Στην Ελλάδα έχουμε τριφασική, εναλλασσόμενη, ημιτονοειδή τάση στα 400 volts, που σημαίνει μονοφασική στα 230 volts, με διακύμανση τάσης ±10%. Η συχνότητα είναι στα 50 Hertz δηλαδή στις 50 περιόδους το δευτερόλεπτο.
Προσοχή: Οι οδηγίες που δίνονται στο παρόν blog πρέπει να εφαρμόζονται από άτομα με εξουσιοδότηση από τον νόμο για την πραγματοποίηση ηλεκτρολογικών εργασιών καθώς και τις απαραίτητες γνώσεις. Μη τήρηση των κανόνων ασφαλείας ενδέχεται να εγκυμονεί κινδύνους για όσους πραγματοποιούν τις εργασίες, αλλά και για το κοινό.
Υπάρχουν περιπτώσεις που θέλουμε να δουλέψουμε ένα τριφασικό μοτέρ βραχυκυκλωμένου δρομέα σε μονοφασική παροχή ρεύματος. Κάτι τέτοιο μπορεί να γίνει, υπό προϋποθέσεις και χωρίς την χρήση inverter , συνδέοντας κατάλληλα πυκνωτή συγκεκριμένων χαρακτηριστικών.
Με έναν πυκνωτή και την σωστή σύνδεση ο τριφασικός
κινητήρας δουλεύει σε μονοφασική παροχή.
Υπάρχουν όμως περιορισμοί,το τριφασικό μοτέρ, που θα δουλέψει σε μονοφασική παροχή, πρέπει να είναι μικρής ισχύος. Όχι πάνω από 1 ίππο (0,75 Kw), να δέχεται σύνδεση στα 230 volts, (συνήθως μία τέτοια σύνδεση είναι σύνδεση τριγώνου) και να μην απαιτείται υψηλή ροπή κατά την εκκίνησή του. Στην πράξη να πρόκειται για ανεμιστήρα, αντλία ή παρόμοιας συμπεριφοράς φορτίο.
Ο πυκνωτής πρέπει να είναι συνεχούς λειτουργίας, όχι πυκνωτής εκκίνησης, όχι ηλεκτρολυτικός και να αντέχει πάνω από την τάση που θα τον δουλέψουμε (π.χ. να είναι στα 400 με 500 volts).
Ο τριφασικός κινητήρας, που θα συνδεθεί σε μονοφασική παροχή, έχει κατά την κανονική λειτουργία του περίπου το 70% της ροπής που θα είχε αν συνδεόταν στην ονομαστική του τριφασική παροχή, ενώ κατά την εκκίνηση μπορεί να είναι και κάτω από το 20% της ονομαστικής ροπής.
Τα πηνία, τα γράμματα που χρησιμοποιούνται
και οι συνδέσεις αστέρα και τρίγωνο
Όλα τα τριφασικά μοτέρ βραχυκυκλωμένου δρομέα μίας ταχύτητας, (ΑΤΚΒΔ : Ασύγχρονος Τριφασικός Κινητήρας Βραχυκυκλωμένου Δρομέα) ανεξαρτήτως των ονομαστικών στροφών και της ισχύος τους, αποτελούνται από τρία χάλκινα μονωμένα σύρματα που περιελίσσονται εντός του στάτη του μοτέρ δημιουργώντας πηνία. Τα πηνία αυτά λέγονται τυλίγματα του μοτέρ.
Θερμικό κινητήρα. "Κουμπώνει" στο αντίστοιχο ρελέ.
Τα μοτέρ μπορούν να προστατευθούν από υπερφόρτιση, από υπερβολικό ρεύμα, ή από απώλεια μιας φάσης (αν πρόκειται για τριφασικά), με θερμικό ή θερμομαγνητικό στοιχείο προστασίας.
Το θερμικό κάνει μια εξομοίωση της θερμοκρασίας που αναπτύσσει ο κινητήρας χρησιμοποιώντας διμεταλλικά στοιχεία.
