Betrieb eines 3-Phasen-Induktionsmotors an einer 1-Phasen-Versorgung – 3 Methoden
Je nach Art der Wechselstromversorgung werden Induktionsmotoren in zwei Typen eingeteilt: Dreiphasen-Induktionsmotor und Einphasen-Induktionsmotor. In den meisten industriellen und landwirtschaftlichen Anwendungen wird ein dreiphasiger Induktionsmotor im Vergleich zu einem einphasigen Induktionsmotor häufig verwendet.
In der Landwirtschaft steht die Drehstromversorgung aufgrund von Leistungsdefiziten nicht kontinuierlich zur Verfügung. In diesem Fall wird eine Phase vom Gruppenbetriebsschalter (GOS) getrennt. Meistens sind also zwei von drei Phasen verfügbar. Mit einer speziellen Anordnung ist es jedoch nicht möglich, einen Drehstrommotor an einer einphasigen Stromversorgung zu betreiben.
Wie wir wissen, ist der Drehstrom-Induktionsmotor ein Selbststartmotor. Da die Statorwicklung des Drehstrom-Induktionsmotors ein rotierendes Magnetfeld erzeugt. Dadurch wird eine Phasenverschiebung von 120 erzeugt. Bei einem einphasigen Induktionsmotor wird jedoch ein pulsierendes Magnetfeld induziert. Daher ist ein einphasiger Induktionsmotor kein selbststartender Motor. Es erfordert einige zusätzliche Hilfsmittel für Startzwecke.
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Das Gleiche hier, Wir brauchen eine zusätzliche Anordnung, um einen dreiphasigen Induktionsmotor an einer einphasigen Versorgung zu betreiben. Es gibt drei Methoden;
- Mit Statischen Kondensator (phase-shifting methode)
- Mit VFD (variable frequency drive)
- Mit Rotary Converter
In diesem artikel, wir werden diskutieren jede methode in kurze.
Mit Statischen Kondensator
Wenn wir liefern drei-phase AC power zu die stator der drei-phase induktion motor, eine ausgewogene zeit-variierenden 120 ° rotierenden magnetfeld ist produziert. Bei einem einphasigen Induktionsmotor wird jedoch ein pulsierendes Magnetfeld induziert. Und in diesem Fall wird kein Anfangsdrehmoment (Startdrehmoment) erzeugt. In einem einphasigen Induktionsmotor wird eine zusätzliche Wicklung verwendet, um eine Phasenverschiebung zu erzeugen. Anstelle einer Startwicklung wird auch ein Kondensator oder eine Induktivität verwendet, um eine Phasenverschiebung zu erzeugen.
Ähnlich wie bei diesem Prinzip können wir die dreiphasige Wicklung eines dreiphasigen Induktionsmotors verwenden und eine Wicklung mit einem Kondensator oder einer Induktivität verschieben. Sobald der dreiphasige Induktionsmotor mit einer einphasigen Versorgung gestartet ist, läuft er kontinuierlich mit reduzierter Kapazität. Die Nettoleistung oder der Wirkungsgrad des Motors wird um 2/3 seiner Nennleistung reduziert.
Dieses Verfahren wird auch als statisches Phasenwandlerverfahren oder Phasenschiebeverfahren oder Rückspulverfahren bezeichnet.
In einigen Anordnungen werden zwei Kondensatoren verwendet; einer zum Starten und der zweite zum Laufen. Der Startkondensator hat eine 4- bis 5-fach höhere Kapazität als ein Laufkondensator. Das Schaltbild dieser Anordnung ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Der Startkondensator wird nur zum Starten verwendet. Es wird nach dem Start vom Stromkreis getrennt. Der laufende Kondensator bleibt immer im Stromkreis. Hier ist, wie in der Figur gezeigt, der Motor in Sternschaltung geschaltet. Und beide Kondensatoren sind zwischen zwei Wicklungsphasen geschaltet.
