Asinchroniniai elektros varikliai yra plačiai naudojami dėl savo aukšto našumo, eksploatacinio patikimumo, sąlyginai nedidelių remonto ir priežiūros išlaidų bei gebėjimo atlaikyti dideles mechanines perkrovas. Šie privalumai siejami su paprasta variklių konstrukcija. Dažnai kyla poreikis prijungti tokio tipo variklį prie vienfazio 220V elektros tinklo, net jei jis yra trifazis. Šiame straipsnyje aptarsime įvairias pajungimo schemas ir svarbius aspektus.
Trifazio variklio apvijų sujungimo schemos
Trifazių variklių apvijos gali būti sujungiamos dviem pagrindinėmis schemomis: „žvaigžde“ (Star) ir „trikampiu“ (Delta).
Sujungimas „Žvaigžde“
Visų trijų apvijų sujungimas „žvaigžde“ reiškia, kad trys statoriaus apvijos sujungiamos viename bendrame taške. Į tris laisvus šių apvijų gnybtus galima tiekti trifazę įtampą. Tokiu būdu gaunama „žvaigždė“, kurios centre yra bendras apvijų sujungimo taškas ir išskaidytos apvijos su laisvais laidais.
- Centrinis bendras taškas gali būti naudojamas keturių laidų trifaziam tinklui prijungti prie nulinio (neutralaus) laido.
- „Žvaigždė“ su neutraliu laidu - keturių laidų jungtis, kurioje nulinis laidas užtikrina kiekvienos fazės nepriklausomybę.
- Varikliai, kurių apvijos sujungtos „žvaigžde“, veikia sklandžiau ir „minkščiau“.
- Tačiau sujungus apvijas „žvaigžde“, elektros variklis negali išvystyti pilnos (maksimalios) savo galios.
- Jei variklis ant plokštelės pažymėtas „Star 220V“, tai reiškia, kad kiekviena apvija yra skirta 220V, ir prie 380V trifazio tinklo jis turi būti jungiamas „žvaigžde“, kad kiekviena apvija gautų ~220V (380V/√3).
Sujungimas „Trikampiu“
Trifazio variklio apvijų sujungimas pagal „trikampio“ (delta) schemą reiškia trijų apvijų galų sujungimą tarsi „trikampio“ viršūnėse. Gaunami trys taškai, kuriuose trys statoriaus apvijos yra sujungtos nuosekliai, po du sujungimo taškus kiekvienai iš trijų apvijų. Čia nėra vidurinio išvado. Trifazė įtampa tiekiama trikampio viršūnėms.
- „Trikampis“ yra trijų laidų jungtis.
- Jis daugiausia naudojamas, norint gauti maksimalų variklio sukimo momentą ir maksimalią galią esant pastoviems apsukimams.
- Kai apvijos sujungiamos pagal „trikampio“ schemą, elektros variklis veikia visa maksimalia galia (kuri yra 1,5 karto didesnė galia, nei sujungus su „žvaigžde“).
- Tačiau tokiu atveju jis turi labai aukštas pradines paleidimo srovių reikšmes.
- Jei variklis skirtas trifazei 380 voltų įtampai, o jo apvijos tam yra sujungtos „žvaigžde“, bet jį reikia prijungti prie tinklo, kurio įtampa yra 220 voltų (trifazės), tada apvijos perjungiamos nuo „žvaigždės“ į „trikampio“ sujungimo schemą. Tai leis varikliui veikti visa galia esant žemesnei tinklo įtampai.
Kombinuota „Žvaigždė-Trikampis“ schema
Norint sumažinti pradines sroves, patartina (ypač didesnės galios elektros varikliams) prijungti pagal kombinuotą „žvaigždės-trikampio“ schemą. Šis jungties tipas ypač aktualus didesnės galios elektros varikliams, kai reikia minkšto paleidimo ir didelės galios veikimo metu.
Kombinuota schema veikia taip:
- Variklis paleidžiamas „žvaigždės“ jungtimi, sumažinant paleidimo sroves ir užtikrinant sklandesnį startą.
