Бывает, что в руки попадает трехфазный электродвигатель. Именно из таких двигателей изготавливают самодельные циркулярные пилы, наждачные станки и разного рода измельчители. В общем, хороший хозяин знает, что можно с ним сделать. Но вот беда, трехфазная сеть в частных домах встречается очень редко, а провести ее не всегда бывает возможным. Но есть несколько способов подключить такой мотор к сети 220в.
Следует понимать, что мощность двигателя при таком подключении, как бы вы ни старались — заметно упадет. Так, подключение «треугольником» использует только 70% мощности двигателя, а «звездой» и того меньше — всего 50%.
В связи с этим двигатель желательно иметь помощнее.
Важно! Подключая двигатель, будьте предельно осторожны. Делайте все не спеша. Меняя схему, отключайте электропитание и разряжайте конденсатор электролампой. Работы производите как минимум вдвоем.
Итак, в любой схеме подключения используются конденсаторы. По сути, они выполняют роль третьей фазы. Благодаря ему, фаза к которой подключен один вывод конденсатора, сдвигается ровно настолько, сколько необходимо для имитации третьей фазы. Притом что для работы двигателя используется одна емкость (рабочая), а для запуска, еще одна (пусковая) в параллель с рабочей. Хотя не всегда это необходимо.
Например, для газонокосилки с ножом в виде заточенного полотна, достаточно будет агрегата 1 кВт и конденсаторов только рабочих, без надобности емкостей для запуска. Обусловлено это тем, что двигатель при запуске работает на холостом ходу и ему хватает энергии раскрутить вал.
Если взять циркулярную пилу, вытяжку или другое устройство, которое дает первоначальную нагрузку на вал, то тут без дополнительных банок конденсаторов для запуска не обойтись. Кто-то может сказать: «а почему не подсоединить максимум емкости, чтобы мало не было?» Но не все так просто. При таком подключении мотор будет сильно перегреваться и может выйти из строя. Не стоит рисковать оборудованием.
Важно! Какой бы емкости ни были конденсаторы, их рабочее напряжение должно быть не ниже 400в, в противном случае они долго не проработают и могут взорваться.
Рассмотрим сначала как подключается трехфазный двигатель в сеть 380в.
Трехфазные двигатели бывают, как с тремя выводами — для подключения только на «звезду», так и с шестью соединениями, с возможностью выбора схемы ― звезда или треугольник. Классическую схему можно видеть на рисунке. Здесь на рисунке слева изображено подключение звездой. На фото справа, показано как это выглядит на реальном брне мотора.
Видно, что для этого необходимо установить специальные перемычки на нужные вывода. Эти перемычки идут в комплекте с двигателем. В случае когда имеется только 3 вывода, то соединение в звезду уже сделано внутри корпуса мотора. В таком случае изменить схему соединения обмоток попросту невозможно.
Некоторые говорят, что так делали для того, чтобы рабочие не воровали агрегаты по домам для своих нужд. Как бы там ни было, такие варианты двигателей, можно с успехом использовать для гаражных целей, но мощность их будет заметно ниже, чем соединенных треугольником.
Схема подключения 3-х фазного двигателя в сеть 220в соединенного звездой.
Как видно, напряжение 220в распределяется на две последовательно соединенные обмотки, где каждая рассчитана на такое напряжение. Поэтому теряется мощность почти в два раза, но использовать такой двигатель можно во многих маломощных устройствах.
Максимальной мощности двигателя на 380в в сети 220в можно достичь, только используя соединение в треугольник. Кроме минимальных потерь по мощности, неизменным остается и число оборотов двигателя. Здесь каждая обмотка используется на свое рабочее напряжение, отсюда и мощность. Схема подключения такого электродвигателя изображено на рисунке 1.
На рис.2, изображено брно с клеммой на 6 выводов для возможности подключения треугольником. На три получившихся вывода, подается: фаза, ноль и один вывод конденсатора. От того, куда будет подключен второй вывод конденсатора ― фаза или ноль, зависит направление вращения электродвигателя.
На фото: электродвигатель только с рабочими конденсаторами без емкостей для запуска.
Если на вал будет начальная нагрузка, необходимо использовать конденсаторы для запуска. Они соединяются в параллель с рабочими, используя кнопку или переключатель на момент включения. Как только двигатель наберет максимальные обороты, емкости для запуска должны быть отключены от рабочих. Если это кнопка, просто отпускаем ее, а если выключатель, то отключаем. Дальше двигатель использует только рабочие конденсаторы. Такое соединение изображено на фото.
Как подобрать конденсаторы для трехфазного двигателя, используя его в сети 220в.
Первое, что нужно знать ― конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Лучше всего использовать емкости марки ― МБГО. Их с успехом использовали в СССР и в наше время. Они прекрасно выдерживают напряжение, скачки тока и разрушающее воздействие окружающей среды.
Также они имеют проушины для крепления, помогающие без проблем расположить их в любой точке корпуса аппарата. К сожалению, достать их сейчас проблематично, но существует множество других современных конденсаторов ничем не хуже первых. Главное, чтобы, как уже говорилось выше, рабочее напряжение их не было меньше 400в.
Расчет конденсаторов. Емкость рабочего конденсатора.
Чтобы не обращаться к длинным формулам и мучить свой мозг, есть простой способ расчета конденсатора для двигателя на 380в. На каждые 100 Вт (0,1 кВт) берется — 7 мкФ. Например, если двигатель 1 кВт, то рассчитываем так: 7 * 10 = 70 мкФ. Такую емкость в одной банке найти крайне трудно, да и дорого. Поэтому чаще всего емкости соединяют в параллель, набирая нужную емкость.
Емкость пускового конденсатора.
Это значение берется из расчета в 2-3 раза больше, чем емкость рабочего конденсатора. Следует учитывать, что эта емкость берется в сумме с рабочей, то есть для двигателя 1 кВт рабочая равна 70 мкФ, умножаем ее на 2 или 3, и получаем необходимое значение. Это 70-140 мкФ дополнительной емкости — пусковой. В момент включения она соединяется с рабочей и в сумме получается — 140-210 мкФ.
Особенности подбора конденсаторов.
