Открыть список
Как стать автором
Обновить

Про запуск трехфазных двигателей, косинус φ и не только…

Анализ и проектирование системСхемотехникаПроизводство и разработка электроникиЭлектроника для начинающихИнженерные системы
Всего голосов 64: ↑63 и ↓1 +62
Просмотры40.9K
Комментарии 67

Комментарии 67



Только думал, что сейчас будет про мощный boost APFC до 510V… а тут…
Я так и думал что меня будут ругать) Да, примененные решения совсем не хайтечные, простые и топорные, но, тем не менее, достаточно эффективные. И весьма малозатратные финансово. Во сколько бы мне обошелся ККМ на 3-4 кВт? А на конденсаторы я потратил всего то около 500 р.
Накинуть компенсационные капы — нормально, сам даже собираюсь на холодос (не инвертор, а вот что бы было). А вот трансформаторы на картинке… ууух!
Сохраню как я себе вашу статью, не знаю зачем) А то вот куча таких, как на картинке, трансформаторов (и парочка раза в два побольше от крупных упсиков) валяются просто так, вдруг когда вздумаю для чего-то использовать и вспомню о закладках на хабре)
Угу. Тоже как раз за этим зашёл =) А то частотников я наклепал вагон, но! Хочется добавить корректор, а то свет немножко мигает, когда станок начинает 4-5Квт с сети брать с коэффициентом типа «0.6-0.7» =)
Поставьте светодиодный свет с импульсным драйвером, и больше никогда не мигнёт (пока не начнут выгорать светодиоды). Но, если счётчик электронный, то лучше увеличить до 0,95…

Какая разница какой счетчик?

На некоторых форумах проскакивала информация о том, что, якобы, некоторые современные электронные бытовые счетчики считают таки полную энергию, т. е. учитывают и реактивку. Насколько это соответствует действительности — не известно, по ГОСТу бытовые счетчики должны считать только активную энергию. Я скачивал несколько инструкций к наиболее ходовым моделям современных счетчиков, везде указано что они ведут учет только активной энергии.
Но если у вас каким-либо образом оказался счетчик, который учитывает реактивку, то имеет смысл озаботится увеличением косинуса фи до 0,95, это даст экономию денег.

Счетчик может считать реактивку. Но только отдельно от активной. Платят только за активную. И по другому быть не может

Счетчик может реактивную мощность считать, но только отдельно от активной. И оплаты за реактивную нет

… а на вводе надо трансформатор тока нужно наверное ставить, что бы при рекуперации не выходить за момент когда уже начнёт потреблять кроме дома, ещё и вся деревня....
Ой, извините, замечтался:)

установить дроссель, если его изначально не было, благо что многие частотные преобразователи имеют дополнительные клеммы специально для этих целей.


Те клеммы для тормозного резистора. Первое что сращуинастородило. Дальше больше. Звезда треугольник. Наши движки как правило умеют в 220 звезду и 380 треугольник. Импортные в 400 звезду и 660 треугольник. Это отталкивает читать всю статью целиком, потому как другие моменты указаны верно. Ну и есть вопросы про частоту, напряжение у асинхронников.

Канадские вообще имеют 12 выводов. Соединяй как нравится. И шильдик в лошадях!

Сейчас ковыряю дохлый Omron семейства JX на 1,5 кВт, у них для тормозного резистора клемм нет, но для подключения внешнего дросселя (и емкости) есть.
Вы перепутали звезду и треугольник. Треугольник 220, звезда 380. И не все движки умеют, большинство жестко скоммутировано на звезду.
обычно так сделано после ремонта обмотки, чтоб не выводить ненужные вывода. Новые двигатели почти все с полноценными 6 выводами.
Возможно, но маловероятно. Я как-то давно покупал заточной станок, новый в упаковке, там с завода была только звезда. Мне кажется, это больше связано с серийностью. Если некий двигатель предназначен для установки в какое-то оборудование, которое заведомо будет работать только от сети 380, то его и поставляют с отводами только на звезду.
Недостающие концы обмоток можно с легкостью вывести и самому. С паяльником вы вроде дружите.
Я один такой двигатель дорабатывал. Не могу сказать что это легко, пришлось повозиться. В другом двигателе обмотка была залита лаком и найти точку соединения вообще не удалось. Наверное, это как повезет.
Они все залиты лаком должны быть и обвязаны. Это конечно надо вскрывать, а потом восстанавливать. Но найти всегда несложно. Обмотки соединяют (сваривают) уже после намотки статора, а значит точка соединения всегда доступна.
Станок — возможно, предприятие могло специально такие двигатели заказать. Но если купить просто двигатель общепромышленного назначения, скорее всего, там будет 6 выводов
Двигатели бывают любые и с любым количеством выводов. Это зависит только от производителя и звезд на небе.

