Особенности подключения двигателя к однофазному преобразователю частоты

По количеству фаз различают одно- и трехфазные электрические сети. Первые имеют один фазный и один нейтральный провод, вторые – три фазных проводника, в ряде случаев в трехфазных сетях добавлена нейтраль. Оборудование, приборы и электродвигатели также разделяются на трехфазные и однофазные.

Трехфазные сети и оборудование используют на производственных, сельскохозяйственных объектах, инженерных системах зданий и сооружений. Однофазные – в быту, жилых домах и квартирах.

Электрические двигатели также подразделяются на одно- и трехфазные. Последние широко применяют в приводе станков, насосных агрегатов, другом оборудовании.

Принцип действия 3-фазной электрической машины основан на возникновении индуцированного вращающегося магнитного поля при подаче напряжении на обмотки статора. Вращение осуществляется за счет сдвига каждой фазы на 120⁰ относительно другой. В ряде случаев трехфазные электродвигатели включают в однофазную сеть. Это бывает необходимо при отсутствии подходящего оборудования на объектах с системой электроснабжения 220 В.

Однофазное напряжение индуцирует пульсирующее магнитное поле, которого достаточно для обеспечения вращения ротора. Однако такое поле не обеспечивает старт двигателя. Для запуска вращения необходим сдвиг фазы не менее чем на 90⁰. Для создания разности магнитных потоков одной или двух обмоток применяются фазосдвигающие элементы. Наиболее распространено использование конденсаторов.

Подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть

Схемы соединения обмоток при введении в схемы конденсаторов аналогичны стандартным способам подключений, применяющимся в асинхронных двигателях:

• «Звезда». При этом начала обмоток соединены в одной центральной точке.
• «Треугольник». Конец каждой обмотки соединен с началом следующей по замкнутому треугольнику.

Схемы трехфазного электродвигателя, включенного в однофазную сеть, с одним конденсатором могут применяться для старта без нагрузки. Такой способ существенно снижает пусковой момент. Для частичного устранения этого недостатка на практике используют схемы с двумя конденсаторами: пусковым и рабочим. Старт осуществляется при двух включенных в цепь емкостных элементах. Пусковой конденсатор при достижении номинальной скорости вала двигателя отключают.

Однако включение трехфазных электрических машин в однофазную сеть сопровождается потерей мощности и КПД, избыточным нагревом обмоток, шумами и значительным увеличением генерации паразитных гармоник.

С появлением однофазных преобразователей частоты стало возможным применение оборудования с 3-фазными двигателями в однофазной сети без серьезных недостатков.

Особенности подключения однофазного частотного преобразователя с трехфазным двигателем

Для подключения к ПЧ пригодны двигатели с обмотками одинаковых параметров и трехфазные электрические машины, переделанные в однофазные, конденсаторные электродвигатели. При этом в однофазную сеть подключается преобразователь частоты, с выхода устройства могут отходить 3 или 2 фазы, к которым подключают двигатель. Подключение осуществляются согласно схеме, представленной ниже.

Схема подключения однофазного частотного преобразователя с трехфазным двигателем

Перед подключением требуется предварительно проверить параметры двигателя и уточнить конструкцию машины. В ряде случаев нужно разобрать электродвигатель. Если обмотки соединены в «треугольник», нужно исключить емкостной элемент из схемы и подключить электродвигатель к частотному преобразователю по трехпроводной схеме.

Конденсаторный двигатель подключают по двухпроводной схеме, фазосдвигающую емкость при этом из схемы не исключают.

Внимание!Перед включением конденсаторного двигателя в однофазную сеть через ПЧ рекомендуется обратиться в техническую поддержку. Несоответствие типа электродвигателя может привести к постоянному отключению привода, выходу преобразователя частоты из строя. Ряд двигателей с обмотками разной индуктивности, резистивными фазосдвигающими элементами не подходят для включения через преобразователь частоты.

Включение трехфазного двигателя через ПЧ позволяет нивелировать недостатки работы в однофазной сети:

• Частично уменьшить потери мощности и увеличить КПД.
• Снизить нагрев обмоток и шум при работе.

При помощи преобразователей частоты можно регулировать частоту вращения ротора. Это существенно расширяет функциональность оборудования. ПЧ также позволяют устанавливать нижний предел скорости для однофазных двигателей холодильных компрессоров и другого оборудования, не допускающего снижение угловой частоты вращения ниже определенного значения.

Преимущества частотных преобразователей

Полнофункциональное частотное управление электрическими двигателями при включении через преобразователь частоты возможно только при трехпроводной схеме подключения. Для двигателей, включенных без исключения конденсатора из схемы, возможно регулирование скорости. При этом частично сохраняются недостатки такого привода: нагрев обмоток, сниженная мощность и пусковой момент.

Однофазные преобразователи частоты:

• Осуществляют функции защиты от перегрева, перепада напряжения, коротких замыканий.
• Обеспечивают плавный запуск и остановку электродвигателей.
• Снижают пусковые токи, потребляемую мощность в режиме неполной нагрузки.
• Позволяют реализовать автоматическое управление оборудованием по несложным алгоритмам.
• Могут взаимодействовать с внешним оборудованием контроля и управления. Частотные преобразователи могут связываться с центральным контроллером системы автоматизации и корректировать работу привода дистанционно.
• Обеспечивают работу с внешними устройствами нижнего уровня автоматизации. Преобразователи частоты имеют аналоговые, цифровые и релейные выходы для подключения датчиков, реле, других элементов автоматики.

Устройства могут контролировать время разгона и торможения, осуществлять пропуск резонансных скоростей (преобразователи частоты для вентиляционных систем), а также выполнять ряд других функций.

Заключение

Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть не используется в промышленном электроприводе. Характеристики электрической машины в таких условиях не соответствуют паспортным данным, кроме того, способ имеет следующие недостатки:

• Выходная мощность составляет не более 70 % от номинального значения.
• Нагрев обмоток из-за асимметрии фаз существенно увеличивается.
• Такой режим допустим в исключительных в случаях.

Применение трехфазных машин в однофазных сетях экономически и технически нецелесообразно, так как:

• Мощность приходится выбирать с большим запасом. Это существенно увеличивает стоимость электропривода.
• Фактические параметры трехфазного двигателя с измененной схемой неизвестны. При этом обеспечить корректную работу электрического привода часто невозможно.

Использование преобразователей частоты позволяет устранить недостатки работы в однофазном режиме. ПЧ увеличивает КПД, снижает шум, позволяет регулировать скорость.

Частотные преобразователи для трехфазных двигателей в однофазной сети можно использовать для простого, маломощного оборудования, работающего с небольшой нагрузкой. Перед покупкой однофазного ПЧ для подключения трехфазного двигателя лучше проконсультироваться с производителем.