Способ определения чередования фаз обмотки статора синхронной или асинхронной с фазным ротором трехфазной электрической машины

Способ определения чередования фаз обмотки статора синхронной или асинхронной с фазным ротором трехфазной электрической машины

Изобретение относится к области электротехники, в частности к многофазным электрическим машинам. Целью изобретения является упрощение способа фазировки Обмоток . При реализации способа определения чередования фаз обмотки переменного тока в случае трехфазной обмотКи один из выводов обмотки двигателя маркируют индексом С 1. К выводу С 1 и одному из двух оставшихся выводов подводят напряжение . После подачи напряжения ротора займет определенное положение, соответствующее наименьшему сопротивлению магнитному потоку. Данное положение ротора фиксируют. Далее снимают подведенное напряжение и подключают к источнику напряжения оставшийся третий вывод вместо непромаркированного. Подают на эти выводы напряжение и определяют направление поворота ротора. Если ротор повернулся в заданном направлении, что третий вывод маркируют индексом С 3, а второй — индексом С 2. Если ротор повернулся в противоположную заданному направлению сторону, то третий вывод маркируют индексом . С 2, а второй — индексом С 3. 1C (Л 1C со со со

„„SU,» 1293797 А1 (5ц4 Н02 17 00 19 00 15 00

Н АВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3915380/24-07 (22) 19.06.85 (46) 28.02.87. Бюл. № 8 (71) Челябинский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) В. Ф. Емец, Н. И. Чернопятов и Г. А. Петров (53) 621.313.333(088.8) (56) Филатов А. А. Фазировка электрического оборудования. М.: Энергия, 1977, с. 3, 4.

Забокрицкий E. И. Стационарные методы определения порядка чередования фаз электрических машин. — Промышленная энергетика, 1962, № 8, с. 10. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧЕРЕДОВАНИЯ ФАЗ ОБМОТКИ СТАТОРА СИНХРОННОЙ ИЛИ АСИНХРОННОЙ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к многофазным электрическим машинам. Целью изобретения является упрощение способа фазировки обмоток. При реализации способа определения чередования фаз обмотки переменного тока в случае трехфазной обмотки один из выводов обмотки двигателя маркируют индексом С 1. К выводу С 1 и одному из двух оставшихся выводов подводят напряжение. После подачи напряжения ротора займет определенное положение, соответствующее наименьшему сопротивлению магнитному потоку. Данное положение ротора фиксируют. Далее снимают подведенное напряжение и подключают к источнику напряжения оставшийся третий вывод вместо непромаркированного. Подают на эти выводы напряжение и определяют направление поворота ротора. Если ротор повернулся в заданном направлении, что третий вывод маркируют индексом С 3, а второй — индексом С 2. Если ротор повернулся в противоположную заданному направлению сторону, то третий вывод маркируют индексом С 2, а второй — индексом С 3.

Составитель В. Краснов

Редактор С. Лисина Текред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 393/57 Тираж 66! Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 415

Производственно-полиграф>инеское предприятие, г. Ужгород, у,ь Г!роектная. 4

Изобретение относится к электротехнике, в частности к многофазным электрическим машинам.

Цель изобретения — упрощение способа определения чередования фаз обмоток электрических машин.

Определение чередования фаз обмотки переменного тока выполняется следующим образом. Два вывода обмотки ротора замыкают. Один из выводов обмотки статора двигателя маркируют индексом Сl. К выводам Cl и к одному любому из двух оставшихся выводов подают напряжение. При этом ротор двигателя занимает определенное положение, соответствующее наименьшему сопротивлению магнитному потоку.

Данное положение ротора фиксируют.

Снимают напряжение, подключают к источнику напряжения оставшийся свободный третий вывод вместо непромаркированного. Подают на эти выводы напряжение и определяют направление поворота ротора. Если ротор повернулся в заданном направлении, то третий вывод маркируют индексом СЗ, а второй вывод — индексом С2. Если ротор повернулся в сторону, противоположную заданному направлению, то третий вывод маркируют индексом С2, а второй вывод — индексом С3.

Способ определения чередования фаз обмотки статора синхронной или асинхронной с фазным ротором трехфазной электрической машины, включающий подачу напряжения на выводы обмотки, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, обмотку ротора замыкают накоротко, на два любых вывода обмотки статора соединенной в звезду или треугольник подают напряжение, после поворота вала ротора, отключают напряжение с указанных выводов и подают напряжение на один из этих выводов и третий вывод и по направлению поворота вала ротора определяют чередование фаз обмотки.