Чтобы конденсаторы не вспухали, используйте либо неполярные, и/или увеличьте их напряжение в 2-4 раза.
Да ошибся. Наоборот треугольник звезда. А какой смысл подключать отдельно дроссель? Его же как раз ставят, чтобы сгладить синусоиду и убрать выбросы.
Клеммы выходят после диодного выпрямителя, но перед фильтрующей емкостью. При работе выпрямителя ток через диод течет только в короткий интервал времени когда мгновенное сетевое напряжение больше напряжения на фильтрующей емкости. Если блок работает с полной мощностью, и емкость фильтра велика, то эти импульсные токи могут достигать больших величин и возрастает вероятность их пробоя. Эти импульсы становятся еще больше при однофазном выпрямлении и просто огромными при однополупериодном выпрямлении. Для сглаживания этих импульсов тока и предлагается ставить дроссель. В мануале говорится что дроссель необходим для уменьшения уровня гармоник в питающей сети при штатном подключении.
выкинуть из него за ненадобностью коробку передач
… и потерять высокий момент на низких оборотах.
Момент у этого станка обеспечивает включение перебора 1:8 непосредственно в передней бабке.
Ой, ли? Для получения номинального момента на низких оборотах электродвигателя используются специальные частотники. Курите «заторможенный режим электродвигателя». Они, эти самые частотники, контролируются ток, температуру и фактические обороты (энкодер обратной связи). Иначе двигатель накроется кое-чем. И стоят они ну очень негуманно.
Так что с коробкой передач вы погорячились.
Вы не путайте шаговик прямого привода с классическим асинхронником.

Я ничего не путаю) посмотрите для начала диапазон скоростей коробки и кинематическую схему этого станка. Максимальное и минимальное передаточное число шестерен отличаются всего в 5,7 раз. Перекрыть такой диапазон может вообще любой частотник, даже самый дешманский, причем даже не надо лезть в низкие обороты. Если минимальную частоту взять 40 гц, то максимальная будет 230 гц.
И потом, часто ли требуется максимальная мощность двигателя? Да раз в пятилетку. Чаще обработка идет дай б-г на 20-40% мощности.
И еще раз повторюсь, момент на низких оборотах обеспечивается включением перебора непосредственно в передней бабке станка.
Коробку можно безболезненно выкинуть. Эксплуатационные характеристики станка только улучшатся, потерь на трение станет меньше, шума тоже. Не надо будет обслуживать лишний агрегат.

Я вам про момент, вы мне про мощность.

Максимальное и минимальное передаточное число шестерен отличаются всего в 5,7 раз


То есть коробка повышает крутящий момент двигателя в 5.6 раз.
Вы при помощи частотника крутящий момент в 5 раз поднять можете?
У классического асихронника (который на частотник не рассчитан) очень нелинейная зависимость момента от оборотов. На низких (значительно ниже номинала) оборотах момент маленький. И он при этом сильно греется. А нормального обдува нет.
Шаговик прямого привода от классического асинхронника тем и отличается что у него момент от оборотов почти не зависит.
КПД нормальной коробки перемены передач не ниже 95% (на прямой — под 99). Оно того стоит?

Чтобы обработать деталь нужно затратить энергию, т. е. приложить мощность. Момент сам по себе никому не нужен. Изучите что такое момент и что такое мощность и как они связаны между собой.
Передаточные числа отличаются в 5,7 раз, а не коробка повышает момент в 5,7 раз! Это совершенно разные вещи, как цвет и температура, а вы их опять путаете.
И что вам дался этот момент? Разные передаточные числа коробки необходимы лишь для изменения скорости вращения шпинделя для обеспечения разных режимов резания. Какой при этом будет момент — никого не интересует, т. к. режет не момент, а мощность.
Например, на частоте вращения шпинделя 1600 коробка УМЕНЬШАЕТ момент (у двигателя номинальная скорость вращения 1330).
Что значит двигатель рассчитан или не рассчитан? Они все рассчитаны. Частотник создает на выходе трехфазное напряжение, которое по форме ничем не отличается от трехфазного напряжения промышленной частоты. Регулируется только его частота и напряжение. Двигателю вообще без разницы, кто и как генерит ему 3 фазы. Чтобы не было зависимости мощности от частоты, абсолютно все частотники, повторюсь, синхронно изменяют и напряжение. Закон этого изменения задается настройками. И двигатель не греется и отдает номинальную мощность. Может, вы просто неправильно настраиваете частотник?

