Чтобы двигатель с фазосдвигающим конденсатором работал нормально, емкость конденсатора должна меняться в зависимости от числа оборотов. Поскольку это условие трудно выполнить, на практике двигателем управляют двухступенчато.

Мною разработана схема пуска и поддержания оптимальных параметров трехфазного двигателя при питании от однофазной сети, свободная от этих недостатков. Упрощенная схема для объяснения принципа работы приведена на рис.2.

При подаче питания на двигатель ток через него в первый момент максимальный. Он протекает по первичной обмотке трансформатора тока Т1. Соответственно, на его вторичной обмотке максимальное напряжение, которое подается на пуско-регулирующее устройство. Ключ пускорегулирующего устройства К1 открывается и подключает фазосдвигающий конденсатор. После того как двигатель наберет оптимальные обороты, ток через первичную обмотку уменьшается, и ключ К1 отключает конденсатор. При увеличении нагрузки на валу двигателя до критической, при которой двигатель может остановиться, конденсатор снова подключается. При нагрузке, большей холостого хода, но меньшей критической, включается конденсатор меньшей емкости, пропорциональной нагрузке.

Схема питания электродвигателя приведена на рис.3.

Силовая часть схемы состоит из трансформатора тока Т1, фазосдвигающего конден сатора С4, ключа на тиристорах VS1, VS2, переключателя направления вращения двигателя SA1, разрядного резистора R12 и двигателя М1. В устройстве использован фазоимпульсный способ регулирования мощности нагрузки, аналогичный описанному в [2].

Узел управления тиристорами состоит из генератора импульсов VT2, VT3, С1, R8, R9, R7, выполненного на аналоге одно-переходного транзистора. Сформированные генератором импульсы усиливаются транзистором VT4 и через импульсный трансформатор Т2 подаются на управляющие электроды тиристоров VS1, VS2.

На VT1, VD4, VD5, R2, R3 собран управляемый резистор, через который периодически заряжается конденсатор С1. Время зарядки конденсатора С1 определяет задержку открывания тиристоров VS1, VS2 по фазе.

В зависимости от тока, протекающего по первичной обмотке Т1, на вторичной обмотке индуцируется переменное напряжение, которое после выпрямления диодным мостом VD3 с делителя напряжения R4-R5 подается на VT1. Диоды VD4, VD5 ограничивают напряжение на базе VT1. До тех пор, пока напряжение не превышает 1,2 В, диоды практически закрыты и не оказывают влияния на работу VT1. Когда напряжение становится больше"! ,2 В, диоды открываются и поддерживают на базе транзистора напряжение, не превышающее 1,2 В. При этом VT1 полностью открыт. Резистор R3 ограничивает ток через диоды.

Выпрямительный мост VD2 и стабилитрон VD1 обеспечивают питание узла управления тиристорами пульсирующим напряжением. Для синхронизации открытия тиристоров со сдвинутым по фазе напряжением, схема управления подключена после фазосдвигающего конденсатора С4. На рис.4 изображены осциллограммы напряжения на выходе тиристоров VS1, VS2.

При протекании нормального тока по первичной обмотке Т1 (пуск двигателя, максимальная нагрузка на валу) на базу VT1 подается напряжение, полностью открывающее его. Заряд конденсатора С1 в это время определяется суммарным сопротивлением R2+R6. Время зарядки С1, а как следствие, и открытия тиристоров VS1, VS2 минимально, и на выходе тиристоров напряжение максимально (рис.4а). Двигатель развивает максимальную мощность.

При минимальной нагрузке на валу двигателя (режим холостого хода) VT1 открыт незначительно или совсем закрыт. Заряд С1 происходит через R2+R6+R_VT1- Время заряда максимально, на выходе тиристоров VS1, VS2 импульсы совсем отсутствуют или приобретают вид остроконечных коротких импульсов (рис.46). Мощность двигателя минимальна. В конечном итоге мощность, развиваемая двигателем, зависит от времени открывания тиристоров, что определяется током, протекающим по первичной обмотке Т1.

Конструкция и наладка. Конструкция пускорегулирующего устройства зависит от используемых деталей. В первую очередь это относится к габаритам конденсаторной батареи С4. Ее емкость зависит от мощности двигателя. Если устройство предполагается использовать для питания разных двигателей, то в схему вводится переключатель, коммутирующий емкость конденсаторной батареи. Переменный резистор R4 желательно снабдить шкалой с указанием мощности.

Наладка устройства производится для каждого двигателя индивидуально. Рассмотрим наладку на примере двигателя А02-31-6У. Используем соединение обмоток "треугольником".

Исходные данные:

В первую очередь снимаем вольт-амперную характеристику трансформатора тока Т1 (зависимость напряжения на вторичной обмотке от тока первичной обмотки). Для этого собирается схема, приведенная на рис.5.

Через ЛАТР Т1 на первичную обмотку понижающего трансформатора Т2 подаем регулируемое напряжение. Ко вторичной обмотке Т2 через амперметр РА1 подключаем первичную обмотку трансформатора тока ТЗ. Ко вторичной обмотке ТЗ подключаем вольтметр PV1. Изменяя напряжение на ЛАТРе, снимаем характеристику ТЗ (приведена в таблице).

Снимаем нагрузочную характеристику двигателя без пускорегулирующего устройства (рис.6).

В провод питания двигателя включаем амперметр РА1.

При помощи шнура, намотанного на шкив, раскручиваем и запускаем двигатель, замеряем ток холостого хода. Затем увеличиваем нагрузку на валу до остановки двигателя. Замеряем ток !_кр, при котором двигатель остановился. Делитель напряжения R4-R5 (рис.3) рассчитываем, исходя из условия, что тиристоры VS1, VS2 должны открываться в начале полуволн синусоиды сетевого напряжения при напряжении сТ1, полностью открывающем транзистор VT1. При этом ток в первичной обмотке Т1 должен быть на 20% меньше критического тока !_кр, т.е. 1_раб=0,8 • 1_кр. Дальнейшее увеличение тока не влияет на работу пускорегулирующего устройства. При этом фазосдвигающий конденсатор С4 подключен полностью.

Емкость конденсаторной батареи С4 рассчитываем из условий:

Принимаем С4=140 мкФ. Такую емкость можно получить параллельным соединением 14 конденсаторов емкостью 10 мкФ. Подключаем двигатель к пускорегулирующему устройству. На резисторе R4 выставляем минимальное сопротивление. Включаем двигатель. Увеличивая сопротивление R4, добиваемся пуска двигателя. Не изменяя R4, проверяем пуск двигателя при подаче на него напряжения. При этом контролируем ток через конденсатор С4. Он не должен превышать допустимый.< /EM>