Задача 1. Пересчитать трехфазный двигатель на однофазную обмотку.
Мощность электродвигателя 0,125 кВт, напряжение 220/380 В, синхронная
частота вращения 3000 об/мин; число проводников в пазу 270, число пазов
статора 18. Провод марки ПЭВ-2, диаметр по меди 0,355 мм, сечение 0,0989
мм2. Заданное напряжение однофазного двигателя 220 В.
Решение
1.Рабочая обмотка занимает 2/3 пазов, а пусковая 1/3 пазов (zр = 12, zп = 6).
2.
Число проводников в пазу рабочей обмотки
Nр = 0.6 x N x Uс / U = 0.6 x 270 x 220 / 220 = 162.
3. Диаметр провода рабочей обмотки по меди
d_p = d*sqrt{N/N_p} = 0.355*sqrt{270/162} = 0.458мм,
где d = 0.355 мм — диаметр провода по меди трехфазного двигателя.
Берем провод ПЭВ-2, dp = 0,45 мм, sр = 0,159 мм².
4.
Пусковую обмотку принимаем с внешним сопротивлением.
5.
Число проводников в пазу Nп= 0.8 x Nр = 0.8 x 162 ≈ 128.
6.
Сечение проводов пусковой обмотки sп′ = 1.1 x sр = 1.1 x 0.159 = 0,168
мм².
Берем провод ПЭВ-2 диаметром по меди dп = 0,475 мм, sп = 0,1771 мм².
7.
Добавочное сопротивление
Rд = 4 x 10-3 x Uс / sп = 4 x 10-3 x 220 / 0,1771 ≈ 5 Ом
8.
Ток однофазного электродвигателя при δ = 8 А/мм² I1 = sрδ = 0,159 x 8 =
1,28 А.
9.
Мощность однофазного электродвигателя Р = U x I x cos φ x η = 220 x
1,28 x 0,4 = 110 Вт.
Задача 2. Пересчет трёхфазного электродвигателя в однофазный
конденсаторный.
Для примера пересчета трёхфазного в однофазный конденсаторный
возьмем двигатель 5АИ100S2У3 мощность 4,0 кВт. 3000 оборотов в
минуту, напряжение питания U=220/380, ток A=14,6/8,15.
Электродвигатель имеет следующие обмоточные данные: диаметр
провода d=0,8×2 (в два провода), витков в пазу n=25, количество
параллельных ветвей a=1, шаг обмотки по пазам у=11;9, количество
пазов статора Z1=24.
Сначала нужно рассчитать схему укладки однофазной обмотки, для
однофазного конденсаторного электродвигателя лучше выбрать схему
укладки в которой рабочая обмотка занимает 2/3 пазов сердечника
статора, а пусковая 1/3 пазов сердечника статора рисунок №1. Шаг:
рабочей обмотки у=11;9;7;5, пусковой обмотки у=11;9.
Рассчитываем количество витков в пазу рабочей
обмотки
, где N - количество
витков в пазу трёхфазного двигателя, Uc - напряжение однофазной
сети, Uф - напряжение фазы трёхфазного электродвигателя при
220/380=220 вольт, при 380/660=380 вольт. После расчета получилось:
количество витков в пазу рабочей обмотки Nr=13.
Сечение провода рабочей
обмотки
, где S сечение провода трехфазного двигателя, N - количество витков в пазу
трехфазного двигателя, Nr - количество витков в пазу рабочей обмотки
однофазного двигателя. После расчета получилось: сечение провода
рабочей обмоткиS=1,93, для рабочей обмотки возьмем провод
диаметром d=1,56 мм.
Рассчитываем количество витков в пазу пусковой
обмотки
, где Nr - количество витков в пазу
рабочей обмотки однофазного двигателя. После расчета получилось:
количество витков в пазу пусковой обмотки Nп=26.
Сечение провода пусковой
обмотки
, где Sr - сечение
провода рабочей обмотки. После расчета получилось: сечение провода
пусковой обмотки Sп=0,965, для пусковой обмотки возьмем провод
диаметром d=1,12 мм.
Пересчет трёхфазного электродвигателя в однофазный
конденсаторный завершен. Получился однофазный электродвигатель с
следующими обмоточными данными: рабочая обмотка - количество
витков в пазу Nr=13, диаметр провода d=1,56; пусковая обмотка количество витков в пазу Nп=26, диаметр провода d=1,12, количество
параллельных ветвей в рабочей и пусковой обмотках а=1.
Прежде чем приступить к первому запуску и подбору рабочего
конденсатора для однофазного электродвигателя, требуется
рассчитать ток в рабочей и пусковой обмотках. Формула для расчета
тока в рабочей обмотке однофазного двигателя при числе
параллельных ветвей а=1
, где I ток трёхфазного двигателя при соединении фаз обмотки в звезду, S сечение провода трёхфазного двигателя, Sr - сечение провода рабочей
обмотки.
Ток в пусковой обмотке при числе параллельных ветвей
а=1 рассчитываем по формуле
Ir - ток рабочей обмотки, Nr - количество витков в пазу рабочей
обмотки, Nп - количество витков в пазу пусковой обмотки.
, где
После расчета получилось: максимальный ток в рабочей обмотке 15,6
А, максимальный ток в пусковой обмотке 7,8 А. Мощность
однофазного электродвигателя по упрощенной
формуле
.
Задача 3. Включение в однофазную сеть трехфазного
электродвигателя
В однофазную сеть напряжением 220 В можно включить трехфазный
асинхронный электродвигатель (рис. 2), если двигатель рассчитан на
напряжение 220/380 В. При этом обмотки двигателя должны быть
соединены в треугольник.
Рис. 2. Схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть
Количество конденсаторов, входящих как в рабочий блок емкостей 1,
так и пусковых 2, зависит от мощности двигателя. Электропитание
третьей фазы осуществляется от одной из фаз через блок
конденсаторов, состоящий из включенных конденсаторов С1, которые
мы будем называть рабочими, и отключаемых С2, которые в
дальнейшем мы будем называть пусковыми.
Данные для расчета емкости рабочего и пускового конденсаторов
можно найти на щитке электродвигателя.
Дано: На щитке электродвигателя есть следующие данные: 2,2 кВт, Д/г
220/380 В; 8,6/4,9 А, из которых следует: мощность двигателя – 2,2 кВт
(развивается двигателем при соединении обмоток двигателя в
треугольник и включении его в сеть с напряжением 220 В);
потребляемая сила тока – 8,6 А.
Емкость рабочих конденсаторов вычисляется по формуле: C1 = 4800
·I/V = 4800 · 8,6/220 = 187,6 мкф.
Рабочими конденсаторами могут быть конденсаторы типа КБГ-МН, БГТ,
МБГЧ, рассчитанные на напряжение не ниже 450 В. Чтобы получить
требуемую емкость, конденсаторы можно соединять параллельно.
Исходя из условия получения пускового момента, близкого к
номинальному, достаточно иметь пусковую емкость: C2 = (2 – 2,5) · C1.
Отключаемые конденсаторы работают всего несколько секунд за весь
период включения, что позволяет использовать при пуске наиболее
дешевые электролитические конденсаторы типа ЭП, которые как раз и
предназначены для этой цели.
Чтобы изменить направление вращения, надо переключить (поменять
местами) сетевые провода.
Если двигатель работает с недогрузкой, величину емкости рабочих
конденсаторов необходимо уменьшить, чтобы двигатель при
длительном использовании не перегревался. Если пуск двигателя
возможен только на одних рабочих конденсаторах и при длительном
использовании не перегревается, пусковые конденсаторы
устанавливать не обязательно.