- Po tam tikro laiko, kurį reguliuoja laiko relė, apvijos automatiškai perjungiamos į „trikampio“ jungtį, leidžiančią varikliui pasiekti maksimalią galią.
Detalesnis aprašymas:
- Maitinimo įtampa prijungiama per K1 laiko relės NC (normaliai uždarytą) kontaktą ir NC K2 kontaktą paleidiklio ritės K3 grandinėje.
- Įjungus K3 paleidiklį, su normaliai uždarytais kontaktais, jis atidaro K2 paleidiklio ritės grandines su K3 kontaktais (atsitiktinio įjungimo blokavimas) ir uždaro K3 kontaktą K1 magnetinio paleidiklio ritės maitinimo grandinėje.
- Įjungus K1 paleidiklį, magnetinio paleidiklio K1 ritėje esantys kontaktai K1 yra uždaromi ir tuo pačiu metu įjungiama laiko relė. Atidaromas paleidiklio K3 ritėje esančio laiko relės K1 kontaktas, paleidiklio K2 ritėje laiko relės K1 kontaktas uždarytas.
- Paleidiklio K3 apvijos atjungimas, kontaktas K3 užsidaro magnetinio paleidiklio K2 ritės grandinėje.
Gnybtų plokštėje apvijų pradžios (U1; V1; W1) ir galų (U2; V2; W2) kontaktai išdėstyti griežta seka: W2; U2; V2; po jais yra: U1; V1; W1. Trifazė įtampa tiekiama į apvijų U1, V1 ir W1 pradžią per magnetinio paleidiklio K1 maitinimo kontaktus. Kai suveikia magnetinis paleidiklis K3, per jo kontaktus įvyksta uždarymas, sujungiant apvijų U2, V2 ir W2 galus tarpusavyje (variklio apvijos sujungiamos žvaigžde). Po kurio laiko suveikia laiko relė kartu su paleidikliu K1, išjungiant paleidiklį K3 ir tuo pačiu įjungiant K2. K2 maitinimo kontaktai užsidaro ir įtampa paduodama į variklio apvijų U2, V2 ir W2 galus. Taigi elektrinis variklis įjungiamas pagal schemos „trikampis“ modelį.
Šis metodas yra naudingas asinchroninio variklio paleidimo metu esant mažai apkrovai arba tuščiosios eigos sąlygomis. Tačiau yra niuansų: būtina apskaičiuoti perjungimo laiką, kad perjungimo metu neįvyktų trumpasis jungimas, taip pat kad variklis neprarastų apsukų dėl per ilgo perjungimo laiko ir nekiltų srovės šuolis.
Minkštieji paleidikliai (Soft Starteriai)
Minkštasis paleidiklis (MINKŠTAS STARTERIS) - tai elektros prietaisas, naudojamas asinchroniniams varikliams eksploatuoti, leidžiantis stebėti ir kontroliuoti jų paleidimą ir parametrus, kad jie saugiai veiktų kintamosios srovės tinkle. Šis įtaisas sumažina daugelio neigiamų veiksnių poveikį varikliui, be kita ko, sumažina pernelyg didelio variklio įkaitimo tikimybę, pašalina trūkčiojimą, užtikrina sklandų paleidimą ir darbinės apkrovos pasiekimą.
Elektros varikliai yra paprasti ir pakankamai patikimi įrenginiai, tačiau eksploatuojant iškyla tam tikros problemos ir trūkumai. Elektros varikliai daug srovės suvartoja paleidimo metu ir be specialių įtaisų paleidžiami nesklandžiai (trūkčioja, paleidimo metu stipriai apkrauna elektros grandinę, vibracija).
Pagrindinis asinchroninių variklių trūkumas - tai, kad veleno sukimo momentas yra proporcingas variklį veikiančios įtampos kvadratui.
Minkštųjų paleidiklių tipai ir veikimas
- Mechaniniai minkštieji paleidikliai veikia pagal principą, kai staigus elektros variklio greičio padidėjimas neutralizuojamas mechaniškai paveikiant jo rotorių stabdžių kaladėlėmis, įvairiomis sankabomis, atsvarais, magnetiniais blokatoriais ir kitais mechanizmais.
