Wie betreibe ich einen dreiphasigen Induktionsmotor mit einer einphasigen Stromversorgung?

Betrieb eines 3-Φ-Induktionsmotors an einer 1-Phasen-Versorgung – 3 Methoden

Nach der Art der Wechselstromversorgung werden Induktionsmotoren in zwei Typen eingeteilt; Drehstrom-Induktionsmotor und Einphasen-Induktionsmotor. In den meisten industriellen und landwirtschaftlichen Anwendungen ist ein dreiphasiger Induktionsmotor im Vergleich zu einem einphasigen Induktionsmotor weit verbreitet.

Aufgrund von Leistungsmangel ist Drehstrom in landwirtschaftlichen Anwendungen nicht durchgehend verfügbar. In diesem Fall wird eine Phase vom Gruppenbetriebsschalter (GOS) getrennt. Meistens stehen also zwei von drei Phasen zur Verfügung. Es ist jedoch mit keiner besonderen Anordnung möglich, einen Drehstrommotor an einem Einphasennetz zu betreiben.

Wie wir wissen, ist der Drehstrom-Induktionsmotor ein Selbststartmotor. B. die Statorwicklung des Drehstrom-Induktionsmotors ein rotierendes Magnetfeld erzeugt. Dadurch entsteht eine Phasenverschiebung von 120˚. Bei einem Einphasen-Induktionsmotor wird jedoch ein pulsierendes Magnetfeld induziert. Daher ist ein Einphasen-Induktionsmotor kein selbstanlaufender Motor. Es erfordert einige zusätzliche Hilfsmittel zum Starten.

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Auch hier benötigen wir einige zusätzliche Vorkehrungen, um einen dreiphasigen Induktionsmotor an einer einphasigen Versorgung zu betreiben. Es gibt drei Methoden;

• Verwendung eines statischen Kondensators (Phasenverschiebungsmethode)
• VFD (Variable Frequency Drive) verwenden
• Drehkonverter verwenden

In diesem Artikel werden wir jede Methode kurz besprechen.

Statischen Kondensator verwenden

Wenn wir den Stator des dreiphasigen Induktionsmotors mit dreiphasigem Wechselstrom versorgen, wird ein ausgeglichenes, zeitlich veränderliches, um 120° auseinander liegendes rotierendes Magnetfeld erzeugt. Bei einem Einphasen-Induktionsmotor wird jedoch ein pulsierendes Magnetfeld induziert. Und in diesem Fall wird kein Anfangsdrehmoment (Startdrehmoment) erzeugt. Bei einem Einphasen-Induktionsmotor wird eine zusätzliche Wicklung verwendet, um eine Phasenverschiebung zu erzeugen. Anstelle einer Anlaufwicklung wird auch ein Kondensator oder eine Induktivität verwendet, um eine Phasenverschiebung zu erzeugen.

Ähnlich zu diesem Prinzip können wir die dreiphasige Wicklung eines dreiphasigen Induktionsmotors verwenden und eine Wicklung mit einem Kondensator oder einer Spule verschieben. Sobald der dreiphasige Induktionsmotor mit einer einphasigen Versorgung gestartet wurde, läuft er kontinuierlich mit reduzierter Kapazität. Die Nettoleistung oder der Wirkungsgrad des Motors wird um 2/3 ^rd reduziert seiner Nennkapazität.

Diese Methode ist auch als statische Phasenkonvertermethode bekannt oder Phasenverschiebungsverfahren oder Rückspulmethode .

Bei manchen Anordnungen werden zwei Kondensatoren verwendet; eine zum Starten und die zweite zum Laufen. Der Startkondensator hat eine 4- bis 5-mal höhere Kapazität im Vergleich zu einem Betriebskondensator. Das Schaltbild dieser Anordnung ist in der Abbildung unten dargestellt.

Startkondensator wird nur für Startzwecke verwendet. Es wird nach dem Start vom Stromkreis getrennt. Der Betriebskondensator bleibt immer im Stromkreis. Hier ist der Motor, wie in der Abbildung dargestellt, in Sternschaltung geschaltet. Und beide Kondensatoren sind zwischen zwei Wicklungsphasen geschaltet.

Einphasige Versorgung hat zwei Anschlüsse. Ein Anschluss ist mit der Reihenkombination der Wicklung verbunden und der zweite Anschluss ist mit einem verbleibenden Anschluss der Dreiphasenwicklung verbunden. Manchmal wird nur ein Kondensator verwendet. Diese Art der Anordnung ist in der Abbildung unten dargestellt.

