Conexão monofásica de um motor trifásico

Motores de indução são amplamente utilizados na indústria devido à relativa simplicidade de design, bom desempenho, facilidade de controle.

Tais dispositivos geralmente caem nas mãos de um mestre doméstico e ele, usando o conhecimento básico da engenharia elétrica, conecta esse motor elétrico para trabalhar a partir de uma rede monofásica de 220 volts. Na maioria das vezes, é usado para esmeril, processamento de madeira, moagem de grãos e outros trabalhos simples.

Mesmo em máquinas industriais individuais e mecanismos com acionamentos, existem amostras de vários motores que podem operar em uma ou três fases.

Na maioria das vezes, eles usam uma partida de capacitor, como a mais simples e aceitável, embora esse não seja o único método conhecido pelos eletricistas mais competentes.

O princípio de operação de um motor trifásico

Dispositivos elétricos assíncronos industriais de sistemas de 0,4 kV estão disponíveis com três enrolamentos do estator. Tensões são aplicadas a eles, deslocadas em um ângulo de 120 graus e causando correntes de forma semelhante.

Para dar partida no motor elétrico, as correntes são direcionadas de modo a criar um campo eletromagnético rotativo total que atua de maneira ideal no rotor.

O design do estator usado para esses fins é representado por:

1. habitação;

2. núcleo magnético com três enrolamentos;

3. conexões de terminais.

Na versão usual, os fios isolados dos enrolamentos são montados de acordo com o esquema em estrela, instalando jumpers entre os parafusos do terminal. Além deste método, há também uma conexão chamada triângulo.

Nos dois casos, a direção dos enrolamentos é atribuída: o começo e o fim associados ao método de instalação - enrolamento durante a fabricação.

Os enrolamentos são numerados nos algarismos arábicos 1, 2, 3. Suas extremidades são indicadas por K1, K2, K3 e o início - H1, H2, H3. Para certos tipos de motores, esse método de marcação pode ser alterado, por exemplo, C1, C2, C3 e C4, C5, C6 ou outros símbolos ou não são utilizados.

A marcação aplicada corretamente simplifica a conexão dos fios de energia. Ao criar um arranjo simétrico de tensão nos enrolamentos, é garantida a criação de correntes nominais que garantem a operação ideal do motor elétrico. Nesse caso, sua forma nos enrolamentos corresponde totalmente à tensão aplicada, repete-a sem distorção.

Naturalmente, deve-se entender que esta é uma afirmação puramente teórica, porque, na prática, as correntes superam várias resistências e se desviam levemente.

A percepção visual dos processos ajuda a imagem de quantidades vetoriais no plano complexo. Para um motor trifásico, as correntes nos enrolamentos criadas pela tensão simétrica aplicada são representadas a seguir.

Quando o motor elétrico é alimentado por um sistema de tensões com três ângulos uniformemente espaçados e vetores de magnitude igual, as mesmas correntes simétricas fluem nos enrolamentos.

Cada um deles forma um campo eletromagnético, cuja força de indução induz seu próprio campo magnético no enrolamento do rotor. Como resultado da interação complexa dos três campos do estator com o campo do rotor, é criado o movimento rotacional deste último e é garantida a criação de potência mecânica máxima que gira o rotor.

Princípios de conexão de uma tensão monofásica a um motor trifásico

Para uma conexão completa a três enrolamentos de estator idênticos, separados por um ângulo de 120 graus, faltam dois vetores de tensão, existe apenas um deles.

Você pode aplicá-lo em apenas um enrolamento e fazer o rotor girar. Mas, usar efetivamente esse mecanismo não funcionará.Terá uma potência de saída muito baixa no eixo.

Portanto, surge o problema de conectar esta fase para criar um sistema simétrico de correntes em diferentes enrolamentos. Em outras palavras, é necessário um conversor de tensão monofásico para trifásico. Um problema semelhante é resolvido por diferentes métodos.

Se descartarmos os esquemas complexos das instalações modernas dos inversores, podemos implementar os seguintes métodos comuns:

1. uso do capacitor start;

2. o uso de bobinas, resistências indutivas;

3. a criação de várias direções de correntes nos enrolamentos;

4. Um método combinado com equalização de resistências de fase para a formação das mesmas amplitudes nas correntes.

Examine brevemente esses princípios.

Desvio de corrente ao passar por uma capacitância

O lançamento de capacitor mais praticado, que permite desviar a corrente em um dos enrolamentos, conectando a resistência capacitiva, quando a corrente é criada antes da corrente a partir do vetor da tensão aplicada em 90 graus.

Como capacitores, geralmente são usadas construções de papel e metal das séries MBGO, MBGP, KBG e similares. Os eletrólitos não são adequados para a passagem de corrente alternada, explodem rapidamente e os esquemas para seu uso são notáveis ​​por sua complexidade e baixa confiabilidade.

Neste circuito, a corrente difere em ângulo do valor nominal. Desvia apenas 90 graus, não atingindo 30^sobre (120-90=30).

Desvio atual ao passar pela indutância

A situação é semelhante à anterior. Somente aqui a corrente diminui a tensão nos mesmos 90 graus e trinta não. Além disso, o design do indutor não é tão simples quanto o de um capacitor. Deve ser calculado, montado, ajustado às condições individuais. Este método não é generalizado.