- Elektriniai minkštieji paleidikliai palaipsniui didina srovę arba įtampą nuo atskaitos lygio iki maksimalaus, todėl variklio greitis didėja tolygiai, mažėja apkrovos ir įjungimo srovės. Dažniausiai elektriniai minkštieji paleidikliai valdomi elektroniniu būdu, naudojant kompiuterines sistemas arba elektroninius prietaisus, todėl galima keisti paleidimo parametrus ir valdyti dinamines charakteristikas.
Minkštieji paleidikliai skiriami į vienfazius, dvifazius ir trifazius prietaisus:
- Vienfaziai paleidikliai su reguliuojama įtampa naudojami iki 10 kW galios įrenginiams; šio tipo reguliavimo privalumai yra mažesni dinaminiai smūgiai ir trūkčiojimai paleidimo metu, o neigiami aspektai - nesubalansuota apkrova paleidimo metu ir didelės įjungimo srovės.
- Trifaziai minkštieji paleidikliai gerokai sumažina įjungimo sroves ir leidžia švelniai sustabdyti variklį bei atlikti avarinį išjungimą.
Paleidiklio pajungimas ir parinkimas
Norėdami prijungti minkštąjį paleidiklį prie variklio ir elektros tinklo, turite vadovautis šio tipo prietaiso naudojimo instrukcija, kurioje nurodyti visi svarbūs prijungimo aspektai: grandinės seka, įžeminimo ir nuliniai gnybtai, teisingas paleidimo, greitėjimo ir lėtėjimo nustatymas. Kiekvienas valdiklis turi įvesties kontaktą ir tiek pat išvesties kontaktų fazių sujungimui, paleidimo ir sustabdymo valdymo sistemą (START, STOP mygtukai), kitus mygtukus ir valdymo kontaktus.
Maitinimo kabeliai jungiami prie įvesties gnybtų (paprastai žymimi L1, L2, L3), o iš išėjimo gnybtų (paskirti T1, T2, T3) prijungiamas variklis.
Minkštasis paleidiklis parenkamas pagal variklio pilnos apkrovos srovę, kuri neturi būti didesnė už didžiausią valdiklio apkrovos srovę.
Kitos paleidimo srovės mažinimo priemonės
Serijiniu būdu sujungti droseliai arba rezistoriai sumažina variklio įtampą, taigi ir paleidimo srovę. Ramybės būsenoje variklio varža yra maža. Didžioji dalis maitinimo įtampos krenta per nuosekliai sujungtus droselius, dėl to labai sumažėja variklio sukimo momentas.
Taikant šį metodą, paleidimo srovę galima sumažinti tik nežymiai, nes variklio sukimo momentas mažėja kaip įtampos kvadratas, o įtampa variklyje didėja didėjant greičiui, išskyrus paleidimą per droselius. Tai sumažina rezistoriaus įtampą ir padidina variklio įtampą. Paprastesnis sprendimas yra elektrolitinės kapsulės rezistoriai su neigiamu temperatūros koeficientu.
Trifazio variklio pajungimas prie vienfazio 220V tinklo
Situacija, kai trifazis variklis turi būti prijungtas prie vienfazio 220V tinklo, yra dažna buityje. Šiuo atveju variklis veiks ne visu pajėgumu, tačiau daugeliui užduočių (pvz., šlifavimo staklėms, oro pūtimui) to pakanka. Tam reikia specialių sujungimo schemų, kuriose naudojami kondensatoriai.
Apvijų identifikavimas
Jei turite trifazį variklį, pavyzdžiui, 90W galios su trimis poromis laidų ir įžeminimu, o ant plokštelės užrašyta: „delta 360V; star 220V“, tai reiškia, kad kiekviena variklio apvija skirta 220V. Trys poros laidų rodo, kad išeina visų trijų atskirų apvijų galai (U1, U2; V1, V2; W1, W2).