Как сделать фазоуказатель своими руками

Хороший, качественный измерительный инструмент под рукой — эталон быстрой работы. Конечно, также необходимо иметь с собой инструменты, с помощью которого можно производить ремонт, но определение проблемы — это уже 80 % её решений. В статье описан последовательный монтаж указателя фазы своими руками. Потребуется только точно следовать инструкциям, иметь необходимые материалы и запастись толикой терпения.

Что такое фазоуказатель

Немного теории: указатель фазы — это измерительный прибор, показывающий чередование фаз трёхфазного напряжения и тока. Следует сразу развеять надежды молодых электриков и развеять миф, что с помощью фазоуказателя можно определить где именно какая фаза находится. Аксиома: данный прибор показывает только чередование фаз.

• Электромеханические приборы для определения угла фазировки. Массивные устройства, в состав которых входят асинхронные двигатели и индикаторные диски. Фазометр подобного типа также позволяет определить отсутствие одной фазы, но не указывает какой именно.
• На неоновых лампах. Здесь уже не используются громоздкие асинхронные двигатели, так как работа устройства основана на батареях или отдельных конденсаторах. Основные индикаторы в таких приборах — неоновые лампы.
• Электронный. Самый точный и одновременно самый дорогой прибор, принципом работы которого основан на сравнении синусоид на линии.

Существует большое количество таких приборов, выпускаемых различными производителями. Наиболее распространённые и чаще всего применяемые в работе модели: ФУ-2, ЭИ5001, VC-805, и конечно надёжный, проверенный временем И-517, который даже входил в ЗИП многих армейских дизельных электростанций. Но сейчас можно найти на рынке и вполне солидные и надёжные указатель фазы от китайских представителей.

Также существуют и более дорогие современные фазоуказатели от известных мировых производителей электронной техники, таких как Eltes или Mastech.

Современные фазоуказатели чаще сочетают в себе ещё и функцию индикатора напряжения, поэтому являются многофункциональными.

Когда действительно необходимо фазоуказатель

Определители угла опережения фаз в большом количестве занимают полки электротехнических магазинов, как отечественные, так и зарубежные модели. Но как определить тот самый угол опережения и зачем он вообще нужен, знают немногие электрики.

Хороший, качественный фазоуказатель необходим при поиске чередования фаз для того, чтобы обеспечить вращении электродвигателя в правильную сторону. Например, при включении водяного насоса в скважине, который может как транспортировать её наверх, так и бесполезно вращать лопасти крыльчатки, закреплённые на электродвигателе, и потреблять при этом лишнюю электроэнергию.

Ещё один хороший пример, которым определяется важность фазоуказателя как прибора: подключение индукционного счётчика. Если перепутать фазы, то после монтажа счётчик продолжит вращать диск даже при отключённой нагрузке. При такой работе прибора пользователя ждут дополнительные расходы, которые можно исключить, сделав качественный фазоуказатель своими руками.

Достаточно двух неправильно подключённых фаз, чтобы наблюдать такой эффект, а определение угла чередования фаз возможно только с помощью фазоуказателя. Без данного прибора правильно подключить электродвигатель невозможно, разве что методом «тыка», что не очень хорошо — можно спалить изделие.

Последовательность изготовления простого фазоуказателя

Внимание! Самостоятельное изготовление схем здесь и далее крайне опасно для жизни, так как может привести к поражению высоким напряжением, поэтому такое изготовление может быть выполнено только людьми, имеющими специальное образование и допуски!

Существует схема простого указателя фазы, с которым можно работать в трёхфазной промышленной сети, не боясь поражения электрическим током или повреждения прибора. Схема представлена ниже:

Для работы потребуются следующие элементы:

• 3 соединительные клеммы, выполненные по типу «крокодилы».
• 2 резистора сопротивлением 10 кОм и 18 кОм.
• Диод типа КД105В. Допускается замена элемента на диод из серии КД209.
• Тиристор типа Т112-25-10 (25А 1000В). Допускается замена элемента на VS-25TTS12-M3 (25А 1200В).
• Лампа накаливания, напряжением 26 В и силой тока 0.12 А.
• Небольшой отрезок провода сечением 1 мм² для внутреннего монтажа схемы.
• 3 отрезка провода сечением 1.5 мм² такой длины, чтобы хватило для комфортного измерения фаз своими руками.
• Пластиковый корпус.