Пришёл мирится. Словил себя на мысли «А какого я лезу в ваш станок?».

Просто хочу донести до вас несколько мыслей, не очень чётко мной сформированных.
Относятся они к КЛАССИЧЕСКИМ асинхронникам, при проектировании и изготовлении которых слова «частотник» еще в природе не было.
1. Мощность двигателя нормируется для номинальных оборотов вращения, если не указано другое. Иначе прилагаются таблицы\графики зависимости.
2. Зависимость мощности от оборотов ОЧЕНЬ сильно нелинейна в области низких значений оборотов и при 20% от номинальных оборотов хорошо если там процентов 10 от номинально мощности будет.
3. Двигатель ОЧЕНЬ сильно зависит от частоты питающего напряжения. В гораздо меньшей степени (на порядки) он зависит от напряжения и формы тока. Никогда не задумывались, почему номинальная частота электросети задается с точностью 0.5% а напряжение — 10%
4. При снижении скорости такого двигателя ухудшается его охлаждение встроенным вентилятором.

А мощность при вращательном движении зависит от крутящего момента (и не наоборот) и вычисляется по формуле (в Вт) = 2 пи умножить на крутящий момент (Н·м) и на скорость вращения (об\мин). И всё это поделить на 60.

На всякий случай:
Мо́щность — скалярная физическая величина, характеризующая мгновенную скорость передачи энергии от одной физической системы к другой в процессе её использования и в общем случае определяемая через соотношение переданной энергии к времени передачи.

Кру́тящий момент— векторная физическая величина, характеризующая действие силы на механический объект, которое может вызвать его вращательное движение.

Грубо говоря — мощность определяет как быстро раскрутится деталь до заданных оборотов. А момент — как сильно будут падать обороты при приложении к детали тормозящего усилия( обточке)

Как раз мощность сама по себе никому не нужна, просто при малых мощностях двигателя затруднительно получать большой момент при относительно малых оборотах.
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.
У тока, как и у напряжения, нет активной и реактивной составляющей. Эти термины применимы только к мощности, которая является их векторным произведением.
Ну, не знаю. В наугад загугленном учебнике вполне спокойно пользуются терминами «активный ток» и «реактивный ток». scask.ru/e_book_p_phis2.php?id=81
Относительно напряжения. Активный и реактивный — смотрится угол между током и напряжением. Если отдельно ток без напряжения, то это просто ток, и нагрев от него I^2*R, I — действующее значение.

Если стоит страх за провода, можно просто смотреть на амперметр и все, безо всякого косинуса.
Компенсировать реактив, наверное, стоит только у чего-то довольно мощного, если суммарный ток большой и выходит за какой-то предел…

Ну, да. Амперметр показывает и активную и реактивную составляющую тока, т.е. ПОЛНЫЙ ток. Я вижу, вы с товарищем SergeyMax хотите к чему-то придраться, но никак не могу понять к чему. К словам, к формулировкам, определениям? От того что если некое физическое явление описать немного другими словами, суть от этого не поменяется.
Полный ток состоит из двух составляющих — активной и реактивной. Да, по отношению к напряжению. С активной составляющей ничего поделать нельзя, а вот реактивную составляющую можно скомпенсировать, УМЕНЬШИВ, тем самым полный ток, нагрев проводов и все сопутствующие неприятности.
Заниматься компенсацией или нет — каждый решает сам в зависимости от имеющихся у него обстоятельств. Я посчитал, что в моих обстоятельствах это необходимо ибо гнать по старой проводке большой реактивный ток чревато возможными проблемами.

Не, придираться не собираюсь. Просто интересно, какие мощности устройств в итоге, какой ток это все в сумме потребляет с компенсацией и без.

