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浅谈三相电机改单相电机

浅谈三相电机改单相电机

 

    
     (1)带载能力变差,不如三相使用时有劲。
     (2)
发热快,且不易启动。
     (3)
在机外设离心开关,使用时极不方便,能否将其取消,从别的方面改进。
     (4)
所配电容器易损。有没有一种比较简单的方法计算工作电容和启动电容的容量。
     (5)
请问3kw以上的三相异步机能否改作单相电机使用?怎样改最简便实用。
     1
.单相异步电机较同容量的三相异步电机体积大,运行性能差,所以我国现在只做小容量的单相异步电机,现有产品功率从几瓦到13kW左右。考虑到改接后电机的安全、经济运行及性价比后,原则上我们可以把1kW及以下三相异步电机改为单相电容运转式异步电机,把1175kW三相异步电机改为单相电容启动与运转异步电机。
     2
1kW及以下三相异步电机改接时,应该选用正品油浸式金属膜纸介电容做附加电容,电容的耐压必须选取450V以上。电容量按C=146In选取,式中In为三相异步电机额定电流,算出数值后取整数,再寻找相适应的电容即可。
     3
1kW及以下电机接线方法如图l所示。原电机接线盒内
Y”型接法连片不动,把选好的电容C并接在UlV1之间,把零线接在Ul端,火线接在wl端即可;如电机反转,则接在wl端的相线不动,把原先接在u1端的零线改接在Vl端,即可改变电机转向。


     41175kW之间的三相异步电机改接时,也应该选用正品的油浸式金属膜纸介电容器做启动运转电容。电容器的耐压Uc=22Un选取,Un为三相电机额定电压,运转电容Cp=1600*In/Un);启动电容CN=(23)CP
    
以上式中:Uc表示启动、运转电容的两端所承受的电压,Cp表示运行电容器,Cn表示启动电容,In表示三相异步电机额定电流,Un表示三相异步电机额定电压。
     5
11-75kW电机的接线方法如图2所示。将原电机接线盒内的连片全部拆除,用156mm2塑铜线做特制联片。分别把W2V2端子,U2W1端子相连接,相线直接接在W1端,零线接在U1端,运行电容Cp跨接在U1V1端,启动电容Cn和速度继电器的常闭触点Sr串联后接在U1V1端即可。如电机反转,则W1端接相线不动,把原接在u1端的零线改接在Vl端,即可改变电机的转向。

     6.图1、图2中,Qs为空气开关,型号为DZ5—20系列或其他,空气开关的热脱机动作额定电流按电机额定电流选取。FU为熔断器,型号为RLl—15系列,熔体电流按该电机额定电流的25-3倍选取。如果电机启动频繁,或者启动时间长,则空气开关熔体选择应适当加大一点,但不宜过大。图2Sr为速度继电器的常闭触点,当电机转速达到额定值的7580%时,其断开。
     7
.最后需要注意的是,改接后的电机输出功率只能达到原来三相运行时的60%,且启动力矩小,不宜满负荷启动。文中如有不妥之处,请同行高手批评斧正。

    
笔者专职从事电动机的维修工作,现将11年的工作经验,汇编如下。
    
方案1:配加电阻或开关。
    
如图1所示,电阻R的阻值应大于运行绕组的5—10倍。开关QA为按钮式启动开关。



     方案2:配加电容
    
如图2所示,可使电机功率达到原来的55%以上。电容Cl的容量计算公式:
     Cl=1950In/Un
·cosQ
    
式中:In为电机额定电流,单位为
A”。Un为电机额定电压,单位为V”。cosQ为功率因数,取0507。电容c2的容量公式:C2=(14)C1
    
方案3:改进型
    
这种方法可提高电机的功率,如图3所示,电容ClC2的容量同上,C3=2ClR=025UI



     方案4:加电感电容法
    
如图4,采用一只电感L和一只电容C从单相电源获取三相对称电压,电机应按三角形连接,并注意L的载流量及C的耐压。当电机为22kW时,C可取254uFL可取78mH
    
方案5:用电子元件代替开关K(QA)
    
对于功率为23kW的三相电动机,移相电容的容量需达到200300uF或更大,由于要求其耐压高,使电容的体积大、价格高。图5的电路实际是一个双向电子开关。实验证明,当电动机绕组为三角形连接时,若旋转速度不超过1500转/分,启动装置能有效地与之配合工作。

     注:(1)方案234中的电容要选纸介油浸电容或金属化电容等无极性电容器。耐压最好是600V以上的。(2)方案234中,如电机转速太快,可加大负荷,或减小容量;如太慢,可减轻负荷,或增大容量,必须经多次试验调整。(3)改后的功率明显比原机小,在使用时必须留有余量。(4)由于农村电网线路质量差,电线线径偏细,或接头多。在电机工作时,请测量电机盖内接线柱的电压,如低于200V,必须查明线路。否则电机发热严重,也易损坏电容,以及电机无力。
    
