Асинхронный двигатель в однофазной сети Причина использования его отсутствие трехфазного питания, широкая распространенность этих самых асинхронных двигателей. Для включения в однофазную сеть помимо вышеуказанных пусковых приспособлений требуются конденсаторы: рабочий и пусковой. Последний должен еще и коммутироваться: при запуске двигателя он включается, а при наборе номинальной частоты вращения отключается.
Для получения вращающегося магнитного поля от однофазной сети необходимо иметь на зажимах двигателя двухфазное питание. Этого достигают при помощи сдвига между токами на 90 электрических градусов, используя конденсатор и соответствующее соединение обмоток двигателя. Так, для наиболее распространенного и доступного трехфазного асинхронного двигателя, имеющего обмотки статора на 220 В (на щитке двигателя указано U = 220/380 В и, например, I = 4,2/2,4 А), существуют две схемы: для включения в трехфазную сеть 220/380 В по схеме «звезда» и для включения в однофазную сеть 220 В по схеме «треугольник».
В однофазную сеть (220 В) напряжение к асинхронному двигателю подводят к двум зажимам (фаза «А» и ноль «0»), к третьему зажиму и к одному из указанных выше зажимов сети подключают рабочий конденсатор Ср и параллельно с ним через выключатель пусковой конденсатор Сп, действующий только в режиме пуска для создания пускового момента в течение небольшого времени.
Итак, в трехфазную сеть асинхронный двигатель включают по схеме «звезда», а в однофазную сеть по схеме «треугольник», что предполагает коммутации обмоток двигателя. У последнего должно быть шесть концов (С1-С4; С2-С5; С3-С6).
В связи с существованием коммутаций при работе в однофазной сети можно использовать облегченный запуск (при отсутствии первоначальной нагрузки, например, токарного или фуговального станков). В этом случае обмотки асинхронного двигателя первоначально включают
«звездой», а при достижении им номинальной скорости «треугольником». Так в обмотках при соединении «звездой» коммутация будет в 3 раз меньше, чем при «треугольнике», а необходимый пусковой момент снизится в 3 раза. Это позволяет уменьшить емкость пускового конденсатора, а при малых мощностях двигателя он бывает не нужен вообще (рис. 1).
Рис. 1. Схема управления асинхронным двигателем при включении его в однофазную и трехфазную сети
Рассмотрим работу схем в режиме однофазного включения при использовании однофазного ввода XS0 (рис. 2, 3,а). Когда пускатель КМ не включен, обмотки статора двигателя через н.з. контакты 1 и 3, 4 и 6 соединены звездой, конденсаторы CD и Сп включены через н. з. контакты 7 и 9 параллельно и подсоединены к обмоткам С2С5 и C3C6 через перемычку 56 в гнезде XS0.
Запуск асинхронного двигателя осуществляется по схеме пакетным выключателем Q подачей однофазного питания на штыри 7 (фаза) и 2 («нуль») через предохранители FU1 и FU3. На штыри 7 и 1 гнезда XS0 подается напряжение на питание пускателя КМ.
Запущенный двигатель набирает обороты и по достижении номинальной частоты вращения ротора, что определяется характерным звуком двигателя и визуально, нажимают кнопку SB, срабатывает пускатель КМ и становится на самопитание через н.о. контакты 10 и 11. Пусковой конденсатор Сп отключается (7 и 9 контакты размыкаются), рабочий же конденсатор Ср подключается параллельно обмотке С2С5, обмотки двигателя включаются «треугольником» (С4 соединяется с С2, С5 с С3, С6 с С1).
Отключение двигателя происходит при выключении пакетника Q, при этом с КМ снимается напряжение и все контакты его устанавливаются в исходное положение, с которого возможен облегченный пуск двигателя. Обмотки двигателя вновь соединяются «звездой», Сп подключается параллельно, и эффективно осуществляет динамическое конденсаторное торможение двигателя.
Режим трехфазного питания осуществляется по схеме 3,в, при котором возможность включения пускателя КМ исключена (контакт один разъема XS-p не подключен). Трехфазное напряжение подается через гнезда 2, 3, 7 с нулем 4, через предохранители FU1, FU2, FU3, н.з. контакты пускателя на обмотке двигателя, соединенные «звездой».
Асинхронные двигатели в различных механизмах могут работать как в нереверсивном режиме (практически все станки для деревообработки), так и в реверсивном режиме (станки по металлообработке). Они могут иметь тормозные устройства. В зависимости от этих факторов меняется алгоритм работы схемы управления.
1. Нереверсивная схема (отсутствие технологического реверса). Включение в трехфазную сеть обычное. Для однофазного включения эта схема выполнима как для форсированного пуска на номинальном моменте, так и для облегченного пуска на пониженном в три раза моменте. При необходимости в обоих вариантах можно ввести торможение.
2. Реверсивная схема (технологический реверс, например, при нарезании резьб в токарных станках по металлу). В однофазном варианте форсировка пуска на номинальном моменте на прямом и обратном ходах, обязательное торможение на прямом ходу и реверс. Если применяется электродинамическое торможение, то необходимо произвести расщепление «треугольника» и соединить обмотки асинхронного двигателя «звездой». Это наиболее эффективная схема электродинамического торможения, при которой после отключения напряжения на обмотки статора асинхронного двигателя подается постоянный ток, так что все они включаются параллельно (нуль «звезды» на один полюс, а объединенные фазные зажимы на другой). В трехфазном варианте реверсивная схема управления с торможением, аналогично описанному для однофазного режима, за исключением того, что обмотки асинхронного двигателя уже соединены «звездой».