Для токарного станка удалось добиться потребления 7А на вводе 220 В при косинусе фи около 0,95, что соответствует примерно 1,5 кВт активной мощности. Если после пуска двигателя отключить рабочую емкость, то есть, оставить в сети только индуктивность, то косинус фи падает до значения примерно 0,3 — 0,35, что соответствует полной мощности 4,5 кВт (ток 20 А), в 3 раза больше чем активная.
Не на тот учебник ссылку даете, тут не про то. Ищите книги по электрическим машинам или теории электропривода, там ваш термин есть именно в том значении, в котором вы его употребили (см. мой коммент ниже).
Вообще говоря, термин «активная составляющая тока ротора» существует и используется в теории электропривода (см., например, книги Усольцева из ИТМО и многие зарубежные публикации, например, по DFIM), под ней подразумевается та составляющая тока ротора, которая связана с электромагнитным моментом (как обычно пишут, «формирует момент на валу»). На векторной диаграмме двигателя изображающий вектор тока ротора вполне себе раскладывается на две составляющие, собственно, о них и идет речь. То же и в двухфазной модели (a-b или x-y). И для синхронных двигателей в модели d-q (продольная-поперечная оси) тоже этот термин используется.

Во избежание аргумента, что я ничего не понимаю: ктн 05.09.03 (электротехнические комплексы и системы) с базовой квалификацией инженера по электроприводу, с диссертацией и специализацией в асинхронном приводе и работой инженером по специальности. Пишу не в целях выпендриться, а для обозначения того, что в вопросе я разбираюсь достаточно квалифицированно.
Можно купить частотник с однофазным питанием 220 В и двигатель 3х220 В. Мощность до 3 кВт. Может и больше найдется?
Мы не ищем легких путей) И есть финансовый аспект: частотник на такую мощность (даже б/у с авито) обойдется ориентировочно в 7-8 тыщ. За двигатель 3-4 кВт (тоже б/у) также запросят примерно 6-7 тыщ.
с одной стороны я полностью согласен. Можно и мощней и умней и кучу плюшек включая интерфейсы и плавный пуск…
с другой стороны тут чистый DYI причем за 500 рублей. Так что автору зачет.

Как-то сильно много геморроя в сравнении с организацией 3-фазного ввода в гараж. Всё равно надо переделывать по уму старую советскую проводку "на 2 лампочки Ильича", делать нормальную землю, на случай пробоя на металлический корпус старого станка. И, да, лучше привыкнуть не к "междуфазным" и прочим терминам, а нормально говорить фазное и линейное.

Вам не повезло, что у двигателей нет вывода всех концов обмоток. У меня был опыт подключения трехфазного двигателя мощностью около 5 киловатт в сеть 220 вольт небольшой мощности. Пришлось делать, кроме добавления пусковой и рабочей ёмкости, переключатель подключения двигателя «звезда» — «треугольник». То есть, запуск двигателя производился в «звезде», а по окончании запуска он переключался (вручную) на «треугольник». Таким образом уменьшался пусковой ток, но увеличивалось время запуска. Окончание запуска определялось по звуку. Двигатель использовался в самодельном деревообрабатывающем строгальном станке с шириной рабочего органа 300 миллиметров. Сеть при запуске «проваливалась» до 160 вольт. «Штатный» запуск в «треугольнике» не получался — двигатель просто «мычал», не хватало мощности сети и пусковой емкости.

Зачем для пуска использовать емкости, есть простые схемы на семисторе и динисторе.