Последовательность монтажа электрической цепи фазоуказателя своими руками:

1. Выполнить соединение элементов диода, тиристора, двух резисторов и лампы накаливания с помощью пайки согласно приведённой выше схеме.
2. Закрепить спаянные детали в пластиковом корпусе. Можно использовать эпоксидный клей, но только не на самих элементах, которые при работе могут нагреваться.
3. Тонким сверлом просверлить в корпусе 3 отверстия и запустить в них 3 одинаковых отрезка провода сечением 1.5 мм² — это будут измерительные щупы. Закрепить провода с помощью эпоксидки — так как проводники в изоляции, то чрезмерный нагрев здесь не страшен.
4. На концах измерительных щупов закрепить крокодилы. Для большей надёжности их можно пропаять.
5. В верхней крышке пластикового корпуса просверлить или вырезать отверстие под патрон для сигнальной лампы. Патрон надёжно закрепить с внутренней стороны корпуса с помощью эпоксидного клея.
6. Закрепить верхнюю крышку корпуса четырьмя небольшими саморезами.
7. Проверка прибора на линии, в которой фазы расположены заведомо правильно.

Данный фазоуказатель имеет существенное преимущество в сравнении с дорогими промышленными моделями — простоту. Стоимость всех элементов (с учётом расходных материалов), необходимых для сборки, очень низкая и по карману не ударит. Собрать и спаять такую схему сможет любой электрик-новичок, даже впервые взявший в руки паяльник.

Принцип работы приборы очень прост: сфазированные линии включат лампу на корпусе прибора. Правильное чередование — лампа светится ярко, неправильное — очень тускло или не светится вообще. Корпус прибора можно выбрать самый простой, но только из изоляционного пластика или любого другого материала, не пропускающего электрический ток.

Более сложный фазоуказатель своими руками

Для электриков, желающих использовать более сложные приборы в трёхфазной цепи, существует ещё одна схема:

Как видно из представленной схемы, здесь потребуется большее количество элементов, да и сборка посложнее. Но при правильном монтаже, на выходе обеспечен качественный и надёжный фазоуказатель, к тому же полностью сделанный своими руками.

Необходимые для работы элементы:

• Светодиод HB5d-448ABC-A — с зелёным светом. Допускается замена светодиодом типа АЛ307.
• Светодиод HB5d-434FY-C — с жёлтым светом. Допускается замена светодиодом типа АЛ307.
• 2 диода КД209А. Допускается замена элементов диодами КД209Б или КД209В.
• 2 резистора сопротивлением 47 кОм каждый. Мощностная характеристика незначительна, но лучше брать резисторы, рассчитанные на 0.125 Вт.
• Оптрон симисторный МОС3063. Допускается замена элемента оптроном МОС3062, МОС3082, МОС3083.
• Небольшой отрезок провода сечением 1 мм² для внутреннего монтажа схемы.
• 3 отрезка провода сечением 1.5 мм².
• Небольшая макетная плата.
• Пластиковый корпус.

Очерёдность монтажа фазоуказателя практически ничем не отличается от предыдущего прибора, изготовленного своими руками. Только увеличилось количество элементов на схеме.

Последовательность проверки фазировки данным измерительным прибором:

1. Определить нулевой провод в линии, в которой будет проводиться поиск чередования фаз. Чаще всего это нулевая шина, но может быть и отдельная шина заземления. Можно воспользоваться индикаторной отвёрткой.
2. Измерительный щуп «N» с помощью крокодила зацепить за нулевую шину линии.
3. Измерительный щуп «А» с помощью крокодила зацепить за любую из фаз. Загоревшийся жёлтый светодиод покажет наличие напряжение.
4. Острым измерительным щупом «B» коснуться фазы, идущей следом за той, на которую закреплён крокодил щупа «А». Для определения фазировки на проводе под напряжением лучше всего использовать именно острый щуп, а не крокодил.
5. Если угол чередования фаз составляет 120 градусов, то должен загореться зелёный светодиод. Если светодиод не загорелся, то щупом «B» необходимо коснуться третьего рабочего провода.

Помимо своей простоты, данный прибор необычайно точен и позволяет за несколько минут определить фазирование в линии. Изготовив такой фазоуказатель самостоятельно, пользователь получает не только экономию средств, но и экономию личного времени при последующих измерениях чередования фаз.

