Схема подключения частотного преобразователя: звезда – треугольник
Для управления трехфазным асинхронным двигателем применяются частотные преобразователи (инверторы), рассчитанные на однофазное или трехфазное входное напряжение. Инверторы обеспечивают возможность мягкого запуска двигателя и регулировки частоты оборотов, защиту от перегрузок. Кроме этого, частотник позволяет подключать трехфазные двигатели к однофазным сетям без потерь мощности. Преобразователи частоты трансформируют напряжение электросети частотой 50 Гц в импульсное с частотой от 0 Гц до 1 кГц.
Внимание: представленная схема является общей. При подключении используйте схему из инструкции по эксплуатации!
Однофазные преобразователи частоты рассчитаны на входное напряжение 1 фаза 220 В и на выходе формируют трехфазное напряжение 220 В заданной частоты. Иными словами, однофазный инвертор обеспечивает трехфазное питание асинхронного двигателя от бытовых электросетей. При использовании однофазных частотных преобразователей, в клеммной коробке двигателя, клеммы подключают по схеме «треугольник» (Δ). При подключении трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети 220 В, при использовании конденсаторной схемы, неизбежна большая потеря мощности. В то время как, при пользовании однофазного частотного преобразователя, подключаемого в двигателю по схеме «треугольник» (Δ), потерь мощности не происходит.
Более совершенные трехфазные преобразователи частоты работают от промышленных трехфазных сетей с напряжением 380 В, 50 Гц. Частота напряжения на выходе – от 0 Гц до 1кГц. Трехфазные инверторы подключают по схеме «звезда» (Y).
Трехфазный частотный преобразователь подключают асинхронному двигателю по схеме звезда:
Однофазный частотный преобразователь подключают асинхронному двигателю по схеме треугольник:
Для ограничения пускового тока и снижения пускового момента при пуске асинхронного двигателя мощностью более 5 кВт может применяться метод переключения «звезда-треугольник». В момент пуска напряжение на статор подключается по схеме «звезда», как только двигатель разгонится до номинальной скорости, производится переключение питания на схему «треугольник». Пусковой ток при переключении втрое меньше, чем при прямом пуске двигателя от сети. Этот метод пуска оптимально подходит для механизма с большой маховой массой, если нагрузка набрасывается после разгона.
Способ пуска переключением «звезда-треугольник» можно использовать только для двигателей, имеющих возможность подключения по обеим схемам. При пуске наблюдается уменьшение пускового момента на треть от номинального. Если переключение произойдет до того, как двигатель разгонится, ток увеличится до значений, соответствующих току прямого пуска.
При пуске переключением «звезда-треугольник» неизбежны резкие скачки токов, в отличие от плавного нарастания при прямом пуске. В момент переключения на «треугольник» на двигатель не подается напряжение и скорость вращения может резко снизится. Для восстановления частоты оборотов требуется увеличение тока.
Подключение двигателей к различным видам ПЧ
Рассмотрим схемы включения асинхронных двигателей «звезда» и «треугольник» в контексте их питания от преобразователей частоты. Для начала немного освежим в памяти теорию.
Что такое «звезда» и «треугольник»
Обычно используются асинхронные двигатели с тремя обмотками, которые можно подключить двумя способами — по схеме «звезда» (обозначается символом «Y») или «треугольник» («Δ» или «D»). Схема соединения должна обеспечивать нормальную работу двигателя при имеющемся напряжении питания.
Первое, от чего необходимо отталкиваться при выборе схемы — информация на шильдике двигателя. На нем указываются параметры для обеих схем. Наиболее важный параметр — напряжение питания. Напряжение «звезды» в 1,73 раза (точнее в квадратный корень из 3) больше, чем «треугольника». Например, если указано, что напряжение питания двигателя, включенного по схеме «звезда», составляет 380 В, то можно точно сказать, даже не глядя на шильдик, что для включения по схеме «треугольник» необходимо напряжение 220 В. В данном случае напряжение 380 В соответствует линейному напряжению в стандартной сети, и двигатель можно подключать по схеме «звезда» через контактор либо через частотный преобразователь. То же самое справедливо и для случаев, когда напряжение «треугольника», указанное на шильдике, равно 380 В. Тогда, умножая на 1,73, получаем напряжение «звезды» равным 660 В.
Эти два типа двигателей, отличающиеся напряжениями питания (220/380 и 380/660 В), в подавляющем большинстве случаев используются на практике и имеют свои особенности подключения, которые мы рассмотрим ниже.
Классическая схема «звезда» / «треугольник»
При питании «напрямую» от промышленной сети с линейным напряжением 380 В подойдут оба типа двигателей. Нужно лишь убедиться, что схема включения обмоток собрана на нужное напряжение.
Однако на практике для питания в схеме «звезда» / «треугольник» применяют второй тип приводов (380/660 В). Данная схема используется для уменьшения пускового тока мощных двигателей, который может превышать рабочий в несколько раз. Несмотря на то, что этот ток кратковременный, в течение разгона питающая сеть и привод испытывают значительные электрические и механические перегрузки – ведь в первую долю секунды ток двигателя может в 10 раз превышать номинал, плавно снижаясь в процессе разгона.
Схема подключения «звезда» / «треугольник» приведена во многих источниках, поэтому лишь напомним коротко, как она работает.
Чтобы сделать процесс пуска более щадящим, сначала напряжение 380 В подают на обмотки двигателя, включенные по схеме «звезда». Поскольку рабочее напряжение этой схемы должно быть больше (660 В), двигатель работает на пониженной мощности. Через несколько секунд, после того, как привод раскрутится, включается «треугольник», для которого 380 В является рабочим напряжением, и двигатель выходит на номинальную мощность.
Классическую схему мы рассмотрели, а теперь разберём, в каких случаях использовать подключение двигателей в «звезде» и «треугольнике» при питании от преобразователя частоты.
Преобразователи частоты на 220 В
При питании преобразователя частоты от одной фазы (фазное напряжение 220 В) линейное напряжение на его выходе не может быть более 220 В. Поэтому для питания асинхронного двигателя от однофазного ПЧ нужно подключить обмотки привода с напряжениями 380/220 В по схеме «треугольник». Этот же двигатель, подключенный по схеме «звезда», будет работать с пониженной мощностью.
Преобразователи частоты на 380 В
Трехфазные ПЧ являются более универсальными с точки зрения подключения двигателей с разным напряжением питания. Главное – собрать в клеммнике (борно) двигателя схему на напряжение 380 В. Именно этот вариант используется в большинстве частотных преобразователей, работающих в промышленном оборудовании.
ПЧ с возможностью переключения «звезда» / «треугольник»
В некоторых преобразователях, работающих с мощными двигателями, имеется возможность оперативного переключения схемы работы. Это делается с целью расширения диапазона регулировки скорости двигателя вверх от номинальной. Метод основан на том факте, что подключение «звездой» обеспечивает более высокий момент на малой скорости, а подключение «треугольником» — высокую скорость. Можно задавать выходную частоту, на которой происходит переключение, время паузы (задержки) переключения, параметры двигателя для первого и второго режимов.
У частотных преобразователей такого типа имеются выходы для включения соответствующих контакторов, обеспечивающих формирование нужных схем включения.
Настройки ПЧ для схем «звезда» и «треугольник»
Когда выбирается схема подключения, нужно помнить о том, что некоторые параметры в настройках ПЧ чувствительны к выбору вида схемы, например, номинальное напряжение и номинальный ток.
Бывает так, что необходимо подключить двигатель, собранный по схеме «треугольник» на напряжение 220 В, к выходу трехфазного ПЧ, линейное напряжение которого при частоте 50 Гц равно 380 В. Понятно, что в этом случае двигатель нужно включить в «звезду», но иногда этого сделать невозможно.
Выход есть. Необходимо указать номинальную частоту двигателя равной не 50 Гц, как указано на шильдике, а 87 Гц (в 1,73 раза больше). Аналогичным образом нужно задать и максимальную выходную частоту преобразователя. В результате того, что отношение V/F на выходе ПЧ остается неизменным, на частоте 50 Гц напряжение на обмотках двигателя составит как раз 220 В. При этом верхнюю рабочую частоту двигателя необходимо установить на значение 50 Гц.
Преимуществом такого подключения является возможность повышения рабочей частоты двигателя выше 50 Гц, при этом вплоть до 87 Гц двигатель не будет терять рабочий момент. В данном случае важно следить за механическим износом системы и за нагревом привода.
Про запуск трехфазных двигателей, косинус φ и не только…
Насмотрелся я тут на ютубе роликов токарей Mehamozg и Виктора Леонтьева и захотелось мне осуществить давнюю мечту — тоже заняться токарной обработкой металлов. На местном загибающемся предприятии приобрел я старый и ушатанный станок 1Е61МТ 1969 г.в.
Недорого, практически по цене металлолома. Там же удалось приобрести сверлильный и заточной станки в аналогичном состоянии. Приволок, значит, я все это дело в гараж и возник вопрос подключения всего этого безобразия к электричеству. Точнее, вопрос этот возник еще до покупки станков, было придумано несколько решений и сейчас настал момент реализации задумок на практике.
Станки, как и все общепромышленное оборудование, рассчитаны на подключение к трехфазной сети 380 В. Больше всех потребляет от этой сети токарный станок — около 4,5 кВт, из которой большую часть жрет асинхронный двигатель главного привода. Конечно, потреблять максимальную мощность он будет только при самых тяжелых режимах резания, но все равно, 2-3 кВт для нормальной работы обеспечить необходимо. В гараже же, в наличии есть только однофазная сеть 220 В. Хотя сейчас можно воспользоваться госпрограммой и подключить 3 фазы 15 кВт за 550 рублей, но, как пишут люди, там могут возникнуть проблемы организационного характера, могущие затянуть решение вопроса на неопределенный срок. Поэтому было принято решение попробовать пока обходиться своими силами.
Самое простое на сегодняшний день решение для запуска асинхронного электродвигателя – использовать частотный преобразователь. В частотном преобразователе исходное напряжение (одна или три фазы) выпрямляется до постоянного тока (по хорошему — с обязательной коррекцией коэффициента мощности — косинуса φ). А потом, из постоянного тока с помощью широтно-импульсной модуляции снова генерируется, но уже три фазы, сдвинутые по фазе на 120 градусов.
При этом можно в некоторых пределах изменять напряжение и частоту этих фаз, и, соответственно, менять частоту вращения асинхронного двигателя (поскольку в асинхронных двигателях частота питающей сети напрямую определяет частоту вращения ротора). Таким образом, можно плавно разгонять и тормозить двигатель и менять частоту его вращения. Это полезное свойство частотного преобразователя позволяет даже немного модернизировать токарный станок, выкинуть из него за ненадобностью коробку передач, существенно, при этом, упростив трансмиссию и уменьшив, тем самым, потери механической энергии в ней, вибрации и общую шумность работы станка. Частотник – отличная штука, но цены пока еще кусаются. Хотя китайцы на алиэкспресс уже предлагают варианты в пределах 10 т. р. На авито, например, предлагают от станций управления лифтом за 15 — 20 тыщ.
Но частотник не решает всех проблем. Во-первых, существуют частотники для работы в однофазной и трехфазной сети. Обычно, «однофазные» частотники питаются от одной фазы 220 В и выдают 3 фазы с межфазным напряжением также 220 В (то есть, для двигателей 380/220, включенных треугольником). Соответственно, «трехфазные» частотники требуют для питания 3 фазы 380 В, и выдают на выходе также 3 фазы с межфазным напряжением 380 В. Отличаются они напряжением, которое получается после выпрямления и сглаживания сетевого. В «однофазных» после выпрямления получается напряжение около 310 В, в трехфазных — около 530 В. Если трехфазный частотник подключить только на одну фазу, он, в принципе, работать будет, но будет ругаться на маленькое напряжение сети (310 вместо 530). Чтобы его обмануть, некоторые предлагают поменять номиналы резисторов в цепочке делителя (на схеме выше — R1 и R2), которым контроллер частотника измеряет сетевое напряжение. Делитель пересчитывается таким образом чтобы при напряжении на сглаживающем конденсаторе 310 В контроллер думал что там 530 В. Но, это так себе вариант, поскольку на выходе такой частотник все равно будет выдавать фазы с амплитудой тех же 310 В, то есть потребует подключения двигателя треугольником, что не всегда возможно.
Вариант получше – подать на частотник повышенное напряжение 380 В (однофазное), например, с помощью повышающего трансформатора 220/380 В. Но, поскольку в таком варианте подключения выпрямляется только одна фаза, уровень пульсаций выходного напряжения будет существенно больше чем при выпрямлении 3 фаз. Поэтому следует увеличить емкость фильтра и желательно установить дроссель, если его изначально не было, благо что многие частотные преобразователи имеют дополнительные клеммы специально для этих целей.
Еще есть вариант – переделать входной выпрямитель и фильтр по схеме удвоения напряжения (как это реализовано в компьютерных БП с переключателем 110/220 В). При этом, выпрямитель становится однополупериодным.
По этой схеме напряжение 220 В подается на выпрямительные диоды и на среднюю точку дополнительных конденсаторов фильтра С3, С4, которые должны в этом случае иметь еще бОльшую емкость, чем в варианте с трансформатором. Суммарное напряжение после такого выпрямителя становится 310+310=620 В, что уже становится достаточно близко к порогу, при котором частотник начнет ругаться на превышение напряжения. Этот способ применим при небольших мощностях двигателя, ориентировочно до 1 кВт.
Но это у меня запланировано на потом (или купить частотник или спаять самому), а пока я решил обойтись старым дедовским способом. С помощью пусковых конденсаторов. Как известно, на индуктивностях и емкостях фазы напряжения и тока не совпадают. На индуктивностях фаза тока отстает от фазы напряжения, а на емкости наоборот, опережает. Таким образом, с помощью дополнительной емкости можно сдвинуть фазу и добиться того чтобы фазы на всех трех выводах двигателя отличались примерно на 120 градусов. Схемы эти давно известны, таблицы необходимых емкостей конденсаторов давно рассчитаны, есть и в этих ваших интернетах и в бумажных изданиях. Чаще всего применяется схема из пусковой и рабочей емкостей. Пусковая емкость подключается кратковременно, только на время разгона двигателя. Минус этого способа – максимальная мощность двигателя снижается, его не рекомендуется нагружать больше 70% его максимальной мощности.
Еще одна проблема, связанная с пуском асинхронного двигателя заключается в том, что двигатели на 380 обычно включены звездой, межфазное напряжение 380 В. Для включения в сеть 220 В обмотки необходимо перекоммутировать в треугольник. В этом включении межфазное напряжение у двигателя становится 220 В. Если двигатель звездой 380В включить в сеть 220 В ничего страшного не произойдет, ничего не сгорит, двигатель будет крутиться, но не будет развивать необходимой мощности, поскольку напряжение на нем будет 60% от номинала. То есть, кроме того что мощность упадет от работы в однофазной сети, еще мощность упадет и от несоответствия напряжения, в итоге мы получим всего 20-30% от номинальной мощности. Этого, конечно, уже слишком мало. Запас по мощности какой-никакой, а должен быть.
Однако, очень часто асинхронные двигатели выпускаются без возможности ручного переключения обмоток в коммутационной коробке. Например, все двигатели которые мне попадались, были именно такие. Из них просто выходит 3 провода, соединенные внутри двигателя звездой и ничего с этим поделать нельзя. Как то давно я разбирал один такой двигатель, находил внутри точку соединения трех обмоток и выводил ее наружу тремя отдельными проводами. Вроде все получилось, двигатель заработал по схеме треугольника, но работенка эта была та еще. Без необходимого инструмента и приспособлений можно много что испортить. Например, посадить с перекосом подшипники, которые после этого начнут очень быстро изнашиваться. А еще (практически всегда) обмотка статора залита эпоксидкой и, ковыряя ее, можно запросто повредить саму обмотку.
Я решил поступить проще. Если нельзя перекоммутировать обмотки на 220 В, значит нам ничего не остается как только повысить напряжение до необходимых 380 В. Однофазное 220 В превратить в однофазное же 380 В. Сделать это можно с помощью упоминавшегося уже выше повышающего трансформатора. Единственное, такой трансформатор на 3-4 кВт будет размером со сварочный, весить примерно так же и, ко всему прочему, еще и влетит в копеечку. Если вообще повезет такой найти. Сэкономить тут можно, включая трансформатор по автотрансформаторной схеме.
В этом случае необходим трансформатор с выходной обмоткой всего на 160 В. На те же, например, 2 кВт выходной мощности автотрансформатор уже должен будет иметь мощность всего 840 Вт, что уже более-менее приемлемо. Для постройки автотрансформатора я использовал трансформаторы от ИБП. Их сейчас можно купить весьма недорого, поскольку старые ИБП на 300-500 Вт сейчас массово списываются, а сдавать такие трансформаторы на медь не очень то и выгодно, поскольку у них проваренный магнитопровод и они без болгарки не разбираются. Я очень удачно приобрел в свое время весьма недорого 10 шт таких трансформаторов.
Они имеют на силовой обмотке напряжение порядка 15-16 В. Если эти обмотки соединить последовательно синфазно, можно получить недостающие 160 В. Если потом эти 160 В включить последовательно синфазно со входным напряжением 220 В, мы получим так необходимые нам 380 В.
Чем еще хорош этот способ так это тем, что можно не париться с заменой пускателей, трансформаторов местного освещения и пр. электрической арматуры, на аналогичные, но на напряжение 220 В. С повышающим трансформатором они будут работать в номинальном режиме. Вообще, в схеме вообще можно использовать часть пускателей на 220 и часть на 380 В, поскольку есть в наличии оба напряжения.
Трансформаторы я смонтировал в подходящем по размеру железном ящике. На переднюю панель вывел вольтметры входного и выходного напряжений, амперметр потребляемого нагрузкой тока и контрольные лампочки.
Единственное, в ящик влезло не 10, а только 9 трансформаторов. Недостающее напряжение я добрал, соединив параллельно 7 маломощных обмоток на 18 вольт. Они все вместе по сечению становятся равными одной силовой. Вход автотрансформатора защищен сдвоенным автоматом на 25 А. От одного такого трансформатора может питаться токарный станок, сверлильный станок, а также прочие станки, которые, возможно, появятся в будущем. От отводов трансформатора также берется напряжение 30 и 45 В, которое затем выпрямляется и его предполагается использовать для торможения двигателя главного привода постоянным током. Тумблером можно выбрать напряжение или 30 или 45 В, соответственно меняется скорость замедления ротора. От маломощных обмоток двух трансформаторов, соединенных последовательно предполагается питать светодиодные лампочки на 36 В для местного освещения, и лампочки индикации. Вот примерная схема.
От этого же автотрансформатора можно в будущем питать электродвигатели и через частотный преобразователь.
Рассмотрим схемы пуска двигателя. Для сверлильного станка схема относительно простая.
При нажатии кнопки «ПУСК» через одну пару контактов срабатывает пускатель и самоблокируется, подавая напряжение на две фазы и через рабочий конденсатор на третью фазу. Через другую пару контактов параллельно рабочему конденсатору подключается пусковой. Кнопку необходимо держать нажатой доли секунды, пока двигатель не раскрутится. После этого кнопку можно отпустить. Для реверсирования направления вращения имеется переключатель, схема остается той же самой, но напряжение на конденсаторы подается с другого провода и двигатель начинает раскручиваться в обратную сторону. Зачем надо крутить сверло в обратную сторону я не знаю, но поскольку такая логика работы была у станка изначально, я ее сохранил. При нажатии кнопки «СТОП» цепь питания контактора разрывается и станок обесточивается. На входе схемы также стоит защитный автомат на 6 А.
Контактор на схеме нарисован условно, в реальности для такого небольшого станка достаточно любого, самого маломощного пускателя, имеющего всего три силовых замыкающих контакта и один маломощный.
Для запуска двигателя токарного станка можно было бы применить аналогичную схему, за исключением того что пусковая емкость требуется в несколько раз больше. Я так и хотел сделать вначале, с управлением от кнопок. Даже приобрел удобный кнопочный пост для этого. Но потом все же решил оставить управление от штатного барабанного переключателя станка. Этот переключатель типа БП1-153 имеет три фиксированных положения «ВПЕРЕД», «СТОП» и «НАЗАД». В положениях «ВПЕРЕД» и «НАЗАД» замкнута соответствующая пара контактов. Схема примерно такая:
Каждая пара контактов включает свой собственный пускатель. Пускатель подает питание на две фазы двигателя и через рабочую емкость на третью фазу. В этом варианте для смены направления вращения вместо того чтобы менять место подключения конденсатора, я решил менять фазировку подачи питания на двух фазах. Как уже было сказано выше, для станка после запуска пусковую емкость желательно отключать. Это можно делать, например, с помощью реле времени (DA1 и DA2). После раскрутки двигателя, последний становится генератором 3 фаз, от которого можно запитать другие потребители, требующие трехфазного питания, например, помпу СОЖ, которая включается штатным пакетником. Пускатели «ВПЕРЕД» и «НАЗАД» взаимоблокируются нормально разомкнутыми контактами. Если включен один, цепь включения другого разорвана. Когда оба пускателя выключены, замыкается цепь четвертого пускателя, который подключает к двум фазам двигателя постоянный ток 30 или 45 В. Этот пускатель включается кратковременно, на доли секунды для остановки шпинделя. Кратковременность обеспечивает также реле времени. Схема самодельного реле времени приведена ниже и собрана на известной микросхеме NE555 или ее аналогах.
Схема включения микросхемы NE555, в общем то, типовая. Цепочка деталей R1, VD1, . VT1, VT2 необходима для разряда времязадающей емкости после пропадания напряжения на входе реле.
Пара слов о пусковой емкости. Для пуска двигателя станка необходима достаточно большая емкость и на достаточно высокое напряжение, не менее 650 В. Набирать такую емкость из советских металлобумажных конденсаторов не очень удачная идея, особенно если их нет под рукой в достаточном количестве. Такая батарея займет огромный объем и влетит в хорошую такую копеечку. Современные конденсаторы имеют меньшие размеры, но также способны пробить хорошую брешь в бюджете. Кстати, следует различать пусковые и рабочие конденсаторы. Пусковые предназначены для кратковременной работы и не могут длительно выдерживать большую реактивную мощность. Использовать их вместо рабочих не следует. Очень привлекательным вариантом является использование полярных (электролитических) конденсаторов. Они имеют высокую емкость при небольших габаритах. Их можно, например, относительно бесплатно надергать на платах старых ламповых мониторов, телевизоров и любой другой техники, имеющей импульсный блок питания и большую «сетевую» емкость после выпрямителя. Правда, максимальное напряжение у них обычно 400 – 450 В, поэтому для работы в цепях 380 В мне их придется включать 2 шт последовательно. Например, так.
Для работы на переменном токе такие пары включаются встречно последовательно и шунтируются защитными диодами. При положительной полуволне работает один конденсатор, при отрицательной – другой. Высокоомные резисторы служат для разрядки батареи после снятия с нее напряжения и для выравнивания потенциалов. Такая схема подойдет, например, для сверлильного станка. Вот она в собранном виде.
Для токарного станка надо существенно большую емкость. При последовательном включении двух конденсаторов суммарная емкость равна половине от емкости одного конденсатора. Поэтому чтобы добрать до необходимой емкости включим параллельно две такие цепочки. Если во второй цепочке конденсаторы развернуть в обратную сторону, то в качестве защитных диодов можно использовать готовый диодный мост. Примерная схема.
Очень важное замечание для тех, кто захочет использовать такую схему: данная схема предназначена только для кратковременной работы, только в качестве пусковой емкости. Длительно батарея из электролитических конденсаторов работать не может, эти конденсаторы также не терпят большую реактивную мощность, разогреваются и вспухают.
Подбирая оптимальную пусковую и рабочую емкости заметил интересную особенность – амперметр электромагнитного типа показывает разный потребляемый двигателем ток в зависимости от величины подключенной емкости. При этом двигатель работает с одной и той же постоянной нагрузкой. Очевидно, амперметр показывает не только активную состаляющую тока потребления, но и реактивную тоже. А реактивная составляющая, судя по всему, приличная. Это и индуктивности двигателя, индуктивности электромагнитных пускателей, индуктивность повышающего автотрансформатора.
Для исследования этого вопроса и измерения величины активной и реактивной мощности на алиэкспресс был приобретен прибор китайского производства. Примерно такой как на фото.
Прибор измеряет и индицирует напряжение в сети, ток через нагрузку, высчитывает активную, реактивную мощности и косинус φ. Заявляется точность измерения в 1% и собственное энергопотребление <0,2 Вт. Прибор можно заказать в двух вариантах: на диапазон питающих напряжений 80-300 В и 200-400 В. Это как раз то что нужно. При получении прибора, первое что меня огорчило, это то, что мне вместо заказанного прибора на диапазон 200-400 В прислали на 80-300. После того как я полез внутрь прибора с целью посмотреть, как его можно переделать на 380 В там меня ожидало второе огорчение: питание самого прибора осуществлялось простейшим способом с помощью гасящего конденсатора, резистора и стабилитрона. При токе потребления 65-70 мА это означало потребляемую мощность 20 Вт при напряжении сети 300 В. Что, естественно, неприемлемо. Кроме этого, использование емкостного балласта вносило погрешности в показания самого прибора, хоть и относительно небольшие. Например, при подключении лампочки накаливания 60 Вт (самая что ни на есть активная нагрузка) прибор показывал косинус φ около 0,909. Третье и самое большое огорчение от изделия наших китайских товарищей я испытал, прочитав отзывы. В одном из отзывов другой покупатель сообщал что в этом изделии перепутаны местами 1 и 2 разряды нижнего индикатора. Именно поэтому этот прибор и показывал столь большой косинус φ для чисто активной нагрузки. На самом деле это число должно выглядеть 0,990. Также он неправильно отображал и мощность. Мощность в 20 Вт он отображал, соответственно, как 02 Вт.
Чтобы прибором можно было хоть как то пользоваться, пришлось его доработать напильником. Во-первых, порезать на плате проводники, кинуть перемычки и поменять местами разряды 1 и 2 нижнего индикатора для правильного отображения информации. Общие катоды (или аноды) индикатора ищутся прозвонкой. Во вторых, я выкинул все цепи питания из гасящего конденсатора вплоть до внутреннего стабилизатора 3,6 В. Вместо гасящей цепочки я применил импульсный источник питания 5 В от ставшего давно ненужным зарядного устройства сотового телефона. При возможности выбора из нескольких таких источников питания следует отдавать предпочтение фирменным, которые выполнены на специализированной микросхеме ШИМ, и имеющие все необходимые элементы фильтрации помех, а не ноунейм, сделанные тяп-ляп на одном транзисторе. Также необходимо заменить фильтрующие емкости на «горячей» стороне на более высоковольтные, минимум на 450 В. К мощности такого источника питания особых требований нет, поскольку потребляемый прибором ток не превышает 100 мА, с такой нагрузкой справится абсолютно любой зарядник. Несмотря на то, что свободного места внутри прибора хватает на то чтобы установить какой-нибудь особо малогабаритный источник питания внутри корпуса, я все же установил его снаружи. Во-первых, из-за того что фильтрующие емкости на 450 В оказались несколько большего «роста», чем те что были. А во вторых, чтобы разместить этот источник помех подальше от измерительной катушки, выполненной на ферритовом кольце. Доработанный приборчик стабильно работает в диапазоне 80-270 В, потребляет при этом существенно меньше энергии и не дает погрешности при измерении косинуса φ. При подключении лампочки накаливания 60 Вт показания прибора (косинус φ) теперь 0,999, то есть такие, какие и должны быть.
А теперь немного осветим вопрос для чего же это все надо. Потому как почти все бытовые однофазные счетчики (все дисковые – на 100%) считают только активную энергию. То есть, платить за реактивку обычным мелким потребителям вряд ли придется. Энергосбыт заставляет учитывать реактивку и ставить счетчики полной энергии только крупных потребителей. Но есть пара нюансов, которые следует учитывать также и мелким потребителям. Большая реактивная мощность, гуляющая по проводам, во-первых, приводит к нагреву этих самых проводов, а это уже вполне себе такая активная мощность, прекрасно учитываемая счетчиком и отражающаяся потом в квитанции на оплату. Если протяженность этих проводов велика, то и потери в них могут оказаться существенными. Во вторых, для запаса на реактивную мощность необходимо закладывать провода бОльшего сечения, которые стоят больших денег. Если же на проводах сэкономили и проложили ровно такие, какова активная мощность потребителя, без запаса по току, то дополнительная реактивная мощность может привести к их нагреву выше безопасного уровня и, также, к большим потерям активной энергии в них. Если, например, некий потребитель потребляет активную мощность в 1 кВт, но его косинус φ всего, к примеру, 0,33, то полная мощность, гуляющая по проводам в 3 раза больше! Иными словами, провода для такого потребителя должны быть рассчитаны как на 3 кВт. И потери в проводах будут как от 3 кВт. Соответственно, и коммутирующее оборудование должно быть также рассчитано на мощность 3 кВт.
В моем же случае провода и коммутирующее оборудование в гаражном кооперативе уже давно проложены. Причем, в стародавние времена и с расчетом на пару-тройку лампочек Ильича и не более того, и менять их никто уже не будет. Поэтому мне бы не хотелось чтобы где то там в общем щитке отгорали провода, происходили другие неприятные вещи и выслушивать потом всякие замечания от местного электрика и соседей по гаражу.
Попробуем улучшить косинус φ на примере с имеющимся небольшим станочным парком. Основные потребители в нем – сверлильный станок, токарный станок и заточной станок. Все три станка запитаны через автотрансформатор, описанный выше, и преобразующий однофазное напряжение 220 В в однофазное же 380 В. Сначала необходимо исследовать ситуацию, измерить этот косинус φ, оценить, насколько все хорошо или же плохо. Может, овчинка выделки и не стоит?
Подключим измеритель в щиток, сразу после счетчика и главного автомата. Таким образом, прибор будет измерять параметры сети на самом входе кабеля в гараж. Включение в сеть ламп накаливания или паяльника никак не ухудшает косинус φ. Прибор индицирует 0,999. Включение всех светодиодных и компактных люминисцентных ламп освещения ухудшает косинус φ, но незначительно, примерно до величины 0,76.
И действительно, в них, в большинстве своем, стоит импульсный преобразователь с выпрямителем и емкостным фильтром на входе. Лампочки создают реактивность именно емкостного характера, потому как включение в сеть радиоприемника с трансформаторным блоком питания улучшает показания косинуса φ.
Выключив лампочки и включив вводной автомат автотрансформатора (ненагруженного), мы видим что косинус φ резко падает до значения 0,5.
Отсюда вывод – индуктивность трансформатора подлежит обязательной компенсации. При включении заточного станка косинус φ падает до неприемлемо низкого уровня — 0,3 – тоже необходимо скомпенсировать.
Но зато при включении сверлильного станка косинус φ несколько повышается – это работает рабочая емкость схемы пуска двигателя, которая, вероятно, выбрана несколько большей чем требуется. При включении токарного станка косинус φ остается вполне приемлимого уровня – 0,95, значит в нем тоже рабочая емкость выбрана достаточной величины.
Для подбора компенсирующей емкости соберем батарею из нескольких конденсаторов, каждый из которых можно отдельно включать и выключать тумблерами.
Емкости в батарее выберем 4, 6, 20, 40, 64 мкФ, то есть близкие к степеням двойки. Таким образом, включая разные комбинации тумблеров можно выбрать любую емкость из диапазона 4 -134 мкФ с примерным шагом в 4 мкФ. По ощущениям, такой величины емкости должно хватить для компенсации имеющейся реактивности. Ясно, что идеально скомпенсировать косинус φ до 1 не получится, для этого нужно очень точно подобрать нужную емкость, но это и не требуется. Зададим себе цель обеспечить косинус φ не менее 0,95 при включении любого из имеющегося оборудования.
Подбирая различные комбинации конденсаторов выяснилось, что для компенсации индуктивности автотрансформатора необходима емкость около 5 мкФ, но таковой у меня в наборе не оказалось, поэтому я установил туда 4 мкФ. Для компенсации индуктивности заточного станка нужно 24 мкФ. Также была подобрана более оптимальная емкость для токарного станка — 40 мкФ, с этой емкостью потребляемый ток упал с 9 до 7 А. До кучи я еще подобрал емкость для сварочного трансформатора, хотя для его режима работы это вряд ли как то улучшит ситуацию, но хоть будет меньше гнать реактивку во время простоя. Сверлильный станок я не трогал, там все норм. Лучше, на мой взгляд, для небольших электрохозяйств добавлять компенсирующую емкость непосредственно в тот прибор, который и создает реактивность. А не делать общий компенсатор, как это делается на больших производствах. Чтобы при включении и отключении потребителей не приходилось по новой подбирать компенсирующую емкость. Конечно, этот процесс можно легко автоматизировать, написав простейшую программу для микроконтроллера, если как-то считать информацию с измерителя. Но один раз подобрать и воткнуть нужную емкость намного проще и надежнее (предполагаю, что за такой простой подход, без процессоров и нанотехнологичных решений, некоторые на этом сайте меня заругают).
Кстати, если нет возможности приобрести упомянутый мной измеритель косинуса φ или аналогичный прибор, можно воспользоваться любым подходящим щитовым амперметром электромагнитного типа. Этот прибор показывает полный потребляемый ток (активный и реактивный) и при подборе компенсирующей емкости следует ориентироваться на минимальные показания прибора.
В общем, такими нехитрыми и относительно простыми способами мне удалось запустить трехфазные двигатели, обеспечить неплохой коэффициент мощности и, вероятно, некоторую экономию электроэнергии. В статье не описано ничего принципиально нового или инновационного, но, думаю, информация будет полезна тем, кто в данный момент решает похожую задачу. Замечания и предложения прошу писать в комментариях.
запуск эл.двигателя 380 от 220 частотником
Всем привет. Есть проблема. Пытаюсь запустить эл.двиг 4 КВт (звезда) на компрессоре СО-7Б. Есть частотник IDS A372T2B.
в барно эл.двиг только 3 выхода.
Т.к. с частотниками не сталкивался, купил такой, продавец с пеной у рта доказывал что он 220-380, по факту на выходе 3*220.
При накачке 4 атм эл.двиг начинает замедляться разгоняться, потом на всякий я его выключаю.
В ютубе у людей с похожим частотником все работает только в путь.
Так вот вопрос, как можно все это дело отрегулировать настройками и получится ли? Или лучше сделать на конденсаторах?
Компрессор исправен, разбирал смотрел. Сеть в гараже 230 стабильно.
Комментарии 66
Кстати, вот такой у меня получился компрессор. Литров на 200. Мини рессивер с клапаном сброса, трубка на американке подбивается.
Перевел в трегольник, внес настройки частотник, все заработало. Запускается даже под давлением. Под нагрузкой ток 13-14А.
Всем спасибо за советы. на днях попробую перевести на треугольник двигатель и правильно настроить частотник
Мотор в треугольник, клапан разгрузки на компрессор обязательно (встроен в нормальное реле давления) и все заработает.
Простая физика, на входе
220 АС, в ПЧ выпрямитель, соответственно на выходе будет примерно =310 В. Потом делаем три синусоиды и получаем 110 в на фазу. 🙂 Вывод: двигатель должен быть 110/220. Если сеть 3-х фазная, естественно, на выходе можно понизить напряжение.
там в частотнике есть АПФЦ, оно же является первичным стабилизатором постоянки на уровне =400в. Напряжение мотора — штука не постоянная: если на частоте ниже 50Гц напряжение снижается, чтобы не спалить мотор, то при частоте выше, наоборот, повышается, чтобы не падала мощность
Да я и не спорю, всё так. Только давай определимся, что из 220 (0 и фаза) переменки на звене постоянного тока мы сколько получим? А после этого мы генерируем 3 фазы. С каким линейным напряжением? Допустим, что частота 50 Гц.
всё было бы верно, если бы не было бы АПФЦ. А оный, помимо выравнивания формы тока потребления, заодно является ещё и повышающим преобразователем.
Откуда он там взялся :)) полноте. Шесть диодов, lc фильтр и шесть igbt. На частотниках 380 на звене постоянного тока 540 В, можно запитать частотник от аккумулятора по постоянке (многие). Проще выход регулировать от напряжения на входе, совсем просто и дёшево. А при падении входного будет сгенерирована ошибка "Under Voltage" или похожая.
Простая физика, на входе
220 АС, в ПЧ выпрямитель, соответственно на выходе будет примерно =310 В. Потом делаем три синусоиды и получаем 110 в на фазу. 🙂 Вывод: двигатель должен быть 110/220. Если сеть 3-х фазная, естественно, на выходе можно понизить напряжение.
Получаем по 220 в фазу, если есть модуль корректора мощности, то там больше 310в U-DC, также бывает на входе выпрямитель с удвоением напряжения= 620u DC
Точно. Вперёд. На китайском частотнике, да даже и на АВВ. Давайте.
В разделе 5.8. "Параметры функции двигателя" описаны настройки, нужные для корректного определения мотора частотником.
Вот мурзилка на него (на серию A).
Прежде всего надо настроить частотник на мотор. Сообщить ему (частотнику), какая у мотора рабочая частота (обычно 50 Гц), какие обороты при этой частоте, какое номинальное напряжение.
Как подключить реле давления? Просто разорвать питание на частотник?
А что оно делает? При превышении давления размыкает цепь? Или при понижении?
В любом случае разрывать питание на частотник — плохая практика. Надо скоммутировать контакты реле давления на один из многофункциональных входов частотника, и настроить требуемую реакцию этого входа. В той мурзилке, на которую я давал ссылку, это п. 5.3. "Функциональные параметры входных/выходных клемм". Функции от F045 до F049.
1.е двиг перевести в треугольник. 2. Настроить правильно частотник. По типу двигателя. 3. Поставить реле давления. Которое будет управлять пуском остановкой двигателя. И все будет работать. Можно заморочится и настроить частотник по датчику давления. По току или напряжению.
Переключи в звезду, мотор с перемотки? Если нет то с лобовой части мотора есть скрутка, звезда треугольник, ее перекрутить. А то что двигатель 4 кв а частотник 3,7 кв это пофиг. Но нужно стартовать плавно и без нагрущки и не привышать на частотнике тока выше 3,5 кв. Это можно шкивами обыграть. Хотя для мотора 4кв нужно брать частотник 5 кв или выше
Для плавного пуска сначала надо клапан сброса давления с головы, иначе может не стартонуть.
Да при том что движок мощьнее частотника, но я крутил и 4 кв мотор частотником на 2,2 кв, все зависит от того как нагружен двигатель. Если нагрузка 80% шансов запустить нет
Переключи в звезду, мотор с перемотки? Если нет то с лобовой части мотора есть скрутка, звезда треугольник, ее перекрутить. А то что двигатель 4 кв а частотник 3,7 кв это пофиг. Но нужно стартовать плавно и без нагрущки и не привышать на частотнике тока выше 3,5 кв. Это можно шкивами обыграть. Хотя для мотора 4кв нужно брать частотник 5 кв или выше
Так если 3 вывода это обязательно с перемотки. С завода идут 6 выводов. При перемотке звезда собирается внутри.
Что делать? Снять переднию крышку найти звезду. Разобрать и вывести оставшиеся 3 конца обмоток. Далее собрать треугольник.
У нас по заказу при перемотке звезда треугольник собирается внутри. И маломощьные двигателя после перемотки за частую становятся трех проводным
А последняя фотка с биркой ни о чём не говорит? Он может только 3 фазы дать от 0 до 220 в и менять может только частоту от 0 до 1000 Гц. Он укладывается в задачу? Идти к сначала к продавцу и возвращать, а потом к электрику который соберёт схему на реле.
Одно реле по давлению скорее всего и так стоит, пусть включает питание и реле времени. Которое через 3-5 сек отключает дополнительные кондёры. После отключения всё сначала.
Бирка да, по ней все ясно, самое интересное что в паспорте указано выход 3×380. Брался в том году уже не вернуть.
Значит паспорт переведён не верно.
Занимаюсь лифтовыми частотниками там ещё бывают на сайте инструкции по быстрому запуску, может её поискать. Но движок однозначно или менять или переделывать
Да нее, жертвы егэ писали, для них это темный лес, видимо так:если три провода, то три фазы, а три фазы, как они слышали где то, это 380, правда про нейтраль они не слышали))))
На самом деле, может быть и частотник 220-380, с выпрямителем с удвоением напряжения на входе. Но такие чп не особо большой мощности.
Могут, но это не он)))
Бирка да, по ней все ясно, самое интересное что в паспорте указано выход 3×380. Брался в том году уже не вернуть.
Не, это нае…во))).Там нет нейтрали и 380 быть не может.Переключай в треугольник это поможет частично, может и хватит для работы.
В любом мануале на любой частотник обязательно есть глава, типа — быстрая настройка — скачай на официальном сайте инструкцию и прочитай, ничего сложного там нет.
У меня клапан стоит, он на 15 атмосфер стравливает давление. Отключение можно сделать, а вот включение не знаю. Можно может через магнитные пускатель как нибудь сделать
У меня на компрессоре двигатель на 4 кВт соеденен в треугольник. Пусковые конденсаторы на 500 мф, рабочие на 140 мф сеть 220. Работает отлично.
А как организовать чтобы отключался и включался с пусковым кондесатором автоматически. Имею ввиду 1 раз кнопку нажал а дальше он сам
Реле давления поставить.
Это понятно, как реализовать при старте в автоматическом режиме чтобы пусковой допустим пару секунд работал и отключался
Это понятно, как реализовать при старте в автоматическом режиме чтобы пусковой допустим пару секунд работал и отключался
Пусковое реле от ЗИЛа 1963 года?
У меня на компрессоре двигатель на 4 кВт соеденен в треугольник. Пусковые конденсаторы на 500 мф, рабочие на 140 мф сеть 220. Работает отлично.
как я не навижу вот эти конденсаторы . 380 есть 380. нафик те частотники
Двигатель 4квт, частотник 3.7квт, хм, где же подвох?!
Если внимательно прочитать инструкцию к частотнику, то там будет написано, как подключать двигатель, но и без неё скажу, обмотки в треугольник.
Так выхода только 3, мне тут спецы сказали что возможно и не получится в треугольник перевести либо им лень заморачиваться. Так то смотрел видосы разобрать найти выходы если они конечно не внутри гденибудь обмотки. Шильдика нет и звезда заводская
На двигателе да 3, остальные 3 для звезды перемычкой клеммной соединены между собой.Или их соединенных нет, коробка клеммная есть на двигателе, если нет, раскурутить, внутри соединить треугольником, всё это просто делается, да и инфы полно нынче в тырнете и с фото и с описанием.
Читал смотрел, говорю же в барно только 3 болта и все.
Вот тебе твой двигатель, чувак переделывает в треугольник, никакие спецы тебе не нужны, сам спокойно сделаешь.
Читал смотрел, говорю же в барно только 3 болта и все.
У тебя сейчас двигатель выдаёт 2.3 кВт, не больше. Или частотник с выходом 380 искать, или двигатель треугольником.
Без частотника( конденсаторы) с этого мотора снимешь меньше 2кВт.
Так выхода только 3, мне тут спецы сказали что возможно и не получится в треугольник перевести либо им лень заморачиваться. Так то смотрел видосы разобрать найти выходы если они конечно не внутри гденибудь обмотки. Шильдика нет и звезда заводская
странно, как это что у мотора нет шильдика? Такого никогда не бывает! Вгот его то вам надо найти и выложить сюда, тогда можно будет односначно ответить, что делать
А вообще, для чего частотник на компрессор? Сколько с частотниками работал, но такое впервые встречаю…
Чисто ради получения 3х фаз, чтобы в гараж не тянуть 380 100 метров
Посмотри на сайте Чипмейкер ветку про СО-7Б.там есть прям классная тема-человек разные варианты движков и результат описывает. Этот движок дохрена на одну фазу. Меняют движок на менее мощный, плюс игра шкивами. Производительность подупадет, но хотя бы работать будет стабильно. Скорее всего надо 3 кВт на полторы тысячи
А двигатель у тебя в треугольнике стоит?
А параметры частотника ты вообще настроил? Данные двигателя внёс в параметры ?
В этом и проблема, какие параметры вбивать
Параметры тока, плавный разгон,
В этом и проблема, какие параметры вбивать
Это как раз не проблема. В любом частотнике, в мануале, сколько я их ставил, есть раздел типа Quick Start, со схемами и минимальным набором параметров, которые надо заколотить, чтобы все завелось.
Это напряжение, рабочий ток, максимальный ток, мощность, косинус, частота вращения и тд. Также задаются параметры разгона, торможения ( как правило рекомендуемые в зависимости от мощности), задается способ регулировки оборотов, схема запуска, с реверсом, без реверса и тд.
Весь остальной вагон параметров, это тонкие настройки, которые не так часто используются и как правило, хватает значений, установленных с завода по умолчанию, читайте, смотрите.