Можно и их, но есть пара нюансов. Симистор при работе будет создавать коммутационные помехи и вносить нелинейность в сеть. Для компенсации реактивности все равно придется поставить конденсатор.
Да, вполне рабочий вариант. Я его тоже рассматривал вначале. Но, опять же, если нет такого двигателя в наличии — его нужно покупать, причем, он должен быть несколько бОльшей мощности чем имеющееся оборудование. Если, например, вы хотите 3-4 кВт, то двигатель надо на 5-6 кВт, а это по деньгам сравнимо уже со стоимостью частотника на те же 3-4 кВт. При таком выборе, естественно, частотник предпочтительнее. Ну и опять же никуда не уходят проблемы с преобразованием 220/380 и косинусом фи. Если запустить генерирующий мотор от сети 220, то и три фазы он сгенерит с линейным напряжением 220 В.
Прочитал где-то треть статьи и все время меня мучал вопрос: А вы зачем станок купили? Для экспериментов с асинхронниками один мотор было бы куда дешевле.
Родной мотор на этом станке хоть и 4,5 кВт, но тяжеленный и здоровенный поросенок т.к. на этом станке предусмотрено торможение противотоком и мотор кратковременно держит огромные токи — на нем даже отдельная табличка на эту тему должна быть. Родной мотор с рождения умеет подключения звезда/треугольник и без проблем включается на 220в хоть от китайского однофазного частника, хоть от конденсаторной сборки.
В статье совершенно не рассмотрен вариант с генерацией недостающих фаз отдельностоящим мотором (т.н. расщепитель фаз), а ведь именно решение позволяет запустить все ваше трехфазное хозяйство практически без переделки электросхем. По цене — как один китайский частотный, а запитать можно вообще все.
Нет, станок я купил чтобы точить на нем железяки) Уже даже сломал на нем пару отрезных резцов. Мотор там стоит с повышенным скольжением, совершенно верно. Но подключение у него только звезда. Не знаю, это с завода так, или, как пишут в комментариях, после перемотки двигателя не стали заморачиваться. Если бы была возможность включить треугольником, проблем бы вообще не было, как и этой статьи.
Про генерацию фазы двигателем уже был коммент выше, мне такой вариант все равно не подошел бы т. к. все равно требуется повысить напряжение до 380 В.
Тогда жду статью про ремонт геометрии и втулок в частности и выставление зазоров, чтобы отрезные не ломать =) Там занятная метрология.
Да, чуть не забыл, у вас, видимо, перемотанный мотор. Родной совершенно точно умеет треугольник ибо у меня такой же. Осторожнее с токами, и, особенно торможением, могли перемотать не тем, чем надо.
О, я бы на хабре почитал о токарной обработке.
Уже даже сломал на нем пару отрезных резцов


Про сломал и именно отрезных. Есть новость хорошая и плохая. Хорошая — скорее всего, что это не ваша косорукость. Плохая — скорее всего, это убитость станка.
Отрезные (именно отрезные) резцы ломаются по причине микро-болтания резцедержателя по всем плоскостям, как ломается стальная пластина когда её гнут туда-обратно. Если резцедержатель болтается (из-за люфтов в подачах), резец испытывает постоянные знакопеременные нагрузки на которые совсем не рассчитан.
Проверить просто — беретесь руками за резцедержатель и начинаете его дёргать во все стороны со всей дури. На нормальном станке никаких шевелений не будет, всё равно что станину дёргать. На убитом — будут весьма ощутимые, возможно со щелчками.
Так же не плохо было бы подёргать патрон в продольном и поперечном направлении, а так же заднюю бабку — как сам корпус на предмет крепления к станине, как и подачу на предмет люфтов.

Спасибо за совет! Это все будет делаться по мере возможности.

Я ни разу не токарь, но вот Леонтьева могу включать себе как сказку на ночь — такое удовольствие смотреть и слушать, настоящий рабочий человек.
Я ему за каждый ролик донат отправляю, чтобы не бесплатно всё было.

Да, это профи высочайшего уровня. По материалам его видеоуроков можно книгу издавать.

Так дайте ссылку, а то по запросу "Леонтьев" только Валерий ищется, или вы это и имели ввиду?

Еще такой канал есть . Тоже очень толково на пальцах объясняет премудрости электротехники и электрических сетей.
Вот интересно, а где в Москве/МО можно арендовать помещение с токарным или фрезерным станком по металлу? По дереву видел, а по металлу — почему-то полный голяк.
ФабЛабы интересуют, или Вам не на пару раз?
Раза 3 за год надо будет наведаться. Что-то можете посоветовать в М/МО?
В МИСиСе есть полупубличная мастерская с металлобработкой, и ещё что-то на Технопарке. Извините, я утратил контакты, посмотрите через сообщество фаблабщиков.
Что-то гугл на фразу «сообщество фаблабщиков» не находит ничего. Не там ищу?
МИСиС
международный
российский
Вечный напряг — это фактическое наличие оборудования: то поленились на страницу добавить, то добавили, а оно умерло или кончились расходники, так что советую выходить на контактное лицо или спрашивать на форумах.
На авито проскакивали, но цена не гуманная.
Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.