Сложный фазоуказатель

Если же сборка фазоуказателя стала вызовом для начинающего электрика, то можно, используя приведённую ниже схему, смонтировать устройство, для работы которого не требуется подключение к нулевому проводнику в сети. Сразу следует уточнить, что изготовление подобного прибора будет под силу только определённому кругу специалистов, здесь требуется навык работы с паяльником и монтажными платами.

Схема достаточно тяжёлая, но на ней есть все необходимые номинальные значения элементов, следует только сделать несколько полезных в работе замечаний:

• Микросхему К561ЛП2 допускается заменять на CD4030BE.
• Вместо триггера К561ТМ3 используйте CD4042BE.
• Транзисторы КТ3107А заменяются на аналогичные по своему действию модели КТ3107 или КТ361.
• В схеме используются диоды моделей КД105В, КД105Г, КД209Б.
• В качестве светодиодов можно использовать любые модели, главное, чтобы был соответствующий цвет свечения.

• Необычайно точная сборка, которая даёт быстрый результат при определении фазировки.
• Проверка угла между фазами занимает несколько секунд.
• Не требуется подключение к «нулевой» шине.
• При правильном монтаже прибор долговечен и совершенно безопасен.

К сожалению, есть и некоторые недостатки данного прибора, собранного своими руками. Во-первых, схема достаточно сложна и скорее всего правильно смонтировать её начинающему электрику будет очень трудно. Во-вторых, стоимость всех элементов может быть достаточно высокой и дешевле приобрести промышленный прибор.

Подводя итоги

Прибор для измерения угла в трёхфазной цепи — это необходимый для каждого электрика измерительный инструмент, который должен быть всегда под рукой. Самостоятельно собранное устройство сэкономит не только средства, но и личное время в будущем. Конечно, всегда остаётся вариант покупки изделия в магазине электронной техники или измерительных приборов, но намного полезнее для себя как для специалиста попробовать собрать подобное устройство самостоятельно.

Видео по теме

3-фазный двигатель в однофазной сети

Трехфазные асинхронные электродвигатели не требуют дополнительных устройств для запуска и работы. Нужны лишь контакторы или иные устройства подачи трехфазного напряжения. Однако при включении двигателя в однофазную сеть используются другие способы запуска.

Фазосдвигающий конденсатор

Существует простой способ, позволяющий запитать трехфазный двигатель от бытовой однофазной сети с напряжением 220 В. Трехфазное напряжение получают путем сдвига фаз с помощью фазосдвигающего конденсатора. Делается это так.

В однофазной сети имеются два провода (фаза и ноль), между которыми существует сдвиг фаз 180 градусов. Для включения трехфазного двигателя нужны три проводника, напряжения на которых должны иметь сдвиг фаз 120 градусов. Поэтому, если подключить один из выводов двигателя к фазному проводнику напрямую, а другой – через фазосдвигающий конденсатор, то в совокупности с нулевым проводником и обмотками такая система будет трехфазной. Другими словами, будет обеспечен нужный режим питания.

Для расчета номинала фазосдвигающего конденсатора можно воспользоваться приближенной формулой:

где k – коэффициент, равный 4800 для схемы подключения «треугольник», 2800 – для «звезды», I – номинальный ток двигателя (указывается на шильдике), U – фазное напряжение (в нашем случае – 220 В).

Рабочее напряжение конденсатора следует выбирать не менее 400 В, при этом желательно использовать специальные конденсаторы для электродвигателей, на частоту 50 – 60 Гц.

Пусковой конденсатор

Приведенная выше формула справедлива для номинального тока. Но двигатель работает не только на номинале. При пуске его ток может превышать номинальное значение в 5-7 раз, а при работе – быть ниже в 2-3 раза (холостой ход). В результате момент на валу при включении будет мал, и двигатель будет разгоняться очень долго либо вообще не сможет запуститься. Поэтому для запуска используют дополнительный пусковой конденсатор, который подключают к рабочему (фазосдвигающему) на время разгона (3-5 секунд). Обычно емкость пускового конденсатора выбирают в 2-5 раз больше, в зависимости от требуемого момента при пуске и времени разгона.

Для подключения пускового конденсатора используют специальные ручные пускатели, в которых время пуска равно времени нажатия на двухпозиционную кнопку «Пуск». Пока оператор держит «Пуск» в позиции без фиксации, подключаются рабочий и пусковой конденсаторы. Как только оператор отпускает кнопку, она переходит в фиксированную позицию, и в схеме остается лишь рабочий конденсатор. Остановка двигателя производится кнопкой «Стоп». Кроме ручных пускателей могут использоваться релейные и электронные схемы.