Конденсаторы как рабочие, так и пусковые можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.
Подключение трехфазного двигателя в однофазную цепь – вопрос актуальный. Такое включение пригодится при обеспечении работы оборудования в домашних условиях. Например, циркулярной пилы, сверлильного станка или зернодробилки.
Трехфазный двигатель в однофазной сети: частотный преобразователь
Самым прогрессивным методом такого включения является частотный преобразователь. С его помощью получают наиболее значимые факторы в процессе эксплуатации асинхронного электродвигателя – плавность пуска и мягкость торможения. Это исключает многократное превышение номинального пускового напряжения, чем увеличивает долговечность двигателя. Кроме того, частотный преобразователь практически в два раза снижает энергопотребление. Принцип его работы основан на двукратномном преобразовании напряжения. Но стоимость инвертора определено, велика, поэтому немного отпугивает.
Пошаговая инструкция сборки частотного преобразователя своими руками
В целях экономии можно собрать частотный преобразователь своими руками. Представляем пошаговую инструкцию сборки инвертора в домашних условиях.
Шаг № 1. Схема инвертора
Начинают сборку любого электронного прибора нужно со схемы. На просторах интернета таких схем большое множество. Поэтому прежде чем начать работу, нелишним будет покопаться и выяснить рабочая выбранная модель или нет. В нашем случае это многократно тестированная и использованная схема.
Выглядит она так. Схема рассчитана она для двигателей мощностью до 4 кВт, в процессе эксплуатации работает защита от перегрузки, нагрева и кз. Случился неприятный момент, короткое замыкание в брно двигателя, но защита отработала четко, ни двигатель, ни частотник не сгорели.
Шаг № 2. Корпус преобразователя
В качестве корпуса был выбран корпус от системного блока компьютера. Можно применить что-нибудь компактнее, но в этот момент именно такой блок-корпус показался приемлемым. Не нужно тратиться на приобретение или изготовление чего-то нового.
Шаг № 3. Блок питания
Можно изготовить нехитрый блок питания своими руками по предлагаемой схеме.
Но в нашем случае он был приобретен в готовом исполнении на 24 В.
Шаг № 4. Установка силовой части
диодный мост с обратными диодами G4PH50UD вынесен, применены полевые транзисторы IGBT.
Шаг № 5. Устройство охлаждения
А также смонтированы кулеры охлаждения для предотвращения нагрева радиатора.
При тестировании схемы на двигателе 4кВт, возможно, появится нагрев. Проверка преобразователя на электрических машинах до 3,0 кВт нагрева не выявила.
Поэтому чтобы не набивалась пыль во время работы кулеров, преобразователь планируется использовать в мастерской, установлено термореле, которое включит охлаждение только в случае перегрева радиатора до 36º С и более. Причем после падения температуры до заданных показателей, кулера опять отключатся.
Шаг № 6. Установка шунта
Устанавливаем шунт для 4кВт, как показано на фото.
Шаг № 7. Монтаж основной платы преобразователя, установка и прошивка контролера
Внизу корпуса смонтирована непосредственно плата частотника,
она идет на микроконтроллер pic 16F628А.
Шаг № 8. Модернизация преобразователя для регулировки частоты вращения двигателя
Такой конструкции частотного преобразователя достаточно для плавного пуска трехфазного электродвигателя и его эксплуатации в однофазной сети.
Если будет стоять задача регулировки оборотов двигателя, тогда его необходимо слегка усложнить, установив другой микроконтролер pic 16F648A,
кварц 20МГц,
два конденсатора для его обвязки 30PF,
и ручку для регулировки оборотов двигателя.
Стоить отметить, что стоимость деталей для частотного преобразователя выливается примерно в сумму 2 700 гривен или 6 700 рублей, если же приобрести прибор с такими же параметрами, но заводского изготовления, цена будет равняться порядка 7 000 гривен или 17 400 рублей.
Главное преимущество наличия частотного преобразователя в возможности подключения всех трехфазных электродвигателей до 4кВт, имеющихся в хозяйстве.
Трехфазный двигатель в однофазной сети: конденсаторы
Другим наиболее приемлемым способом подключения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть являются конденсаторы. Если у вас нет средств на приобретение дорогостоящего оборудования или вопрос упирается в единоразовое подключение одного электродвигателя, то целесообразно применить конденсаторы. Это совершенно просто сделать, воспользовавшись пошаговой инструкцией из нашей статьи.
Пошаговая инструкция применения конденсаторов для подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть
Шаг № 1. Расчет необходимой емкости конденсаторов
Начинать подключение электродвигателя нужно с подбора емкости конденсаторов. Рабочая емкость конденсаторов при соединении треугольником равняется отношению произведения величины силы тока и скалярного коэффициента 4 800 к номинальному напряжению.
В случае соединения звездой скалярный показатель равен 2 800.
Величина силы тока определяется как отношение мощности электродвигателя к произведению скалярного коэффициента 1,73, номинального напряжения U, коэффициента мощности cosφ и кпд η.
I=P/1,73Uηcosφ
Данные для вычисления силы тока указаны на шильдике каждого конкретного электродвигателя.
Емкость пускового конденсатора принимается в два — три раза большей рабочего конденсатора.
Шаг № 2. Схема подключения
Схема подключения трехфазных двигателей а однофазную сеть выглядит так.
Шаг№ 3. Соединение выводов
Сначала определяем количество выводов в брно электрической машины. Для соединения треугольником необходимо, чтобы их было шесть. Если выводов всего три. Нужно снять крышки электродвигателя и найти концы обмоток. После чего припаять к ним провода и вывести в брно. Воспользовавшись схемой соединить обмотки треугольником.
Шаг № 4. Применение пускового конденсатора
Если число оборотов электродвигателя превышает 1500 об/мин, то для пуска следует применить отдельный специальный конденсатор.
Простейшее включение в сеть пускового конденсатора производится при помощи нефиксирующейся кнопки. При автоматизации процесса применяют реле тока.