Δύο μέταλλα, με διαφορετικό συντελεστή θερμικής διαστολής, είναι κολλημένα μεταξύ τους και όταν ζεσταίνονται, από το ρεύμα που πάει στο μοτέρ και περνάει από μέσα τους, το ένα από τα δυο διαστέλλεται περισσότερο. Αποτέλεσμα αυτού είναι η μετακίνηση της επαφής προς την μεριά του μετάλλου με τον μικρότερο συντελεστή θερμικής διαστολής.
Σχέδιο αυτοματισμού εκκίνησης τριφασικού μοτέρ με αστέρα τρίγωνο.
Το λεγόμενο και βοηθητικό κύκλωμα.
Τα πιο κοινά μοτέρ που χρησιμοποιούνται ευρέως, κυρίως στην βιομηχανία, με πολύ καλά χαρακτηριστικά ροπής, απλής κατασκευής, αξιοπιστίας και οικονομικής τιμής, είναι τα τριφασικά μοτέρ βραχυκυκλωμένου δρομέα. Αναφέρονται και ως ΑΤΚΒΔ : Ασύγχρονος Τριφασικός Κινητήρας Βραχυκυκλωμένου Δρομέα
Ένας τύπος κινητήρα που χρησιμοποιείται για τον ακριβή έλεγχο της θέσης του άξονά του είναι ο βηματικός κινητήρας ή stepper motor.
Είναι μοτέρ που χρειάζεται συνεχές ρεύμα για την λειτουργία του, δεν έχει καρβουνάκια και η κατασκευή του είναι συμπαγή με αντοχή και οικονομική.
Τον βρίσκουμε συνήθως σε μικρές ισχύς και διαστάσεις, σε εκτυπωτές, scanner, ελεγκτές θέσης ηλεκτροβαλβίδων φρέζες CNC και αλλού.
Το όνομα του : " βηματικός " προέρχεται από τον τρόπο λειτουργίας του, δίνοντας συνεχή τάση χωρίς μεταβολή της κάνει ένα και μόνο μικρό βήμα συγκεκριμένης γωνίας. Σε αυτή την θέση μένει "κολλημένο". Δίνοντας μετά τροφοδοσία με άλλο συνδυασμό σύνδεσης ή πολικότητας ο άξονας κάνει άλλο ένα βήμα. Μετά από έναν συγκεκριμένο αριθμό βημάτων οι εντολές επαναλαμβάνονται. Ένα τυπικό νούμερο είναι 4 βήματα και 200 βήματα για μια πλήρεις περιστροφή.
Για τον έλεγχό του χρειάζεται κύκλωμα οδηγό που έχει τα απαραίτητα ηλεκτρονικά που χρειάζονται για την τροφοδοσία και σύνδεση των συνήθως δυο πηνίων του, που είναι στον στάτη, στο σταθερό τμήμα του μοτέρ.Το σταθερό τμήμα με τα πηνία μπορεί να είναι και στην μέση του μοτέρ, αυτό που συνήθως αποκαλούμε ρότορα, σε αυτή την περίπτωση γυρίζει το κέλυφος στο οποίο είναι συνδεδεμένος και ο άξονας.
Συνήθως οι οδηγοί ελέγχου έχουν δυο ξεχωριστές πηγές τροφοδοσίας, μια για το λογικό τμήμα, συνήθως στα 5 volt dc και μια για την τροφοδοσία του μοτέρ, συνήθως από 12 μέχρι 50 volts dc. Το πρόγραμμα ελέγχου είναι συνήθως από μικροελεγκτή.
Στο video φαίνεται ένα βηματικό μοτέρ που ελέγχεται με arduino και με την dual full-bridge PWM motor driver AM2170 πλακέτα της AMtek.
Το μοτέρ και ο ελεγκτής ¨ξηλώθηκαν" από χαλασμένο εκτυπωτή.
Κύκλωμα ισχύος ελέγχου περιστροφής τριφασικού μοτέρ
με εκκίνηση αστέρα τρίγωνο
Στην πράξη χρειάζεται να ελέγχουμε την φορά περιστροφής των τριφασικών κινητήρων βραχυκυκλωμένου δρομέα ακόμα κι αν για την εκκίνηση τους χρησιμοποιούμε αστέρα τρίγωνο.
