Фазосдвигающие элементы для запуска трёхфазного электродвигателя.

Первым фазосдвигающим устройством, точнее — элементом, образующим некоторое смещение фаз тока в фазных обмотках, в некоторых случаях служит пусковое активное сопротивление. Пусковое — значит подключается только при запуске электродвигателя и в работе электродвигателя не участвует.

Схемы с пусковым активным сопротивлением.

Пусковое сопротивление используется там, где к электродвигателям не предъявляют больших пусковых моментов, то есть запуск с минимальной нагрузкой на валу, продолжительный период запуска, небольшая мощность электродвигателя, большое скольжение и др..

В большинстве случаев умельцы применяют ТЭНы в качестве пусковых сопротивлений по соответственной мощности электродвигателя. Но мы в начале  подбирали пусковые сопротивления по электрическому сопротивлению пусковой обмотки, затем опытным путём уточняли его величину, при которой наблюдался наибольший пусковой момент электродвигателя.

Общедоступны три схемы подключения трёхфазного электродвигателя с пусковым сопротивлением.

Схемы с пусковым конденсатором и конденсаторные двигатели.

Вторым простым фазосдвигающим элементом — конденсатором, пользуются чаще и при его применении получают большие пусковые моменты в электродвигателях. В настоящее время промышленностью выпускаются специальные пусковые и рабочие конденсаторы различных модификаций. В качестве рабочего можно применить разнополярный конденсатор, рассчитанный на рабочее напряжение не менее 500v.

Ёмкость подбирается из учёта необходимости величины пускового момента. При ёмкостном сопротивлении конденсатора равном сопротивлению короткого замыкания используемой пусковой(фазной) обмотки, пусковой момент электродвигателя будет максимальным. То есть, чем больше ёмкость взятого конденсатора, тем легче и быстрее запустится электродвигатель под нагрузкой.

После запуска двигателя пусковой конденсатор необходимо сразу же отключить, так как обмотка сильно перегреется, а конденсатор от перенапряжения может взорваться. Метало-бумажные конденсаторы не так часто взрываются, как электролитические, поэтому к выбору пускового конденсатора необходимо отнестись внимательно, изучив его паспортные данные касательно рабочего напряжения.

Вот несколько основных схем с конденсатором, хотя, любой умелец может комбинировать их как угодно.

Знавал я одного мастера, который переделал трёхфазный электродвигатель на однофазный и запускал его в работу пусковым реле от холодильника.

Электродвигатели предназначенные для эксплуатации в однофазной сети конструктивно изготавливают с двумя обмотками на статоре, расположенными под некоторым углом друг к другу. Пусковая обмотка имеет меньшее электрическое сопротивление, чем рабочая и выполнена проводом немного бо́льшего сечения, чем основная.

Мощности конденсаторных двигателей невелики, так как у них наблюдается повышенное скольжение и небольшой пусковой момент.

Схемы с активным и индуктивным сопротивлением.

Если к схеме электродвигателя применить индуктивное и активное сопротивления, то можно получить некоторый сдвиг фаз и запустить асинхронный электродвигатель, питаемый трёхфазным напряжением. Этакий своеобразный расщепитель фаз, конструктивная электрическая схема которого при определённом включении дополнительных элементов, позволяет получить на её выходе трёхфазное напряжение при подаче на неё однофазного.

В качестве индуктивного сопротивления используют дроссель  с воздушным зазором в сердечнике

Назовём такую схему статическим расщепителем фаз и работает она только при запуске двигателя, после чего отключаются активные элементы и двигатель работает как однофазный.

Расщепитель фаз, частотный преобразователь и взаимная индукция для запуска электродвигателей.

Что бы применить схему с использованием взаимной индукцией нужны электродвигатели, изготовленные для двухфазной сети,  поэтому такой способ ограничен использованием в быту. Схему можно применить для двухфазной сети и для однофазной. Однофазная сеть может быть использована для питания двухфазного электродвигателя, а двухфазная сеть для питания трёхфазного электродвигателя.

Многие задаются вопросом: ‘то происходит с пусковой обмоткой при её отключении от фазосдвигающего элемента после запуска электродвигателя?’ Меня ранее тоже мучил такой вопрос. Провёл эксперимент. После запуска трёхфазного электродвигателя(3kw) от  однофазной сети,  к освободившейся пусковой обмотке подключил 1.2kw электроплитку.

Потребляемый двигателем ток незначительно изменился, а электроплита нагрелась до красна. Получается, что пусковая обмотка уже после запуска электродвигателя работает как генераторная. Оказывается , что не только в пусковой, но и в рабочей(двигательной) тоже генерируется энергия.

Примерно половина мощности генерируется самим двигателем, а половина мощности берётся от однофазной сети. Одна фаза расщепляется ещё на две и распределение напряжений в обмотках двигателя дополняется до обычной трёхфазной системы.

 Значит, трёхфазный электродвигатель от однофазной сети можно не только использовать для эксплуатации нагрузки, но и питать от него другой трёхфазный электродвигатель.

Пример: в 1915 году в США для питания тяговых электродвигателей электровозов использовали расщепители фаз — два двигателя по 600 kw.

Конструктивно всё просто. Как обычный трёхфазный электродвигатель запускаете расщепитель от однофазной сети. Затем трёхполюсным выключателем подключаете к нему трёхфазный двигатель.

Требовательность к асинхронным расщепителям значительная. Обороты ротора расщепителя должны быть выше, чем у питаемого ним электродвигателя. Мощность немного выше потребляемой мощности нагрузкой.

Все вышеперечисленные способы запуска трёхфазного электродвигателя можно отменить, при наличии в кармане определённой суммы денег, ведь нынешний прогресс в технике облегчил условия использования трёхфазных электродвигателей в однофазных сетях. Я говорю об электронных частотных преобразователях, которые напрямую подключаются к однофазной сети.

Переменное сетевое напряжение в таком преобразователе сначала выпрямляется и становится постоянным. Это постоянное напряжение через специальный блок или модуль преобразуется в переменное, нужной нам частоты. Далее переменное напряжение через электронные ключи подаётся на три обмотки трёхфазного электродвигателя.

Двойной выигрыш: возможность управления частотой вращения вала электродвигателя и не используем никаких фазосдвигающих элементов. Частотный преобразователь в данном случае является фазосдвигающим управляющим устройством, с комплексной защитой и другими дополнительными функциями.

К слову дополню, что таким преобразователем частоты удобно управлять электроинструментом, в котором в качестве привода используется синхронный электродвигатель.