Данный способ не применяется на практике для двигателей более 2,2 кВт из-за низкого КПД и большой емкости конденсаторов.

Двигатель с пусковой обмоткой

Конденсатор также используется в случае, когда двигатель имеет две обмотки – рабочую и пусковую. Рабочая обмотка подключается к питающему однофазному напряжению (220 В) напрямую. Пусковая обмотка имеет меньший ток и подключается через фазосдвигающей конденсатор. Совместно обе обмотки имеют такую конфигурацию, что формируют внутри статора вращающееся магнитное поле.

Емкость фазосдвигающего конденсатора обычно указывается на шильдике двигателя. На время пуска и разгона может применяться дополнительный конденсатор. Такой двигатель называют конденсаторным, и он предназначен для работы только в однофазной сети.

Трехфазный асинхронный двигатель от однофазной сети

Трехфазный асинхронный двигатель от однофазной сети

Трехфазный асинхронный двигатель может быть использован для работы от однофазной сети. В этом случае такой двигатель включают как конденсаторный по одной из схем рисунок 1.

Значение рабочей емкости Сраб (мкФ) при частоте переменно¬го тока 50 Гц можно ориентировочно определить по одной из формул: для схемы, изображенной:

на рисунке 1 а), Cpa6 ≈ 2700 I1/ Uc;
на рисунке 1 б), Cpa6 ≈ 2800 I1/ Uc;
на рисунке 1 в), Cpa6 ≈ 4800 I1/ Uc;

где I1 — номинальный (фазный) ток в обмотке статора, А;
Uс — напряжение однофазной сети, В.

При подборе рабочей емкости необходимо следить за тем, чтобы ток в фазных обмотках статора при установившемся режиме работы не превышал номинального значения.

Рисунок 1. Схемы соединения обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя при включении его в однофазную сеть

Если пуск двигателя происходит при значительной нагрузке на валу, то параллельно рабочей емкости Сраб следует включить пусковую емкость:

В этом случае пусковой момент становится равным номинальному. При необходимости дальнейшего увеличения пускового момента следует принять еще большее значение пусковой емкости (Сп ≤ 8Сра6).
Большое значение для надежной работы асинхронного двигателя в качестве конденсаторного имеет правильный выбор конденсатора по напряжению.

Следует иметь в виду, что габариты и стоимость конденсаторов определяются не только их емкостью, но и рабочим напряжением. Поэтому выбор конденсатора с большим «запасом» по напряжению ведет к неоправданному увеличению габаритов и стоимости установки, а включение конденсаторов на напряжение, превышающее допустимое рабочее напряжение, приводит к преждевременному выходу из строя конденсаторов, а следовательно, и всей установки.

При определении напряжения на конденсаторе при включении двигателя по одной из рассмотренных схем необходимо иметь в виду следующее: при включении двигателя по схеме рисунок 1, а) напряжение на конденсаторе равно Uк ≈ 1,3 UС, а при включении двигателя по схемам рисунок 1, б) и в это напряжение равно Uк ≈ 1,15 Uc.

Пример 1. Определить значение рабочей емкости Сраб, необходимой для работы трехфазного асинхронного двигателя типа АВ052-4 от однофазной сети напряжением: Uc = 220 В.
Номинальные данные двигателя: Рном = 80 Вт, напряжение 220 / 380 В, ток сети I1ном = 0,56/0,32 А.

Решение. Напряжение сети 220 В соответствует соединению обмотки статора в треугольник, поэтому принимаем схему включения двигателя в однофазную сеть по рисунок 1, в).

Номинальный (фазный) ток статора I1 = 0,32 А.
Рабочая емкость: Срa6 = 4800 • 0,32/220 = 6,98 мкФ.

При этом рабочее напряжение конденсатора Uк ≈ 1,15 • 220 = 250 В.

Принимаем в качестве Сраб батарею из двух параллельно соединенных конденсаторов типа КБГ—МН емкостью по 4 мкФ каждый (емкость батареи 8 мкФ) на рабочее напряжение 600 В.

При использовании трехфазного двигателя в однофазном конденсаторном режиме его полезная мощность обычно не превышает 70–80 % номинальной мощности, а при однофазном режиме без рабочей емкости полезная мощность двигателя не превышает 60 % его номинальной мощности.