Norint identifikuoti atskiras apvijas, paimkite multimetrą ir išmatuokite varžą tarp laidų. Jei tarp dviejų laidų yra varža, vadinasi, tai viena individuali apvija. Taip sugaudysite ir kitas dvi likusias apvijas.
Pajungimas su kondensatoriais
Trifazis variklis gali kaisti, jei yra prijungtas netinkamai arba turi apvijų pažeidimų. Jei trifazis asinchroninis variklis, sukomutuotas „žvaigžde“ ir pajungtas į trifazį elektros tinklą, kaista, labai tikėtina, kad jo apvijos buvo „pašildytos“ didelių srovių. Kondensatorius yra reikalingas jungiant trifazį variklį prie vienfazio tinklo, kad būtų sukurtas papildomas fazės poslinkis ir sukamasis magnetinis laukas. Be kondensatoriaus, prijungus trifazį variklį prie vienfazio tinklo, jis paprastai neįsijungs arba suksis labai lėtai ir netolygiai.
Pabandykite paleisti varikliuką, jungtą „žvaigžde“, trifaziame tinkle be jokių kondensatorių (jei toks tinklas prieinamas). Jei jis ir toliau kais, tai gali reikšti variklio defektą. Jei veikia normaliai, tuomet galima bandyti jungti vienfaziame tinkle su kondensatoriais, vadovaujantis bendromis schemomis.
Vienfazio variklio pajungimas prie 220V tinklo su kondensatoriais
Vienfazis variklis veikia kintamosios srovės pagrindu per vienfazę jungtį. Šio tinklo įtampa turi būti standartinė 220 V, o dažnis - 50 hercų. Šio tipo varikliai daugiausia naudojami buitiniuose prietaisuose, siurbliuose, nedideliuose ventiliatoriuose ir pan. Vienfazių variklių galios pakanka ir privatiems namams, garažams ar poilsio nameliams elektrifikuoti. Nepaisant vienfaziam varikliui būdingo triukšmo, rotorius nesisuka savaime, todėl sukimo momentas sukuriamas naudojant papildomas paleidimo apvijas ir kondensatorius.
Kondensatorių tipai ir jungimo schemos
Norint suprasti, kaip prijungti vienfazį variklį naudojant kondensatorių, pakanka aptarti tris kondensatoriaus veikimo schemas:
- Paleidimo kondensatorius: Jungiamas prie grandinės tik variklio paleidimo metu. Schemoje yra mygtukas arba relė, skirta kontaktams atidaryti, kai rotorius pasiekia iš anksto nustatytą greičio lygį (pvz., 70-80% nominalios vertės). Tolesnį jo sukimąsi lemia inercijos jėga ir pagrindinės apvijos magnetinis laukas. Šis metodas leidžia sumažinti naudojamų laidų skaičių ir starterio apvijos storį. Dažnai naudojama su išcentriniu jungikliu.
- Veikiantis (darbinis) kondensatorius: Šiuo atveju kondensatorius neišjungiamas po paleidimo, o rotorius sukasi dėl impulsinio antrinės apvijos poveikio. Tai gerokai padidina variklio galią, o parenkant kondensatoriaus talpą galima optimizuoti elektromagnetinio lauko formą. Tačiau variklio paleidimas gali užtrukti ilgiau.
- Kombinuotas (paleidimo ir darbinis) kondensatorius: Ši schema skirta naudoti du kondensatorius - paleidimo ir darbinį. Tai optimalus sprendimas, leidžiantis pasiekti vidutinį našumą. Šis jungtis paprastai naudojamas tose vietose, kur oro kompresoriai, pjaustymo mašinos, medienos apdirbimo staklės ir kt. turi dideles apkrovas ir nestabilų darbą. Paleidimo kondensatorius atjungiamas pasiekus tam tikrą greitį, o darbinis lieka prijungtas.
Visos išvardytos prijungimo schemos tinka naudoti su 220 V asinchroniniais vienfaziais elektros varikliais.
