Электрические сети и оборудование делятся на однофазные и трехфазные. Однофазные сети с напряжением 220 В состоят из фазного и нулевого проводников и применяются преимущественно в бытовых условиях. Трехфазные сети 380 В с тремя фазными проводами (иногда с добавлением нейтрали) используются на промышленных объектах, в сельском хозяйстве и инженерных системах зданий.
Электродвигатели также классифицируются по количеству фаз. Трехфазные модели широко применяются в промышленном оборудовании – станках, насосных установках и других агрегатах. Их работа основана на создании вращающегося магнитного поля благодаря сдвигу фаз на 120 градусов.
При необходимости трехфазные двигатели можно подключить к однофазной сети 220 В, хотя это требует специальных решений. Однофазное напряжение создает пульсирующее магнитное поле, которого недостаточно для самостоятельного запуска двигателя. Для старта вращения требуется создать фазовый сдвиг не менее 90 градусов, что обычно достигается с помощью фазосдвигающих конденсаторов. Такая схема позволяет использовать промышленные двигатели в условиях отсутствия трехфазного электроснабжения.
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.
Особенности подключения двигателей через частотные преобразователи
Перед подключением электродвигателя к частотному преобразователю (ПЧ) необходимо тщательно проверить параметры машины и ее конструктивные особенности. В некоторых случаях требуется разборка двигателя для определения схемы соединения обмоток.
Ключевые моменты подключения:
- Для двигателей с соединением обмоток “треугольник” используется трехпроводная схема без фазосдвигающих конденсаторов
- Конденсаторные двигатели подключаются по двухпроводной схеме с сохранением фазосдвигающего элемента
- Особую осторожность следует проявлять при работе с двигателями, имеющими обмотки разной индуктивности или резистивные фазосдвигающие элементы
Преимущества использования ПЧ:
- Компенсация недостатков работы в однофазной сети:
- Уменьшение потерь мощности
- Повышение КПД
- Снижение нагрева обмоток
- Уменьшение рабочего шума
- Дополнительные функциональные возможности:
- Плавное регулирование скорости вращения
- Установка ограничений по минимальной/максимальной скорости
- Защита от перегрева и перегрузок
- Снижение пусковых токов
Важные замечания:
- Полнофункциональное управление возможно только при трехпроводной схеме
- Для консультаций по совместимости конкретных моделей двигателей и ПЧ рекомендуется обращаться к производителям
- Использование трехфазных двигателей в однофазных сетях через ПЧ имеет ограниченную область применения и не рекомендуется для ответственных промышленных установок
Применение частотных преобразователей значительно расширяет возможности электропривода, но требует тщательного подхода к выбору оборудования и схемы подключения.