以上是我们的经验。愿共同交流,相互提高。


    
三相异步电动机(380V)改接在220V单相电源中使用最简便方法有两种:一是电容移相法;二是电感电容移相法。问题中提到的发热快、电容易损是改接方法错误或所用电容不合适而造成的。下面分别介绍:
     1
.电容移相法



     (1)如果三相电机属Y”形接法,改接方法见图1。所用电容C的容量C=2800IU(uF),式中:I是原电机额定电流,单位A”;U是现单相电源电压,单位V”,通常取220。屯容器耐压应为(根2*U)以上,通常取400V
     (2)
如果三相电机属
“△”形接法,改接方法见图2。也就是将三角形顶点的两个接线端焊开,串入一个工作电容CW,同时再并联一个启动电容CS。其中CW的容量为CW=I×10 6次方/(440*314)(uF)I仍为原电机额定工作电流,单位A”,CS的容量为CS=(3236)CW,两电容耐压均要求在450V以上。图2K2为外设离心开关,也可用10Ω的彩电消磁电阻代替,但启动力矩稍小。
     2
.电感电容移相法

     此法适用于3kW以上三相电机。
     (1)
若三相电机属
Y”形接法,可按图3接入一个电抗器,电抗器的电感量L=15U2次方)/[2πf-sin(60-φ)],单位毫亨。式中u为单相电源电压,一般为220Vf为市电频率,一般为50Hzφ为电动机额定负载时的功率因数角。
     (2)
若三相电机属
“△”形接法,可按图4接入电抗器和电容器。电抗器电感量选取公式同上,但工作电容CW=S sin(60+φ)×106次方(15 x2πfU2次方)(uF)CS=(3236)CW。式中,S——电动机原额定视在功率,单位W”;fφU的意义同上。
    
有必要指出,上述方法中各电容器一定要选交流油浸电容器。三相电机改接成单相运行后,输出功率将降为原来的70%以下。


    
近年来,从城镇厂矿退役的电动机,因价格便宜,陆续流入农村。但由于农户家中普遍只有单相电源.要使用三相电动机带动机械设备就显得十分不便。且又存在三相电动机改制单相电动机成功率不高的问题。本人只是出于业余爱好,想对《家电维修》今年第546页征答中的问题,逐一与广大同行及这位征答先生共同讨论,限于本人经验少,水平低,烦请各位同行对于文中的不妥之处,予以指正,在此顺表谢意。
  
一、问题的讨论
    
征答问题四是三相电动机改为单相电动机普遍存在的一个问题。
    
对于第一个小问题(问题原文略,以下同样),这是必然性的问题。即便是成品的单相电动机,其带动负载的性能较功率相近的三相电动机也要差一些。这就好比三个年轻力壮的小伙子,共同负担100公斤的负载.每人只平均负担3333公斤;如果减去两个人,由一个负担,则这个人就显得
小了(其实不是这个人小,而是这个负载对于一个人来说,量加重了)。因为你把三相电动机改成了单相电动机,劲小是很必然的事情。
    
由于单相电动机使用方便,构造也较简单,但效率和功率因数低,所以这种电动机仅仅适用于功率要求不大的机械设备上,如手电钻、鼓风机、电风扇等。
    
第二个小问题。如果将改造后或成品单相电动机应用于三相电动机的配套机械,当负载量未减时,那么发热快就是必然的。因为这时对这台单相电动机来说,是负载加重了。应当减小负载量的三分之一甚至二分之一。
    
当减轻负载后,若启动不易和发热的问题仍无改善,则表明起动所用的电容或电阻(或启动绕组)参数与实际不合,可调换数值不等的电阻或电容一试,一般就能解决问题。如果问题仍无法得到解决,则应增加启动绕组圈数。这一步改造很麻烦,需要根据电动机功率计算出启动绕组的圈数和线径。还必须拆掉原绕组。这是很不合算的。而且其计算过程复杂,限于篇幅。读者可参阅有关书刊,这里就不赘述了。
    
第三个小问题,这里给出河北人民出版社1972年版《农村电工教材》(上册、以下称《教材》)中如图1所示的三种改进电路。其中图1(a)(b)为带离心开关形式的;(c)为不带离心开关形式的。如果这位先生未采用这种改造电路形式,不妨一试效果。

     第四个小问题。关于所配电容易损.首先应考虑电容器的耐压是否大于15(包括15)以上的额定电压:其次是容量是否太小(因为启动电流较大),这要由试验决定。实际中还没有总结出计算启动、工作电容的简便公式。表1给出上述《教材》中的单相电动机启动电容和工作电容范围参考表供参考。

 

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