Išcentrinis jungiklis ir jo svarba
Išcentrinis jungiklis atlieka svarbią funkciją, ypač su paleidimo kondensatoriumi. Kai variklis stovi, išcentrinis jungiklis yra įjungtas. Įjungus maitinimą, pradinis kondensatorius dalyvauja pradiniame darbe. Kai rotoriaus greitis siekia 70-80% nominalios vertės, išcentrinis jungiklis automatiškai atsitraukia, atjungdamas pradinį kondensatorių. Pradinė apvija nedalyvauja tolimesniame veikime, o variklis toliau veikia veikimo apvijų ritėje.
Jei variklis su išcentriniu jungikliu per trumpą laiką neįsijungia, apvyniojimo ritė gali greitai užsidegti.
Išcentrinis jungiklis gali būti montuojamas tiesiai ant rotoriaus veleno arba prie jo prijungtų komponentų (tiesiogine jungtimi arba krumpliaratine jungtimi). Krovinį veikianti išcentrinė jėga įtempia prie kontaktinės plokštelės prijungtą spyruoklę. Jei greitis pasiekia nustatytą vertę, kontaktai užsidaro ir varikliui nebeteikiama srovė. Signalas gali būti perduodamas kitam valdymo mechanizmui.
Yra schemų variantų, kai išcentrinis jungiklis ir šiluminė relė yra vienas komponentas. Šis sprendimas leidžia variklį išjungti šiluminiu komponentu (jei pasiekiama kritinė temperatūra) arba išcentrinio jungiklio ištraukiamuoju elementu.
Kondensatoriaus talpos apskaičiavimas
Nors yra sudėtinga formulė tiksliai kondensatoriaus talpai apskaičiuoti, ilgametė praktika rodo, kad pakanka šių rekomendacijų:
- 1 kW variklio galiai reikia 0,8 μF darbinio kondensatoriaus.
- Pradinė (paleidimo) apvija turi būti 2 arba 3 kartus didesnė.
- Jų darbinė įtampa turėtų būti 1,5 karto didesnė už tinklo įtampą (mūsų atveju - 220 V), t.y., ne mažiau 400V.
Norint supaprastinti paleidimo procesą, į paleidimo grandinę geriau įmontuoti kondensatorių su užrašu "Paleidimas" arba "Paleidimas". Nors leidžiama naudoti standartinius kondensatorius.
Variklio sukimosi krypties keitimas
Gali būti, kad prijungti vienfaziai varikliai suksis priešinga nei norima kryptimi. Tai nesunku ištaisyti. Kai grandinė buvo surinkta, vienas laidas buvo išvestas kaip bendrasis, o kitas laidas buvo atvestas prie mygtuko (arba per kondensatorių į paleidimo apviją). Norint pakeisti elektros variklio sukimosi magnetinę kryptį, reikia sukeisti šiuos du laidus vietomis paleidimo apvijos atžvilgiu.
Trifazių variklių atveju sukimosi kryptis keičiama sukeičiant bet kurias dvi fazes. Atkreipkite dėmesį į blokavimo kontaktus (pvz., km2 ir km1), kurių paskirtis atjungti galimybę varikliui veikti viena kryptimi, įjungus reversą.
Svarbūs patarimai ir saugumas
- Kvalifikuoti specialistai: Trifazių elektros variklių pajungimas yra sudėtingas procesas ir jį turėtų atlikti tik kvalifikuoti elektros specialistai, atsižvelgiant į vietos elektros tinklo standartus ir variklio reikalavimus.
- Apsauga nuo perkaitimo: Jei užduotis yra apsaugoti variklį nuo perkaitimo, variklio laidų schemoje pajungiama šilumos relė.
- Fazės praradimo apsauga: Bet kurios fazės nebuvimas (dėl kokios nors priežasties) nutraukia grandinėje įtampą paduodamą elektros varikliui - elektros variklis atjungiamas.
- Patikrinimas: Prieš pradedant eksploatuoti, patikrinkite, ar visi jungtys yra saugios ir tvirtai prisuktos. Prijunkite elektros tiekimą ir stebėkite variklio veikimą. Pamatuokite srovę, kad įsitikintumėte, jog ji neviršija leistinų reikšmių.
tags: #automobilio #varikliukas #pajungimas #nuo #220v