Γι' αυτήν την περίπτωση το κύκλωμα ισχύος και αυτοματισμού παρουσιάζονται εδώ.
Με τα ρελέ Cα και Cδ εξασφαλίζεται η αντιμετάθεση δυο φάσεων της τάσης παροχής που είναι απαραίτητη για την αλλαγή της φοράς περιστροφής.
Το θερμικό ρυθμίζεται στο ονομαστικό φασικό ρεύμα του μοτέρ διαιρεμένο με την τετραγωνική ρίζα του 3 (Ι ονομαστικό/ 1,732)
Σχέδιο αυτοματισμού ελέγχου φοράς περιστροφής τριφασικού κινητήρα με εκκίνηση αστέρα τρίγωνο.
Στον αυτοματισμό υπάρχει μανδάλωση, τόσο στα διπλής επαφής μπουτόν ελέγχου φοράς περιστροφής δεξιά ή αριστερά, όσο και στα ρελέ.
Ηλεκτρολογικό σχέδιο κυκλώματος ισχύος για δεξιόστροφη και αριστερόστροφη φορά περιστροφής τριφασικού κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα.
Τα τριφασικά μοτέρ βραχυκυκλωμένου δρομέα (ΑΤΚΒΔ : Ασύγχρονος Τριφασικός Κινητήρας Βραχυκυκλωμένου Δρομέα ) περιστρέφονται δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα ανάλογα με την διαδοχή των τριών φάσεων της παροχής τους.
Ομαλός εκκινητής (soft starter) για κινητήρα
το μέγιστο 37 Kwatts.
Τα ασύγχρονα τριφασικά μοτέρ βραχυκυκλωμένου δρομέα είναι τα πιο κοινά μοτέρ που χρησιμοποιούνται σε μεγάλο πλήθος εφαρμογών γιατί είναι απλά στην κατασκευή, αξιόπιστα και οικονομικά.
Η ρύθμιση των στροφών του ρότορα τους δεν είναι δυνατή αν δεν αλλάξει και η συχνότητα της τροφοδοσίας τους. Το εξάρτημα που χρησιμοποιείται γι' αυτόν τον σκοπό είναι το inverter.
Υπάρχουν πολλές περιπτώσεις , που δεν μας ενδιαφέρει ο έλεγχος των στροφών ενός τριφασικού κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα, επομένως δεν χρειαζόμαστε ένα "ακριβό" inverter, αλλά επίσης δεν θέλουμε, κυρίως για λόγους κόστους, να περάσουμε 7 αγωγούς, να χρησιμοποιήσουμε τρία ρελέ, συν το χρονικό, για υλοποίηση αυτοματισμού εκκίνησης αστέρα τρίγωνο.
Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος έχουν διαφορετική συμπεριφορά στην ροπή ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσης των πηνίων του στάτη και του ρότορα, επομένως ανάλογα με την εφαρμογή που θα χρησιμοποιηθούν επιλέγεται και η σύνδεση των πηνίων τους.
Τα πηνία μπορούν να συνδεθούν παράλληλα ή σε σειρά όπως φαίνεται στο σχέδιο.
Επειδή η ταχύτητα περιστροφής του τριφασικού μοτέρ βραχυκυκλωμένου δρομέα της φωτογραφίας ελέγχεται με την βοήθεια αντιστροφέα ή inverter, το καλώδιο του ρεύματος είναι μπλενταζέ, έχει δηλαδή θωράκιση - μανδύα από αγώγιμα γειωμένα μεταλλικά φύλλα.
Με αυτόν τον τρόπο αποφεύγονται οι παρεμβολές στα άλλα κοντινά ευαίσθητα κυκλώματα αλλά και προστατεύονται οι άνθρωποι από τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που παράγονται λόγω των υψηλών συχνοτήτων του ρεύματος.
Με την χρήση του inverter δεν απαιτούνται 6 αγωγοί συν γείωση όπως γίνεται στην συνδεσμολογία αστέρα τρίγωνο για τα μεγάλα μοτέρ αλλά μόνο 3 αγωγοί συν την γείωση γιατί η εκκίνηση γίνεται ομαλά με σταδιακή επιτάχυνση σε συνδεσμολογία τριγώνου.