In den meisten Fällen werden kleine Asynchronmotoren in Sternschaltung geschaltet. Hier haben wir einen sterngeschalteten Drehstrom-Induktionsmotor genommen. Zur Erhöhung des Spannungspegels wird ein Spartransformator verwendet. Weil das Spannungsniveau der dreiphasigen Versorgung 400-440 V und das Spannungsniveau der einphasigen Versorgung 200-230 V bei einer 50-Hz-Versorgung beträgt.

Wir können diese Schaltung ohne Spartransformator verwenden. In diesem Fall bleibt die Spannungsebene auf einphasigem Strom (200-230 V). Auch in diesem Zustand läuft der Motor. Da die Spannung jedoch niedrig ist, ist das vom Motor erzeugte Drehmoment niedrig. Dieses Problem kann durch Anschließen eines zusätzlichen Anlaufkondensators (Abb. 1) gelöst werden. Dieser Kondensator wird als Anlaufkondensator oder Phasensperrkondensator bezeichnet.

Wenn Sie die Richtung des Motors umkehren müssen, ändern Sie das Anschlussdiagramm wie in der Abbildung unten gezeigt.

Einschränkungen:

Die Einschränkungen der statischen Kondensatormethode sind unten aufgeführt.

• Die Ausgangsleistung des Drehstrom-Induktionsmotors wird um 2/3 ^rd reduziert Volllastleistung.
• Diese Methode kann für einen vorübergehenden Zweck verwendet werden. Es ist nicht für Dauerlaufanwendungen geeignet.
• Bei dieser Methode ist der Ladeeffekt kontinuierlich in zwei Phasen. Dies verringert die Lebensdauer des Motors.

VFD verwenden

VFD bedeutet variabler Frequenzantrieb . Es ist ein Gerät, das zur Steuerung des Motors verwendet wird (einstellbare Geschwindigkeit beim Laufen). VFD passt den Eingangsstrom eines Motors entsprechend dem Bedarf (Last) an. Dieses Gerät ermöglicht einen effizienten Betrieb des Motors bei wechselnden Lastbedingungen.

Diese Methode eignet sich am besten, um einen dreiphasigen Induktionsmotor an einer einphasigen Versorgung zu betreiben. In diesem Fall wird eine verfügbare einphasige Versorgung als Eingang zum VFD gegeben. VFD wandelt einphasige Versorgung durch Gleichrichtung in Gleichstrom um. Auch hier wandelt es die Gleichstromversorgung in eine dreiphasige Wechselstromversorgung um. Und die Frequenz des dreiphasigen Ausgangs wird durch VFD eingestellt.

Daher wird die verfügbare Leistung (einphasig) an den VFD gegeben, und die Ausgabe (dreiphasige Leistung) des VFD wird als Eingang eines dreiphasigen Motors verwendet. Es eliminiert auch den Stoßstrom während des Startens des Motors. Es sorgt auch für einen reibungslosen Start eines Motors vom Stillstand bis zur vollen Drehzahl. Für verschiedene Anwendungen und Motoren sind verschiedene Arten und Nennwerte von Frequenzumrichtern verfügbar. Sie müssen nur den richtigen VFD für Ihre Anwendungen auswählen.

VFD kostet mehr als ein statischer Kondensator. Aber es gibt eine bessere Leistung des Motors. Die Kosten für VFD sind geringer als die des Drehphasenwandlers. Daher wird in den meisten Anwendungen VFD anstelle von Drehphasenwandlern verwendet.

Vorteile von VFD:

Die Vorteile der Verwendung von VFD zum Betreiben eines dreiphasigen Induktionsmotors an einer einphasigen Stromversorgung.

• Durch Anpassen der VFD-Parameter können wir einen sanften Start des Motors erreichen.
• Es ist einfach, die beste Leistung mit größerer Effizienz zu erzielen.
• Es verfügt über eine Selbstdiagnosefunktion, die verwendet wird, um den Motor vor Überspannung, Überlastung, Überhitzung usw. zu schützen.
• Es ist so programmiert, dass es eine automatische Steuerung des Motors erreicht.

Rotationsphasenkonverter verwenden

Eine andere verwendete Methode besteht darin, einen dreiphasigen Induktionsmotor mit einem Drehphasenwandler (RPC) an einer einphasigen Stromversorgung zu betreiben. Dieses Verfahren ist sehr teuer. Es wird im Vergleich zu allen anderen Methoden die beste Leistung erbringen. Denn der Drehphasenwandler erzeugt am Ausgang ein perfektes dreiphasiges Signal. Außerdem wird es nicht weit verbreitet verwendet, da die Kosten des Rotationswandlers sehr hoch sind.

Das Anschlussschema des Drehphasenwandlers ist in der folgenden Abbildung dargestellt.