить 380 вольт от сети 220 В возможно несколькими способами. Самым эффективным является способ применения электронного инвертора:

  • стабильные параметры тока;
  • безопасная эксплуатация;
  • обеспечение заявленной выходной мощности;
  • компактность установки.

Все выше перечисленные способы преобразования 220 Вольт в 380 работают, поэтому имеют право на существование. Но надо быть готовым к потере мощности и к трудностям по достижению других параметров тока, включая его частотные характеристики.

В чем же отличие между однофазным и трехфазным генератором?

Однофазные генераторы

Однофазные генераторы используются для питания только однофазных приборов и оборудования, которые для своей работы нуждаются в напряжении 220 Вольт. Это как раз все бытовые приборы и инструменты, которые окружают нас в быту. На приборной панели таких генераторов имеется одна или несколько розеток на 220 Вольт.

Все однофазные генераторы оснащены розетками на 220 Вольт / 16А, которые используются для подключения обычных приборов. Некоторые генераторы оснащены силовыми розетками 220 Вольт / 32А для подключения мощных потребителей (см. фото).

В подавляющем большинстве случаев для пользования в быту вам подойдет однофазный генератор (если вы не планируете подсоединять каких-либо трехфазных потребителей).

Трехфазные генераторы

Трехфазные генераторы могут быть использованы для питания как трехфазных, с напряжением питания 380 Вольт, так и однофазных приборов и оборудования. На приборной панели таких генераторов имеются розетки и на 380 Вольт и на 220 Вольт (см. фото). Такие электрогенераторы используются очень широко в промышленных целях, на предприятиях, на стройках и т.д.

Подключение трехфазных генераторов к однофазным потребителям

Казалось бы, как хорошо: можно приобрести трехфазный генератор (с заделом на то, что в будущем возможно понадобиться подключать трехфазных потребителей) и запитывать им, допустим, свой загородный дом. Но не все так просто.

Важным условием подключения однофазных приборов к трехфазному генератору является равномерное распределение нагрузки между тремя фазами, т.е. величины потребляемых мощностей, приходящиеся на каждую из фаз, должны быть приблизительно равны. Разница не должна превышать 25%. Иначе это может привести к такому явлению, как «перекос фаз», что может стать причиной преждевременного выхода электростанции из строя.

Учитывая сложности подключения и контроля за распределением электрической нагрузки, в бытовых условиях и в сетях с энергопотреблением менее 20 кВт использование трехфазных электрогенераторов нецелесообразно. Большинство современных бытовых устройств рассчитано на напряжение 220 Вольт, поэтому, если не планируется расширение сети, однофазные электростанции в полной мере справятся с возложенной на них задачей.

Мощность однофазных и трехфазных генераторов

Если с однофазным генератором все просто, есть выходное напряжение (220 Вольт) и есть мощность, которая соответствует паспорту изделия, то с трехфазными посложнее.

Номинальная мощность трехфазного генератора – это сумма мощностей, развиваемых в каждой фазе. Т.е. три фазы как бы делят общую мощность между собой. Соответственно, мощность, развиваемая в каждой фазе равна 1/3 номинальной мощности устройства, а это значит, что максимальная мощность однофазных потребителей, подключаемых к трехфазному генератору, может составить лишь 1/3 номинальной мощности устройства.

Читать еще:  Гарантийный срок работы отремонтированного двигателя

Поясним примером. Возьмем трехфазную электростанцию с номинальной мощностью 6 кВт. Согласно вышесказанному, к ней нельзя будет подключить однофазное оборудование мощностью 6 кВт, но возможно подключить 3-х однофазных потребителей с мощностью по 2 кВт. Причем, важно соблюдать равномерность нагрузки по фазам, не допуская перекоса фаз.

Трехфазные генераторы с полной мощностью по фазам

В ряде случаев к генератору необходимо подключать как трехфазное, так и однофазное мощное оборудование, или однофазное с большими пусковыми токами. Такие задачи обычно возникают на стройке. Раз полноценно пользоваться традиционным трехфазным генератором для подключения однофазных приборов нельзя, то напрашивается вопрос: «Как быть? Покупать два генератора: однофазный и трехфазный?»

