Como fazer funcionar um motor de indução trifásico em uma fonte de alimentação monofásica?

Operando um motor de indução 3-Φ em uma alimentação monofásica - 3 métodos

De acordo com o tipo de alimentação CA, os motores de indução são classificados em dois tipos; motor de indução trifásico e motor de indução monofásico. Na maioria das aplicações industriais e agrícolas, um motor de indução trifásico é amplamente utilizado em comparação com um motor de indução monofásico.

Devido à deficiência de energia, a energia trifásica não está continuamente disponível em aplicações agrícolas. Neste caso, uma fase é desconectada da chave de operação do grupo (GOS). Assim, na maioria das vezes, duas das três fases estão disponíveis. Mas com qualquer arranjo especial, não é possível operar um motor trifásico em uma fonte de alimentação monofásica.

Como sabemos, o motor de indução trifásico é um motor de partida automática. Como o enrolamento do estator do motor de indução trifásico gera um campo magnético rotativo. Isso criará uma mudança de fase de 120˚. Mas, no caso de um motor de indução monofásico, um campo magnético pulsante é induzido. Portanto, um motor de indução monofásico não é um motor de partida automática. Requer algum auxiliar extra para fins de partida.

• Post relacionado:O que acontece se você conectar um motor de indução 3-Φ à alimentação monofásica?

O mesmo aqui, precisamos de algum arranjo extra para fazer, para operar um motor de indução trifásico em uma fonte monofásica. Existem três métodos;

• Usando capacitor estático (método de mudança de fase)
• Usando VFD (unidade de frequência variável)
• Uso do Rotary Converter

Neste artigo, discutiremos brevemente cada método.

Usando capacitor estático

Quando fornecemos energia CA trifásica ao estator do motor de indução trifásico, é produzido um campo magnético giratório balanceado com variação de tempo de 120˚ entre eles. Mas no caso de um motor de indução monofásico, um campo magnético pulsante é induzido. E neste caso, o torque inicial (torque de partida) não é produzido. Em um motor de indução monofásico, um enrolamento extra é usado para criar uma mudança de fase. Em vez de um enrolamento de partida, um capacitor ou indutor também é usado para criar o deslocamento de fase.

Semelhante a este princípio, podemos usar o enrolamento trifásico de um motor de indução trifásico e deslocar um enrolamento usando um capacitor ou indutor. Uma vez que o motor de indução trifásico foi iniciado com alimentação monofásica, ele funciona continuamente com capacidade reduzida. A saída líquida ou eficiência do motor é reduzida em 2/3 ^rd de sua capacidade nominal.

Esse método também é conhecido como método de conversão de fase estática ou método de mudança de fase ou método de rebobinagem .

Em alguns arranjos, dois capacitores são usados; um para iniciar e o segundo para correr. O capacitor de partida é de 4 a 5 vezes maior capacidade em comparação com um capacitor de funcionamento. O diagrama de circuito deste arranjo é mostrado na figura abaixo.

O capacitor de partida é usado apenas para fins de partida. Ele será desconectado do circuito após a partida. O capacitor em execução sempre permanece no circuito. Aqui, conforme mostrado na figura, o motor é conectado em estrela. E ambos os capacitores estão conectados entre duas fases do enrolamento.

A alimentação monofásica tem dois terminais. Um terminal é conectado à combinação de enrolamento em série e o segundo terminal é conectado a um terminal restante de enrolamento trifásico. Às vezes, apenas um capacitor é usado. Este tipo de arranjo é mostrado na figura abaixo.

Na maioria dos casos, motores de indução pequenos são conectados em estrela. Aqui, pegamos um motor de indução trifásico conectado em estrela. Um autotransformador é usado para aumentar o nível de tensão. Porque o nível de tensão da alimentação trifásica é de 400-440 V e o nível de tensão da alimentação monofásica é de 200-230 V para 50 Hz de alimentação.

Podemos usar este circuito sem usar um autotransformador. Nesse caso, o nível de tensão permanece na alimentação monofásica (200-230 V). Nesta condição também, o motor funcionará. Mas como a tensão é baixa, o torque produzido pelo motor é baixo. Este problema pode ser resolvido conectando um capacitor de partida extra (fig-1). Este capacitor é conhecido como capacitor de partida ou capacitor de bloqueio de fase.

Se precisar inverter a direção do motor, altere o diagrama de conexão conforme mostrado na figura abaixo.

Limitações:

As limitações do método do capacitor estático estão listadas abaixo.

• A potência de saída do motor de indução trifásico é reduzida em 2/3 ^rd de potência de carga total.
• Este método pode ser usado para fins temporários. Não é adequado para aplicativos de execução contínua.
• Neste método, o efeito de carregamento ocorre continuamente em duas fases. Isso reduzirá a vida útil do motor.

Usando VFD

VFD significa inversor de frequência variável . É um dispositivo que é usado para controlar o motor (velocidade ajustável em funcionamento). O VFD ajusta a corrente de entrada de um motor de acordo com a demanda (carga). Este dispositivo permite que o motor opere eficientemente em condições de carga variáveis.

Este método é melhor para operar um motor de indução trifásico em uma alimentação monofásica. Neste caso, uma alimentação monofásica disponível é fornecida como entrada para o VFD. O VFD converte a alimentação monofásica em CC por retificação. Novamente, ele converte a alimentação CC em uma alimentação CA trifásica. E a frequência da saída trifásica é ajustada pelo VFD.

Assim, a potência disponível (monofásica) é fornecida ao VFD, e a saída (potência trifásica) do VFD é usada como entrada de um motor trifásico. Também elimina a corrente de pico durante a partida do motor. Ele também fornece uma partida suave de um motor desde a parada até a condição de velocidade máxima. Existem diferentes tipos e classificações de VFD disponíveis para diferentes aplicações e motores. Você só precisa escolher o VFD adequado para suas aplicações.

O custo do VFD é mais do que um capacitor estático. Mas dá melhor desempenho do motor. O custo do VFD é menor do que o conversor de fase rotativo. Assim, na maioria das aplicações, o VFD é usado em vez de conversores de fase rotativos.

Vantagens do VFD:

As vantagens de usar o VFD para operar um motor de indução trifásico em uma fonte de alimentação monofásica.

• Ao ajustar o parâmetro do VFD, podemos obter uma partida suave do motor.
• É fácil operar com o melhor desempenho com maior eficiência.
• Tem uma função de autodiagnóstico que é usada para proteger o motor contra sobretensão, sobrecarga, superaquecimento, etc.
• Ele é programado para obter o controle automático do motor.

Usando o Conversor de Fase Rotativa

Outro método usado é fazer funcionar um motor de indução trifásico em uma fonte de alimentação monofásica usando um conversor de fase rotativo (RPC). Este processo é muito caro. Ele dará o melhor desempenho em comparação com todos os outros métodos. Porque o conversor de fase rotativo gera um sinal trifásico perfeito na saída. Além disso, não é amplamente utilizado, pois o custo do conversor rotativo é muito alto.

O diagrama de conexão do conversor de fase rotativo é mostrado na figura abaixo.