Электродвигатели мощностью до 0,5 кВт можно включать с помощью реле из холодильника, предварительно заменив контактную пластину и отключив защиту от нагрева. Чтобы избежать залипания ее можно сделать из графитовой щетки. Для двигателей от 0,5 до 1,1 кВт обычно перематывают реле проволокой большего диаметра, а если мощность двигателя выше указанной величины,
то можно сделать реле тока самостоятельно.
Шаг № 5. Соединение батареи конденсаторов необходимой емкости
Для двигателя мощностью 1,1 кВт достаточно конденсатора емкостью 80 мкф. В нашем случае применяем 4 штуки по 20 мкф. Соединям их в одно целое, спаяв перемычки. Они будут выполнять функцию запуска и дальнейшей работы.
Шаг № 6. Подключение питания
Подключаем питание, см фото. Обязательно следует тщательно подготовить конца проводов. Тогда при возникновении проблем, некачественное соединение, как причину, можно будет сразу исключить.
Шаг № 7. Подключение батареи конденсаторов
Подключаем непосредственно конденсаторы Двигатель готов к работе.
Еще одним способом подключения является включение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть без конденсаторов, при помощи двустронних ключей коммутации, активирование которых выполняется в определенно конкретный отрезок времени.
Трехфазный двигатель в однофазной сети без конденсаторов : схемы подключения
Принципиальная схема устройства
Столкнувшись с этой схемой на просторах интернета, человек очень обрадуется. Кстати, это решение впервые было опубликовано в далеком 1967 году.
Расходы небольшие, почему бы не попробовать и не создать прибор, обеспечивающий беспроблемное подключение асинхронного трехфазного двигателя в однофазную сеть. Но прежде чем вооружиться паяльником следует прочесть отзывы и комментарии.
Эта схема теоретически имеет право на жизнь, но на практике, в основном, не работает. Возможно, нужна более тщательная настройка. Сказать однозначно или дать гарантии нельзя. Большинство форумчан считает сборку такого прибора напрасной тратой времени, хотя некоторые утверждают обратное.
Из этого спора можно сделать следующие выводы:
- схема может работать на двигателе до 2,2 кВт и частотой вращения 1 500 об/мин;
- большая потеря мощности на валу электродвигателя;
- схема требует тщательной опции задающей цепи C1R7, которую нужно подстраивать таким образом, чтобы напряжение на конденсаторе открывало и закрывало ключ, по всей вероятности транзисторы ключа попали внерабочий режим, для этого необходимо заменить резистор R6 или один из R3R4;
- более надежными способами подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть являются конденсаторы или частотный преобразователь.
Схема была осовременнена в 1999 году. Для запуска трехфазного двигателя в однофазной сети без конденсаторов были отлажены две простейшие схемы.
Обе опробованы на электродвигателях мощностями от 0.5 до 2.2 кВт и показали довольно таки хорошие результаты (время запуска не многим больше, чем в трехфазном режиме).
В целях финансовой экономии можно подключить трехфазный двигатель по работающим современным схемам.
В данных схемах используются симисторы, которые управляются импульсами разной полярности, а также симметричный динистор, который образует управляющие сигналы в поток каждого полупериода питающего напряжения.
Схема №1 для низкооборотистых электродвигателей
Она предназначена для запуска электродвигателя с номинальной частотой оборотов, которая равна или меньше 1500 оборотов в минуту. Обмотки данных двигателей соединены в треугольник. Фазосдвигающим устройством в данной схеме является специальная цепочка.
Изменяя сопротивление, получаем на конденсаторе напряжение, которое сдвинуто относительно основного питающего напряжения на определенный угол.
Ключевым элементом в данной схеме является симметричный динистор. В момент достижения напряжения на конденсаторе уровня, при котором динистор совершит переключение, подключится заряженный конденсатор к выводу управления симистора.
В этом момент активируется силовой двунаправленный ключ.
Схема № 2 для высокооборотистых электрических машин
Она нужна для запуска электродвигателей с номинальной частотой вращения 3000 оборотов в минуту, а также для двигателей, которые работают на механизмы с немалым моментом сопротивления при запуске.
В данных случаях необходим больший пусковой момент. Именно поэтому была заменена схема соединения обмоток двигателя, которая создает максимальный пусковой момент. В данной схеме конденсаторы, сдвигающие фазы, заменены парой электронных ключей.
Первый ключ включен в систему последовательно с обмоткой фазы и образует в ней индуктивный сдвиг тока. Второй - присоединен параллельно обмотке фазы, и образует в ней опережающий емкостной сдвиг тока.
При данной схеме учитываются обмотки электродвигателей, которые смещены в пространстве на 120 электрических градусов относительно друг друга.
Наладка заключается в определении оптимального угла сдвига тока в фазных обмотках, при котором производится надежный запуск двигателя.
Данное действие можно произвести без использования специальных приборов.
Выполнение данного процесса производится следующим образом. Подача напряжения на двигатель производится пускателем ручного нажимного типа ПНВС-10, через центральный полюс которого присоединяется фазосдвигающая цепочка.
Контакты среднего полюса находятся в замыкании только лишь при зажатой кнопке пуска.
Нажав данную кнопку, путем вращения двигателя подстроечного сопротивления, подбирают нужный пусковой момент. Также поступают и при наладке других схем.
Пример эксплуатации асинхронного электродвигателя 380 В в бытовой сети 220 В без конденсаторов
Видео подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть без конденсаторов: без потери мощности
Подобрано для вас:
Широко применяемые на производствах электродвигатели асинхронные соединяют «треугольником» или «звездой». Первый тип в основном используют для моторов продолжительного пуска и работы. Совместное подключение применяют для пуска высокомощных электродвигателей. Подключение «звезда» используют в начале пуска, переходя затем на «треугольник». Применяется также схема подключения трехфазного электродвигателя на 220 вольт.
{ ArticleToC: enabled=yes }
Разновидностей моторов много, но для всех, главной характеристикой является напряжение, подаваемое на механизмы, и мощность самих двигателей.
При подключении к 220в на мотор действуют высокие пусковые токи, снижающие его срок эксплуатации. В промышленности редко используют соединение треугольником Мощные электродвигатели подключают «звездой».
Для перехода со схемы подключения электродвигателя 380 на 220 есть несколько вариантов, каждый из которых отличается преимуществами и недостатками.