Но решение есть – на рынке имеется ряд моделей генераторов, способных обеспечить одинаковую мощность как для одной, так и для трех фаз. Альтернаторы этих моделей способны работать как в одно-, так и в трехфазных режимах без потери выходной мощности. Выбор режима работы осуществляется переключателем на приборной панели.

Т.е., допустим мы имеем трехфазную электростанцию с полной мощностью по фазам номинальной мощностью 6 кВт. И к ней можно будет подключить как трехфазное, так и однофазное оборудование мощностью 6 кВт. Такие генераторы не имеют ограничений по подключению однофазных потребителей, присущим традиционным трехфазным генераторам.

На нашем сайте вы можете ознакомится и приобрести трехфазные генераторы с полной мощностью по фазам:

Способы торможения двигателей

При торможении противовключением меняются два провода соединяющих трехфазную сеть с обмотками статора, изменяя при этом направление движения магнитного поля машины. При этом наступает режим электромагнитного тормоза. Для динамического торможения обмотка статора отключается от трехфазной сети и включается в сеть постоянного тока. Неподвижное поле статора заставляет ротор быстро останавливаться.

Для лучшего понимания механизмов торможения двигателей рекомендуем также подробнее прочитать все что нужно знать о шаговых электродвигателях.

После отключения от сети электродвигатель продолжает движение по инерции. При этом кинетическая энергия расходуется на преодоление всех видов сопротивлений движению. Поэтому скорость электродвигателя через промежуток времени, в течение которого будет израсходована вся кинетическая энергия, становится равной нулю.

Такая остановка электродвигателя при движении по инерции называется свободным выбегом. Многие электродвигатели, работающие в продолжительном режиме или со значительными нагрузками, останавливают путем свободного выбега.

Более грубой и универсальной защитой, обязательной по правилам эксплуатации и обычно достаточной при правильно подобранных параметрах, является установка трёхфазных автоматических выключателей (по одному на двигатель), которые отключают питание в случае длительного (до несколько минут) превышения номинального тока по любой из фаз, что является следствием перегрузки двигателя, перекоса или обрыва фаз.

Где применяются преобразователи частоты однофазный вход-выход 1 ф. 220 В

Асинхронные двигатели (АД) чаще применяются в быту, нежели в промышленности, в частности в системе однополюсных канальных вентиляторов и водяных насосов. Не секрет, что возникают затруднения, связанные с регулировкой скорости вращения АД. В чем и состоит задача однополюсных преобразователей частоты вход-выход 220-220.

Неравномерность крутящего момента может привести к аномальному шуму и вибрации в агрегате. Для регулировки скорости трехфазных электродвигателей применяются однополюсные частотники 220/380 В(вход/выход), иногда со специальным контроллером, служащим для управления устройством.

Такие виды преобразователей предназначаются для работы в технологическом (насосы и вентиляторы, транспортирующие механизмы, экструдеры, миксеры и т.п.) и энергосберегающем оборудовании (станции управления насосами, системы климата и кондиционирования и т.п.). Модели выпускаются с возможностью крепления на ДИН-рейку. Имеют широкий диапазон регулировки частоты на выходе. Умный пульт управления обеспечивает комфортные условия рабочей обстановки.

Дабы избежать осложнений, с которыми часто встречаются в процессе эксплуатации 3-х полюсных электродвигателей в однофазных сетях, следует придерживаться правил:

  1. мощность двигателя, применяемого в качестве ЧП, выбирается большей, чем мощность подсоединяемого к нему электропривода;
  2. на практике преобразователи мощностью 4 кВт способны решать все существующие хозяйственные проблемы в частном доме. Можно ориентироваться на нагрузку 2-3 кВт, что приемлемо для энергосети;
  3. рабочий ток преобразователя в обычном режиме должен быть больше, чем указанно его значение в паспорте данного типа электродвигателей (иначе ЧП просто сгорит);
  4. подключение преобразователя осуществляется в строгой последовательности: первым запускается ЧП, затем 3-х полюсные потребители. Выключается оборудование в обратной последовательности.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector