Встречали ли вы в интернете видео, где трёхфазный двигатель работает от трёх фаз? Затем одну из этих фаз намеренно обрывают, и двигатель не просто останавливается, а начинает дымиться, а может, даже загорается. Так вот, на самом деле, если у работающего трёхфазного двигателя, особенно без нагрузки, оборвать одну фазу, то вы даже не заметите, что он стал вращаться медленнее. Максимум, вы услышите немного более громкий шум вращения. Ничего там не задымится, разве что двигатель будет продолжать работать с очень большой нагрузкой при обрыве одной из фаз.
Трёхфазный двигатель: «звездой» или «треугольником»?
Многие знают, что трёхфазный двигатель можно подключить и к
обычной однофазной сети. У него есть три вывода. Берём два любых вывода и
подключаем их к 220 вольтам, если до этого двигатель был рассчитан на 380
вольт. При этом неважно, как обмотки двигателя соединены — «звездой»
или «треугольником». Нужно лишь внимательно посмотреть на табличку
(шильдик) на двигателе, чтобы понять, какая схема подключения подходит для
какого напряжения. Обычно соединение «звездой» используется для 380
вольт — это так называемое линейное напряжение. При этом каждая обмотка
двигателя рассчитана на 220 вольт. То есть, если мы подключим две фазы к 220 вольтам
при соединении «треугольником», то двигатель тоже будет работать.
Я не буду углубляться в схемы с конденсаторами
и их подбор. Об этом достаточно информации в интернете. Поговорю о том, что на
самом деле происходит внутри двигателя, когда он подключен к трём фазам или к
одной, и что происходит при подключении конденсатора. Для начала разберёмся,
как работает конденсаторный пуск асинхронного двигателя от одной фазы.
Трёхфазное питание: вращающееся магнитное поле
Когда мы подключаем трёхфазный двигатель к трёхфазной сети,
напряжение и токи в каждой из трёх фаз сдвинуты друг относительно друга на 120
градусов. Благодаря этому, когда токи проходят по обмоткам статора двигателя,
возникает вращающееся магнитное поле.
Если же мы подадим только одну фазу (фазу и ноль) на два
вывода двигателя, то внутри него возникнет не вращающееся, а пульсирующее
магнитное поле. Представьте себе гайку на ниточке: сначала вы её раскрутили, а
потом начинаете делать колебательные движения. Так и с магнитным полем.
Пульсирующее поле как бы «пульсирует» внутри статора двигателя, и
ротор может вращаться. Но для этого нужно одно условие: двигатель нужно
запустить вручную.
Если мы подадим на трёхфазный двигатель однофазное
напряжение без всяких конденсаторов, то нам нужно будет, например, раскрутить
его вал верёвкой, как кикстартером. После этого пульсирующее магнитное поле
сможет поддерживать вращение. Но такая работа двигателя будет неустойчивой, и
механические характеристики будут плохими. Поэтому, чтобы использовать всю
мощность трёхфазного двигателя в однофазном режиме, придумали подавать
напряжение на третью фазу через конденсатор. Конденсатор сдвигает фазу на 90
градусов, а не на 120, как в трёхфазной сети. В результате внутри статора
образуется уже не вращающееся и не пульсирующее, а эллиптическое магнитное
поле. Это поле гораздо эффективнее может задействовать трёхфазный двигатель в
однофазном режиме.
Магия конденсаторного пуска
Схемы конденсаторного пуска бывают двух видов: с пусковым
конденсатором и с пусковым и рабочим конденсаторами. В схеме только с пусковым
конденсатором он нужен для того, чтобы не раскручивать вал вручную. Мы
подключаем пусковой конденсатор, сдвигаем фазу на третью обмотку и запускаем
двигатель. После запуска пусковой конденсатор отключается, и двигатель работает
на пульсирующем поле. А в схеме с пусковым и рабочим конденсаторами мы
используем пусковой конденсатор только на время запуска. Затем мы уменьшаем ёмкость,
отключая пусковой конденсатор. И дальше двигатель работает на одной фазе, на
двух обмотках, на двух выводах, если правильно говорить. А на третий вывод
двигателя подаётся напряжение через конденсатор. В результате образуется
эллиптическое поле.
В однофазном режиме без конденсатора из двигателя можно
получить не более 60% его номинальной мощности, а с конденсатором — примерно до
75%. Номинальную мощность можно найти на табличке двигателя. Например, если у
вас двигатель на 5 кВт, то без конденсатора вы получите примерно 3 кВт, а с
конденсатором — около 4,5 кВт.
Расшифровка таблички асинхронного электродвигателя
Давайте разберём табличку асинхронного электродвигателя. Что
мы видим? Сразу видим тип двигателя: 4АМ180ТС2ОМ2. 4АМ — это серия двигателя, 180
— высота оси вала в миллиметрах. Дальше идёт буква S, это типоразмер длины: S —
короткий, M — средний, L — длинный. 2 означает число полюсов. ОМ-2 — это
вариант исполнения, в данном случае это судовой двигатель для морских и речных
судов. И двоечка — это размещение на улице под навесом. Категория размещения:
единичка — на открытом воздухе, двоечка — под навесом.
Дальше. Три фазы — ну, понятно, двигатель трёхфазный, 50 Гц
— для частоты сети 50 Гц. «Звезда-треугольник» — значит, на клеммнике
двигателя есть 6 выводов, и есть возможность собрать схему как
«звездой», так и «треугольником». При
«треугольнике» линейное напряжение должно быть 220 вольт, а при
соединении «звездой» — 380 вольт между любыми двумя линейными
проводами. При этом ток двигателя будет либо 74 ампера при
«треугольнике», либо 43 ампера при «звезде». Дальше идёт
мощность — 22 киловатта. Это мощность на валу двигателя, механическая мощность,
которую он отдаёт механизму. Дальше — обороты: 9925 оборотов в минуту. Эти обороты
обычно приближены к 3000, 1500 или 1000.
Далее идёт КПД — 89,5%. Если мы возьмём мощность 22 кВт и
поделим на 89,5%, то получим 24 кВт с копейками — это мощность, которую
двигатель потребляет из сети. Дальше идёт косинус фи — коэффициент мощности или
коэффициент реактивной мощности. Если мы возьмём активную мощность и поделим на
косинус фи, то получим полную мощность в вольт-амперах, которую потребляет
двигатель. Далее идёт интересное обозначение — режим S1. Это режим работы
двигателя. S1 — длительный режим. Режимы бывают от S1 до S10. Класс изоляции —
F. Что это значит? Изоляция — самое уязвимое место двигателя. При нагреве она
страдает первой. Поэтому есть 7 типов двигателей по классу изоляции. Дальше
идёт ГОСТ на этот двигатель, его масса — 170 кг, и степень пылевлагозащиты —
IP54. Этот двигатель сделан в России в 2019 году.
Теперь вы сможете с легкостью разбираться в обозначениях на
асинхронных электродвигателях. Вот такая вот занимательная электротехника!
Изображение в превью:
Источник: mistral.ai