Очень важно понимать, как подключается трехфазный электродвигатель к сети 220в. Чтобы трехфазный двигатель подключить к 220в, заметим, что у него есть шесть выводов, что соответствует трем обмоткам. При помощи тестера провода прозванивают, чтобы найти катушки. Их концы соединяем по два – получается соединение «треугольник» (и три конца).
Для начала, два конца сетевого провода (220 в) подключаем к любым двум концам нашего «треугольника». Оставшийся конец (оставшаяся пара скрученных проводов катушки) подсоединяется к концу конденсатора, а оставшийся провод конденсатора также соединяется с одним из концов сетевого провода и катушек.
От того, выберем мы один или другой, будет зависеть в какую сторону начнет вращаться двигатель. Проделав все указанные действия, запускаем двигатель, подав на него 220 в.
Электромотор должен заработать. Если этого не произошло, или он не вышел на требуемую мощность, необходимо вернуться на первый этап, чтобы поменять местами провода, т.е. переподключить обмотки.
Если при включении, мотор гудит, но не крутиться, требуется дополнительно установить (через кнопку) конденсатор. Он будет в момент пуска давать двигателю толчок, заставляя крутиться.
Видео: Как подключить электродвигатель с 380 на 220
Прозванивание, т.е. измерение сопротивления, проводится тестером. Если такой отсутствует, воспользоваться можно батарейкой и обычной лампой для фонарика: в цепь, последовательно с лампой, подсоединяют определяемые провода. Если концы одной обмотки найдены – лампа загорается.
Труднее гораздо найти определить начало и концы обмоток. Без вольтметра со стрелкой не обойтись.
Подсоединить потребуется к обмотке батарейку, а к другой — вольтметр.
Разрывая контакт провода с батарейкой, наблюдают, отклоняется ли стрелка и в какую сторону. Те же действия проводят с оставшимися обмотками, изменяя, если нужно, полярность. Добиваются чтобы отклонялась стрелка в ту же сторону, что при первом измерении.
Схема звезда-треугольник
В отечественных моторах часто «звезда» собрана уже, а треугольник требуется реализовать, т.е. подключить три фазы, а из оставшихся шести концов обмотки собрать звезду. Ниже дан чертеж, чтобы разобраться было легче.
Главным плюсом соединения трехфазной цепи звездой считают то, что мотор вырабатывает наибольшую мощность.
Тем не менее, подобное соединение «любят» любители, но не часто применяют на производствах, поскольку схема подключения сложная.
Чтобы она работала необходимо три пускателя:
К первому из них –К1 с одной стороны подключается обмотка статора, с другой – ток. Оставшиеся концы статора соединяют с пускателями К2 и К3, а затем для получения «треугольника» к фазам подключаются и обмотка с К2.
Подключив в фазу К3, незначительно укорачивают оставшиеся концы для получения схемы «звезда».
Важно: недопустимо одновременно включать К3 и К2, чтобы не произошло короткое замыкание, которое может приводить к отключению автомата мотора электрического. Во избежание этого, применяют электроблокировку. Работает это так: при включении одного из пускателей, другой отключается, т.е. его контакты размыкаются.
Как работает схема
При включении К1 с помощью реле времени включается К3. Мотор трехфазный, включенный по схеме «звезда» работает с большей мощностью, чем обычно. После некоторого времени, размыкаются контакты реле К3, но запускается К2. Теперь схема работы мотора — «треугольник», а мощность его становится меньше.
Когда требуется отключение питания, запускается К1. Схема повторяется при последующих циклах.
Очень сложное соединение требует навыков и не рекомендуется к реализации новичками.
Другие подключения электродвигателя
Схем несколько:
- Более часто, чем вариант описанный, применяется схема с конденсатором, который поможет значительно уменьшить мощность. Одни из контактов рабочего конденсатора подключается к нулю, второй – к третьему выходу мотора электрического. В результате имеем агрегат малой мощности (1,5 Вт). При большой мощности двигателя, в схему потребуется внесение пускового конденсатора. При однофазном подключении он просто компенсирует третий выход.
- Асинхронный мотор несложно соединить звездой или треугольником при переходе с 380в на 220. У таких моторов обмоток три. Чтобы изменить напряжение, необходимо выходы, идущие к вершинам соединений, поменять местами.
- При подключении электромоторов, важно тщательно изучить паспорта, сертификаты и инструкции, потому что в импортных моделях встречается часто «треугольник», адаптированный под наши 220В. Такие моторы при игнорировании этого и включении «звездой, просто сгорают. Если мощность более 3 кВт, к бытовой сети мотор нельзя. Чревато это коротким замыканием и даже выход из строя автомата УЗО.
Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть
Ротор, подключенного к трехфазной цепи трехфазного двигателя, вращается благодаря магнитному полю, создаваемом током, идущим в разное время по разным обмоткам. Но, при подключении такого двигателя к цепи однофазной, не возникает вращающий момент, который мог бы вращать ротор. Наиболее простым способом подключения двигателей трехфазных к однофазной цепи является подсоединение его третьего контакта через фазосдвигающий конденсатор.
Включенные в однофазную сеть такой мотор имеет такую же частоту вращения, как при работе от трехфазной сети. Но о мощности нельзя сказать этого: ее потери значительны и зависят они от емкости конденсатора фазосдвигающего, условия работы мотора, выбранной схемы подключения. Потери на ориентировочно достигают 30-50%.
Цепи могут быть двух — , трех-, шестифазными, но наиболее применяемыми являются трехфазные. Под трехфазной цепью понимают совокупность цепей электрических с одинаковой частотой синусоидальной ЭДС, которые отличаются по фазе, но создаются общим источником энергии.
Если нагрузка в фазах одинакова, цепь является симметричной. У трехфазных несимметричных цепей – она разная. Полная мощность складывается из активной мощности трехфазной цепи и реактивной.
Хотя большинство двигателей справляется с работой от однофазной сети, но хорошо работать могут не все. Лучше других в этом смысле двигатели асинхронные, которые рассчитаны на напряжение 380/220 В (первое — для звезды, второе – треугольника).