Einphasige Versorgung hat zwei Anschlüsse. Ein Anschluss ist mit der Serienkombination der Wicklung verbunden und der zweite Anschluss ist mit einem verbleibenden Anschluss der dreiphasigen Wicklung verbunden. Manchmal wird nur ein Kondensator verwendet. Diese Art der Anordnung ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
In den meisten fällen, kleine induktion motoren sind verbunden in stern verbindung. Hier haben wir einen sterngeschalteten dreiphasigen Induktionsmotor genommen. Ein Spartransformator wird verwendet, um den Spannungspegel zu erhöhen. Weil der Spannungspegel der Dreiphasenversorgung 400-440 V und der Spannungspegel der Einphasenversorgung 200-230 V für 50 Hz beträgt.
Wir können diese Schaltung ohne Verwendung eines Spartransformators verwenden. In diesem Fall bleibt der Spannungspegel bei einphasiger Leistung (200-230 V). Auch in diesem Zustand läuft der Motor. Da die Spannung jedoch niedrig ist, ist das vom Motor erzeugte Drehmoment gering. Dieses Problem kann durch Anschließen eines zusätzlichen Startkondensators gelöst werden (Abb.1). Dieser Kondensator ist als Startkondensator oder Phasensperrkondensator bekannt.
Wenn Sie die Richtung des Motors umkehren müssen, ändern Sie den Anschlussplan wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Einschränkungen:
Die Einschränkungen der statischen Kondensatormethode sind unten aufgeführt.
- Die ausgang power der drei-phase induktion motor ist reduziert durch 2/3rd von volllast power.
- Diese Methode kann für einen temporären Zweck verwendet werden. Es ist nicht geeignet für kontinuierliche laufende anwendungen.
- Bei diesem Verfahren erfolgt der Beladungseffekt kontinuierlich in zwei Phasen. Dies reduziert die Lebensdauer des Motors.
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Mit VFD
VFD bedeutet frequenzumrichter. Es ist ein Gerät, das verwendet wird, um den Motor zu steuern (einstellbare Geschwindigkeit beim Laufen). VFD passt den Eingangsstrom eines Motors je nach Bedarf (Last) an. Dieses Gerät ermöglicht es dem Motor, bei unterschiedlichen Lastbedingungen effizient zu arbeiten.
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 für den VFD angegeben. VFD wandelt die einphasige Versorgung durch Gleichrichtung in Gleichstrom um. Auch hier wandelt es die Gleichstromversorgung in eine dreiphasige Wechselstromversorgung um. Und die frequenz der drei-phase ausgang ist eingestellt durch VFD.
Daher wird die verfügbare Leistung (einphasig) dem VFD gegeben, und der Ausgang (Dreiphasenleistung) des VFD wird als Eingang eines Dreiphasenmotors verwendet. Es beseitigt auch rush strom beim starten von motor. Es bietet auch einen reibungslosen Start eines Motors vom Stillstand bis zur vollen Drehzahl. Es gibt verschiedene Arten und Bewertungen von VFD für verschiedene Anwendungen und Motoren. Sie müssen nur die richtige VFD für Ihre Anwendungen auswählen.
Die Kosten für VFD sind mehr als ein statischer Kondensator. Aber es gibt eine bessere Leistung des Motors. Die Kosten für VFD sind geringer als für den Drehphasenwandler. Daher wird in den meisten Anwendungen VFD anstelle von Drehphasenwandlern verwendet.
Vorteile von VFD:
Die Vorteile der Verwendung von VFD für den Betrieb eines dreiphasigen Induktionsmotors an einer einphasigen Stromversorgung.
- Durch Einstellen des VFD-Parameters können wir einen Sanftanlauf des Motors erreichen.
- Es ist einfach zu bedienen auf die beste leistung mit mehr effizienz.
- Es hat eine selbst-diagnose funktion, dass ist verwendet zu schützen die motor von überspannung, überlast, überhitzung, etc.
- Es ist programmiert, um eine automatische Steuerung des Motors zu erreichen.
Drehstromwandler verwenden
Eine andere Methode besteht darin, einen dreiphasigen Induktionsmotor mit einem Drehstromwandler (RPC) an einer einphasigen Stromversorgung zu betreiben. Dieser Prozess ist sehr teuer. Es wird die beste Leistung im Vergleich zu allen anderen Methoden geben. Denn der Drehphasenwandler erzeugt am Ausgang ein perfektes dreiphasiges Signal. Dann wird es auch nicht weit verbreitet verwendet, da die Kosten des Rotationswandlers sehr hoch sind.
Der Anschlussplan des Drehphasenwandlers ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
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