Ao usar capacitores ou afogadores, as correntes nos enrolamentos do motor não atingem o ângulo exigido no setor de trinta graus, mostrado em vermelho na figura, o que já gera perdas de energia aumentadas. Mas você tem que aturar eles.

Eles interferem na criação de uma distribuição uniforme das forças de indução e criam um efeito de frenagem. É difícil avaliar com precisão seu efeito, mas com uma abordagem simples para dividir os ângulos, obtém-se uma perda (25/120 = 1/4) de 25%. No entanto, é possível pensar assim?

Desvio de corrente aplicando tensão de polaridade reversa

No circuito em estrela, é comum conectar um fio de tensão de fase à entrada do enrolamento e um fio neutro em sua extremidade.

Se dois separados por 120^sobre fase para aplicar a mesma tensão, mas para separá-las, e na segunda para inverter a polaridade, as correntes mudarão de ângulo em relação uma à outra. Eles formarão campos eletromagnéticos de diferentes direções, afetando a energia gerada.

Somente com este método é obtido o desvio angular das correntes por um pequeno valor - 30^sobre.

Este método é usado em casos individuais.

Métodos para o uso complexo de capacitores, indutâncias, inversão de polaridade de enrolamentos

Os três primeiros métodos listados não permitem criar um desvio idealmente simétrico de correntes nos enrolamentos. Sempre existe uma inclinação no ângulo em relação ao circuito estacionário fornecido para uma fonte de alimentação trifásica de alta qualidade. Por isso, a formação de momentos opostos que inibem a promoção reduzem a eficiência.

Portanto, os pesquisadores realizaram inúmeras experiências baseadas em diferentes combinações desses métodos, a fim de criar um conversor que ofereça a maior eficiência do motor trifásico. Esses esquemas, com uma análise detalhada dos processos elétricos, são apresentados na literatura educacional especial. Seu estudo aumenta o nível de conhecimento teórico, mas na maioria das vezes eles raramente são aplicados na prática.

Uma boa imagem da distribuição de correntes é criada no circuito quando:

1. a fase de enrolamento direto é aplicada a um enrolamento;

2. a tensão é conectada ao segundo e terceiro enrolamentos através de um capacitor e indutor, respectivamente;

3. dentro do circuito conversor, as amplitudes das correntes são equalizadas selecionando reatâncias com compensação de desbalanceamento por resistores ativos.

Gostaria de prestar atenção ao terceiro ponto, ao qual muitos eletricistas não dão importância. Basta olhar para a figura a seguir e concluir a possibilidade de rotação uniforme do rotor com uma aplicação simétrica de forças iguais e diferentes em magnitude.

O método complexo permite criar um esquema bastante complexo. É muito raramente aplicado na prática. Uma das opções para sua implementação para um motor elétrico de 1 kW é mostrada abaixo.

Para fazer o conversor, você precisa criar um acelerador complicado. Isso requer tempo e recursos materiais.

Além disso, surgirão dificuldades ao procurar o resistor R1, que funcionará com correntes superiores a 3 amperes. Ele deve:

• Ter uma potência superior a 700 watts;

• esfrie bem;

• isolar de forma confiável as partes vivas.

Existem várias outras dificuldades técnicas que terão de ser superadas para criar um conversor de tensão trifásico. No entanto, é bastante versátil, permite conectar motores com uma potência de até 2,5 quilowatts, garante uma operação estável.

Portanto, a questão técnica de conectar um motor assíncrono trifásico a uma rede monofásica é resolvida através da criação de um circuito conversor complexo. Mas, ele não encontrou aplicação prática por uma simples razão da qual é impossível se livrar - do consumo excessivo de eletricidade pelo próprio conversor.

A energia gasta na criação de um circuito de tensão trifásico com esse projeto excede pelo menos uma vez e meia as necessidades do próprio motor elétrico. Ao mesmo tempo, as cargas totais criadas pela fiação da fonte de alimentação são comparáveis ​​ao trabalho de máquinas de solda antigas.

O medidor elétrico, para deleite dos vendedores de eletricidade, começa rapidamente a transferir dinheiro da carteira do dono da casa para a conta da organização de fornecimento de energia, e os proprietários não gostam nada disso. Como resultado, a solução técnica complicada para a criação de um bom conversor de tensão acabou sendo desnecessária para uso prático em residências e também em empresas industriais.

4 conclusões finais

1. Tecnicamente, é possível usar uma conexão monofásica de um motor trifásico. Para fazer isso, criou muitos circuitos diferentes com base elementar diferente.

2. Não é prático usar esse método para operação de inversores de longo prazo em máquinas e mecanismos industriais devido às grandes perdas de consumo de energia criadas por processos estranhos, levando à baixa eficiência do sistema e ao aumento dos custos de material.

3. Em casa, o esquema pode ser usado para realizar trabalhos de curto prazo em mecanismos não responsivos. Esses dispositivos podem funcionar por um longo tempo, mas, ao mesmo tempo, o pagamento pela eletricidade aumenta significativamente e a energia de uma unidade de trabalho não é fornecida.

4. Para uma operação eficiente de um motor de indução, é melhor usar uma rede de alimentação trifásica completa. Se isso não for possível, é melhor abandonar esse empreendimento e adquirir motor elétrico monofásico especial poder apropriado.

Veja também sobre este tópico:Esquemas típicos para conectar uma rede trifásica a monofásica