Это рабочее напряжение всегда указывают в паспорте и на прикрепленной к двигателю табличке. Также там указана схема подключения и варианты ее изменения.
Если присутствует «А», это свидетельствует о том, что использоваться может как схема «треугольник», так и «звезда». «Б» сообщает о том, что подключены обмотки «звездой» и не могут быть соединены по – другому.
Получится в результате должно: при разрыве контактов обмотки с батареей, электрический потенциал той же полярности (т.е. отклонение стрелки происходит в ту же сторону) должен появляться на двух оставшихся обмотках. Выводы начала (А1, В1, С1) и конца (А2, В2, С2) помечают и подсоединяют по схеме.
Использование магнитного пускателя
Применение схемы подключения электродвигателя 380 через пускатель хорошо тем, что пуск производить можно дистанционно. Преимущество пускателя перед рубильником (или другим устройством) в том, что пускатель можно разместить в шкафу, а в рабочую зону вынести элементы управления, напряжение и токи при этом минимальны, следовательно, провода подойдут меньшего сечения.
Помимо этого, подключение с использованием пускателя обеспечивает безопасность в случае, если «пропадает» напряжение, поскольку при этом происходит размыкание силовых контактов, когда же напряжение вновь появится, пускатель без нажатия пусковой кнопки его не подаст на оборудование.
Схема подключения пускателя асинхронного двигателя электрического 380в:
На контактах 1,2,3 и пусковой кнопке 1 (разомкнутой) напряжение присутствует в начальный момент. Затем оно подается через замкнутые контакты этой кнопки (при нажатии на «Пуск») на контакты пускателя К2 катушки, замыкая ее. Катушкой создается магнитное поле, сердечник притягивается, контакты пускателя замыкаются, приводя в движение мотор.
Одновременно с этим происходит замыкание контакта NO, с которого подается фаза на катушку через кнопку «Стоп». Получается, что, когда отпускают кнопку «Пуск», цепь катушки остается замкнутой, как и силовые контакты.
Нажав «Стоп», цепь разрывают, возвращая размыкая силовые контакты. С питающих двигатель проводников и NO исчезает напряжение.
Видео: Подключение асинхронного двигателя. Определение типа двигателя.
В жизни бывают ситуации, когда нужно запустить 3-х фазный асинхронный электродвигатель от бытовой сети. Проблема в том, что в вашем распоряжении только одна фаза и «ноль».
Что делать в такой ситуации? Можно ли подключить мотор с тремя фазами к однофазной сети?
Если с умом подойти к работе, все реально. Главное - знать основные схемы и их особенности.
Конструктивные особенности
Перед тем как приступать к работе, разберитесь с конструкцией АД (асинхронный двигатель).
Устройство состоит из двух элементов - ротора (подвижная часть) и статора (неподвижный узел).
Статор имеет специальные пазы (углубления), в которые и укладывается обмотка, распределенная таким образом, чтобы угловое расстояние составляло 120 градусов.
Обмотки устройства создают одно или несколько пар полюсов, от числа которых зависит частота, с которой может вращаться ротор, а также другие параметры электродвигателя - КПД, мощность и другие параметры.
При включении асинхронного мотора в сеть с тремя фазами, по обмоткам в различные временные промежутки протекает ток.
Создается магнитное поле, взаимодействующее с роторной обмоткой и заставляющее его вращаться.
Другими словами, появляется усилие, прокручивающее ротор в различные временные промежутки.
Если подключить АД в сеть с одной фазой (без выполнения подготовительных работ), ток появится только в одной обмотке.
Создаваемого момента будет недостаточно, чтобы сместить ротор и поддерживать его вращение.
Вот почему в большинстве случаев требуется применение пусковых и рабочих конденсаторов, обеспечивающих работу трехфазного мотора. Но существуют и другие варианты.
Как подключить электродвигатель с 380 на 220В без конденсатора?
Как отмечалось выше, для пуска ЭД с короткозамкнутым ротором от сети с одной фазой чаще всего применяется конденсатор.
Именно он обеспечивает пуск устройства в первый момент времени после подачи однофазного тока. При этом емкость пускового устройства должна в три раза превышать этот же параметр для рабочей емкости.
Для АД, имеющих мощность до 3-х киловатт и применяемых в домашних условиях, цена на пусковые конденсаторы высока и порой соизмерима со стоимостью самого мотора.
Следовательно, многие все чаще избегают емкостей, применяемых только в момент пуска.
По-другому обстоит ситуация с рабочими конденсаторами, использование которых позволяет загрузить мотор на 80-85 процентов его мощности. В случае их отсутствия показатель мощности может упасть до 50 процентов.
Тем не менее, бесконденсаторный пуск 3-х фазного мотора от однофазной сети возможен, благодаря применению двунаправленных ключей, срабатывающих на короткие промежутки времени.
Требуемый момент вращения обеспечивается за счет смещения фазных токов в обмотках АД.
Сегодня популярны две схемы, подходящие для моторов с мощностью до 2,2 кВт.
Интересно, что время пуска АД от однофазной сети ненамного ниже, чем в привычном режиме.
Основные элементы схемы - симисторы и симметричный динистры. Первые управляются разнополярными импульсами, а второй - сигналами, поступающими от полупериода питающего напряжения.
Схема №1.
Подходит для электродвигателей на 380 Вольт, имеющих частоту вращения до 1 500 об/минуту с обмотками, подключенными по схеме треугольника.
В роли фазосдвигающего устройства выступает RC-цепь. Меняя сопротивление R2, удается добиться на емкости напряжения, смещенного на определенный угол (относительно напряжения бытовой сети).
Выполнение главной задачи берет на себя симметричный динистор VS2, который в определенный момент времени подключает заряженную емкость к симистору и активирует этот ключ.
Схема №2.
Подойдет для электродвигателей, имеющих частоту вращения до 3000 об/минуту и для АД, отличающихся повышенным сопротивлением в момент пуска.
Для таких моторов требуется больший пусковой ток, поэтому более актуальной является схема разомкнутой звезды.
Особенность - применение двух электронных ключей, замещающих фазосдвигающие конденсаторы. В процессе наладки важно обеспечить требуемый угол сдвига в фазных обмотках.
Делается это следующим образом:
- Напряжение на электродвигатель подается через ручной пускатель (его необходимо подключить заранее).
- После нажатия на кнопку требуется подобрать момент пуска с помощью резистора R
При реализации рассмотренных схем стоит учесть ряд особенностей:
- Для эксперимента применялись безрадиаторные симисторы (типы ТС-2-25 и ТС-2-10), которые отлично себя проявили. Если использовать симисторы на корпусе из пластмассы (импортного производства), без радиаторов не обойтись.
- Симметричный динистор типа DB3 может быть заменен на KP Несмотря на тот факт, что KP1125 сделан в России, он надежен и имеет меньше переключающее напряжение. Главный недостаток - дефицитность этого динистора.
Как подключить через конденсаторы
Для начала определитесь, какая схема собрана на ЭД. Для этого откройте крышку-барно, куда выводятся клеммы АД, и посмотрите, сколько проводов выходит из устройства (чаще всего их шесть).
Обозначения имеют следующий вид: С1-С3 - начала обмотки, а С4-С6 - ее концы. Если между собой объединяются начала или концы обмоток, это «звезда».
Сложнее всего обстоят дела, если с корпуса просто выходит шесть проводов. В таком случае нужно искать на них соответствующие обозначения (С1-С6).
Чтобы реализовать схему подключения трехфазного ЭД к однофазной сети, требуются конденсаторы двух видов - пусковые и рабочие.
Первые применяются для пуска электродвигателя в первый момент. Как только ротор раскручивается до нужного числа оборотов, пусковая емкость исключатся из схемы.
Если этого не происходит, возможные серьезные последствия вплоть до повреждения мотора.
Главную функцию берут на себя рабочие конденсаторы. Здесь стоит учесть следующие моменты:
- Рабочие конденсаторы подключаются параллельно;
- Номинальное напряжение должно быть не меньше 300 Вольт;
- Емкость рабочих емкостей подбирается с учетом 7 мкФ на 100 Вт;
- Желательно, чтобы тип рабочего и пускового конденсатора был идентичным. Популярные варианты - МБГП, МПГО, КБП и прочие.
Если учитывать эти правила, можно продлить работу конденсаторов и электродвигателя в целом.
Расчет емкости должен производиться с учетом номинальной мощности ЭД. Если мотор будет недогружен, неизбежен перегрев, и тогда емкость рабочего конденсатора придется уменьшать.
Если выбрать конденсатор с емкостью меньше допустимой, то КПД электромотора будет низким.
Помните, что даже после отключения схемы на конденсаторах сохраняется напряжение, поэтому перед началом работы стоит производить разрядку устройства.
Также учтите, что подключение электродвигателя мощностью от 3 кВт и более к обычной проводке запрещено, ведь это может привести к отключению или перегоранию пробок. Кроме того, высок риск оплавления изоляции.
Чтобы подключить ЭД 380 на 220В с помощью конденсаторов, действуйте следующим образом:
- Соедините емкости между собой (как упоминалось выше, соединение должно быть параллельным).
- Подключите детали двумя проводами к ЭД и источнику переменного однофазного напряжения.
- Включайте двигатель. Это делается для того, чтобы проверить направление вращения устройства. Если ротор движется в нужном направлении, каких-либо дополнительных манипуляций производить не нужно. В ином случае провода, подключенные к обмотке, стоит поменять местами.
С конденсатором дополнительная упрощенная — для схемы звезда.
С конденсатором дополнительная упрощенная — для схемы треугольник.
Как подключить с реверсом
В жизни бывают ситуации, когда требуется изменить направление вращения мотора. Это возможно и для трехфазных ЭД, применяемых в бытовой сети с одной фазой и нулем.
Для решения задачи требуется один вывод конденсатора подключать к отдельной обмотке без возможности разрыва, а второй - с возможностью переброса с «нулевой» на «фазную» обмотку.
Для реализации схемы можно использовать переключатель с двумя положениями.
К крайним выводам подпаиваются провода от «нуля» и «фазы», а к центральному - провод от конденсатора.
Как подключить по схеме «звезда-треугольник» (с тремя проводами)
В большей части в ЭД отечественного производства уже собрана схема звезды. Все, что требуется - пересобрать треугольник.
Главным достоинством соединения «звезда/треугольник» является тот факт, что двигатель выдает максимальную мощность.
Несмотря на это, в производстве такая схема применяется редко из-за сложности реализации.
Чтобы подключить мотор и сделать схему работоспособной, требуется три пускателя.
К первому (К1) подключается ток, а к другому - обмотка статора. Оставшиеся концы подключаются к пускателям К3 и К2.
Когда к фазе подключается пускатель К3, остальные концы укорачиваются, и схема преобразуется в «звезду».
Учтите, что одновременное включение К2 и К3 запрещено из-за риска короткого замыкания или выбиванию АВ, питающего ЭД.
Чтобы избежать проблем, предусмотрена специальная блокировка, подразумевающая отключение одного пускателя при включении другого.
Принцип работы схемы прост:
- При включении в сеть первого пускателя, запускается реле времени и подает напряжение на третий пускатель.
- Двигатель начинает работу по схеме «звезда» и начинает работать с большей мощностью.
- Через какое-то время реле размыкает контакты К3 и подключает К2. При этом электродвигатель работает по схеме «треугольник» со сниженной мощностью. Когда требуется отключить питание, включается К1.
Итоги
Как видно из статьи, подключить электродвигатель трехфазного тока в однофазную сеть без потери мощности реально. При этом для домашних условий наиболее простым и доступным является вариант с применением пускового конденсатора.
Как известно, при включении трёхфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть, по распространенным конденсаторным схемам: "треугольник", или "звезда", мощность двигателя используется только наполовину (в зависимости от применяемого двигателя).
Кроме того, затруднён запуск двигателя под нагрузкой.
В предлагаемой статье описан метод подключения двигателя без потери мощности.
В различных любительских электромеханических станках и приспособлениях чаще всего используются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. К сожалению, трехфазная сеть в быту — явление крайне редкое, поэтому для их питания от обычной электрической сети любители применяют фазосдвигающий конденсатор, что не позволяет в полном объеме реализовать мощность и пусковые характеристики двигателя. Существующие же тринисторные "фазосдвигающие" устройства еще в большей степени снижают мощность на валу двигателей.
Вариант схемы устройства запуска трехфазного электродвигателя без потери мощности приведен на рис. 1 .
Обмотки двигателя 220/380 В соединены треугольником, а конденсатор С1 включен, как обычно, параллельно одной из них. Конденсатору "помогает" дроссель L1, включенный параллельно другой обмотке. При определенном соотношении емкости конденсатора С1, индуктивности дросселя L1 и мощности нагрузки можно получить сдвиг фаз между напряжениями на трех ветвях нагрузки, равный точно 120°.
На рис. 2
приведена векторная диаграмма напряжений для устройства, представленного на рис. 1, при чисто активной нагрузке R в каждой ветви. Линейный ток Iл в векторном виде равен разности токов Iз и Ia, а по абсолютному значению соответствует величине Iф√3, где Iф=I1=I2=I3=Uл/R — фазный ток нагрузки, Uл=U1=U2=U3=220 В — линейное напряжение сети.
К конденсатору С1 приложено напряжение Uc1=U2, ток через него равен Ic1 и по фазе опережает напряжение на 90°.
Аналогично к дросселю L1 приложено напряжение UL1=U3, ток через него IL1 отстает от напряжения на 90°.
При равенстве абсолютных величин токов Ic1 и IL1 их векторная разность при правильном выборе емкости и индуктивности может быть равной Iл.
Сдвиг фаз между токами Ic1 и IL1 составляет 60°, поэтому треугольник из векторов Iл, Iс1 и IL1 — равносторонний, а их абсолютная величина составляет Iс1=IL1=Iл=Iф√3. В свою очередь, фазный ток нагрузки Iф=Р/ЗUL, где Р — суммарная мощность нагрузки.
Иными словами, если емкость конденсатора С1 и индуктивность дросселя L1 выбрать такими, чтобы при поступлении на них напряжения 220 В ток через них был бы равен Ic1=IL1=P/(√3⋅Uл)=P/380, показанная на рис. 1 цепь L1C1 обеспечит на нагрузке трехфазное напряжение с точным соблюдением сдвига фаз.
Таблица 1
| P, Вт | IC1=IL1, A | C1, мкФ | L1, Гн |
|---|---|---|---|
| 100 | 0.26 | 3.8 | 2.66 |
| 200 | 0.53 | 7.6 | 1.33 |
| 300 | 0.79 | 11.4 | 0.89 |
| 400 | 1.05 | 15.2 | 0.67 |
| 500 | 1.32 | 19.0 | 0.53 |
| 600 | 1.58 | 22.9 | 0.44 |
| 700 | 1.84 | 26.7 | 0.38 |
| 800 | 2.11 | 30.5 | 0.33 |
| 900 | 2.37 | 34.3 | 0.30 |
| 1000 | 2.63 | 38.1 | 0.27 |
| 1100 | 2.89 | 41.9 | 0.24 |
| 1200 | 3.16 | 45.7 | 0.22 |
| 1300 | 3.42 | 49.5 | 0.20 |
| 1400 | 3.68 | 53.3 | 0.19 |
| 1500 | 3.95 | 57.1 | 0.18 |
В табл. 1 приведены значения тока Ic1=IL1. емкости конденсатора С1 и индуктивности дросселя L1 для различных величин полной мощности чисто активной нагрузки.
Реальная нагрузка в виде электродвигателя имеет значительную индуктивную составляющую. В результате линейный ток отстает по фазе от тока активной нагрузки на некоторый угол ф порядка 20...40°.
На шильдиках электродвигателей обычно указывают не угол, а его косинус — широко известный cosφ, равный отношению активной составляющей линейного тока к его полному значению.
Индуктивную составляющую тока, протекающего через нагрузку устройства, показанного на рис. 1 , можно представить в виде токов, проходящих через некоторые катушки индуктивности Lн, подключенные параллельно активным сопротивлениям нагрузки (рис. 3,а) , или, что эквивалентно, параллельно С1, L1 и сетевым проводам.
Из рис. 3,б видно, что поскольку ток через индуктивность противофазен току через емкость, катушки индуктивности LH уменьшают ток через емкостную ветвь фазосдвигающей цепи и увеличивают через индуктивную. Поэтому для сохранения фазы напряжения на выходе фазосдвигающей цепи ток через конденсатор С1 необходимо увеличить и через катушку уменьшить
Векторная диаграмма для нагрузки с индуктивной составляющей усложняется. Ее фрагмент, позволяющий произвести необходимые расчеты, приведен на рис. 4
.
Полный линейный ток Iл разложен здесь на две составляющие: активную Iлcosφ и реактивную Iлsinφ.
В результате решения системы уравнений для определения необходимых значений токов через конденсатор С1 и катушку L1:
IC1sin30° + IL1sin30° = Iлcosφ, IC1cos30° - IL1cos30° = Iлsinφ, 
получаем следующие значения этих токов:
IC1 = 2/√3⋅Iлsin(φ+60°), IL1 = 2/√3⋅Iлcos(φ+30°).
При чисто активной нагрузке (φ=0) формулы дают ранее полученный результат Ic1=IL1=Iл.
На рис. 5 приведены зависимости отношений токов Ic1 и IL1 к Iл от cosφ, рассчитанные по этим формулам Для (cosφ = √3/2 = 0,87) ток конденсатора С1 максимален и равен 2/√3Iл = 1.15Iл, а ток дросселя L1 вдвое меньше.
Этими же соотношениями с хорошей степенью точности можно пользоваться для типовых значений cosφ, равных 0,85...0,9.
Таблица 2
| P, Вт | IC1, A | IL1, A | C1, мкФ | L1, Гн |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 0.35 | 0.18 | 5.1 | 3.99 |
| 200 | 0.70 | 0.35 | 10.2 | 2.00 |
| 300 | 1.05 | 0.53 | 15.2 | 1.33 |
| 400 | 1.40 | 0.70 | 20.3 | 1.00 |
| 500 | 1.75 | 0.88 | 25.4 | 0.80 |
| 600 | 2.11 | 1.05 | 30.5 | 0.67 |
| 700 | 2.46 | 1.23 | 35.6 | 0.57 |
| 800 | 2.81 | 1.40 | 40.6 | 0.50 |
| 900 | 3.16 | 1.58 | 45.7 | 0.44 |
| 1000 | 3.51 | 1.75 | 50.8 | 0.40 |
| 1100 | 3.86 | 1.93 | 55.9 | 0.36 |
| 1200 | 4.21 | 2.11 | 61.0 | 0.33 |
| 1300 | 4.56 | 2.28 | 66.0 | 0.31 |
| 1400 | 4.91 | 2.46 | 71.1 | 0.29 |
| 1500 | 5.26 | 2.63 | 76.2 | 0.27 |
В табл. 2 приведены значения токов IC1, IL1, протекающих через конденсатор С1 и дроссель L1 при различных величинах полной мощности нагрузки, имеющей указанное выше значение cosφ = √3/2.
Для такой фазосдвигающей цепи используют конденсаторы МБГО, МБГП, МБГТ, К42-4 на рабочее напряжение не менее 600 В или МБГЧ, К42-19 на напряжение не менее 250 В.
Дроссель проще всего изготовить из трансформатора питания стержневой конструкции от старого лампового телевизора. Ток холостого хода первичной обмотки такого трансформатора при напряжении 220 В обычно не превышает 100 мА и имеет нелинейную зависимость от приложенного напряжения.
Если же в магнитопровод ввести зазор порядка 0,2...1 мм, ток существенно возрастет, а зависимость его от напряжения станет линейной.
Сетевые обмотки трансформаторов ТС могут быть соединены так, что номинальное напряжение на них составит 220 В (перемычка между выводами 2 и 2"), 237 В (перемычка между выводами 2 и 3") или 254 В (перемычка между выводами 3 и 3"). Сетевое напряжение чаще всего подают на выводы 1 и 1". В зависимости от вида соединения меняются индуктивность и ток обмотки.
В табл. 3 приведены значения тока в первичной обмотке трансформатора ТС-200-2 при подаче на нее напряжения 220 В при различных зазорах в магнитопроводе и разном включении секций обмоток.
Сопоставление данных табл. 3 и 2 позволяет сделать вывод, что указанный трансформатор можно установить в фазосдвигающую цепь двигателя с мощностью примерно от 300 до 800 Вт и, подбирая зазор и схему включения обмоток, получить необходимую величину тока.
Индуктивность изменяется также в зависимости от синфазного или противофазного соединения сетевой и низковольтных (например, накальных) обмоток трансформатора.
Максимальный ток может несколько превышать номинальный ток в рабочем режиме. В этом случае для облегчения теплового режима целесообразно снять с трансформатора все вторичные обмотки, часть низковольтных обмоток можно использовать для питания цепей автоматики устройства, в котором работает электродвигатель.
Таблица 3
| Зазор в магнитопроводе, мм |
Ток в сетевой обмотке, A, при соединении выводов на напряжение, В |
||
|---|---|---|---|
| 220 | 237 | 254 | |
| 0.2 | 0.63 | 0.54 | 0.46 |
| 0.5 | 1.26 | 1.06 | 0.93 |
| 1 | - | 2.05 | 1.75 |
В табл. 4 приведены номинальные величины токов первичных обмоток трансформаторов различных телевизоров и ориентировочные значения мощности двигателя, с которыми их целесообразно использовать фазосдвигающую LC-цепь следует рассчитывать для максимально возможной нагрузки электродвигателя.
Таблица 4
| Трансформатор | Номинальный ток, A |
Мощность двигателя, Вт |
|---|---|---|
| ТС-360М | 1.8 | 600...1500 |
| ТС-330К-1 | 1.6 | 500...1350 |
| СТ-320 | 1.6 | 500...1350 |
| СТ-310 | 1.5 | 470...1250 |
| ТСА-270-1, ТСА-270-2, ТСА-270-3 |
1.25 | 400...1250 |
| ТС-250, ТС-250-1, ТС-250-2, ТС-250-2М, ТС-250-2П |
1.1 | 350...900 |
| ТС-200К | 1 | 330...850 |
| ТС-200-2 | 0.95 | 300...800 |
| ТС-180, ТС-180-2, ТС-180-4, ТС-180-2В |
0.87 | 275...700 |
При меньшей нагрузке необходимый сдвиг фаз уже не будет выдерживаться, но пусковые характеристики по сравнению с использованием одного конденсатора улучшатся.
Экспериментальная проверка проводилась как с чисто активной нагрузкой, так и с электродвигателем.
Функции активной нагрузки выполняли по две параллельно соединенных лампы накаливания мощностью 60 и 75 Вт, включенные в каждую нагрузочную цепь устройства (см рис. 1) , что соответствовало общей мощности 400 Вт В соответствии с табл. 1 емкость конденсатора С1 составляла 15 мкф Зазор в магнитопроводе трансформатора ТС-200-2 (0,5 мм) и схема соединения обмоток (на 237 В) были выбраны из соображений обеспечения необходимого тока 1,05 А.
Измеренные на нагрузочных цепях напряжения U1, U2, U3 отличались друг от друга на 2...3 В, что подтверждало высокую симметрию трехфазного напряжения.
Эксперименты проводились также с трехфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором АОЛ22-43Ф мощностью 400 Вт. Он работал с конденсатором С1 емкостью 20 мкф (кстати, такой же, как и при работе двигателя только с одним фазосдвигающим конденсатором) и с трансформатором, зазор и соединение обмоток которого выбраны из условия получения тока 0,7 А.
В результате удалось быстро запустить двигатель без пускового конденсатора и заметно увеличить крутящий момент, ощущаемый при торможении шкива на валу двигателя.
К сожалению, провести более объективную проверку затруднительно, поскольку в любительских условиях практически невозможно обеспечить нормированную механическую нагрузку на двигатель.
Следует помнить, что фазосдвигающая цепь — это последовательный колебательный контур, настроенный на частоту 50 Гц (для варианта чисто активной нагрузки), и без нагрузки подключать к сети эту цепь нельзя.
