Нередко возникает необходимость в домашнем хозяйстве или при проведении ремонтных работ произвести подключение трехфазного электродвигателя в сеть 220 Вольт. Эти устройства работают от Но, как известно, в большинстве домов питающая сеть имеет лишь 220В. Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220В? Узнаем об этом из нашей статьи.
Как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть
Рассмотрим пример со швейной машиной. Проблем на фабрике с подключением, конечно, не возникнет. Но для работы в однофазной сети нужно электродвигатель слегка подправить. Например, изменить схему подключения обмоток с формы звезды на треугольник. Конечно, нужно придерживаться полярности. Благодаря такой переделке, удастся подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220В.
Мощность мотора швейной машины составляет 0,4 кВт. Если можно приобрести пусковые металлобумажные конденсаторы МБТТ, МБГО или МБГО с 50 или 100 мкФ емкостью и рабочим напряжением от 450 до 600, то проблем с пуском не будет. Однако стоить они могут слишком дорого. Поэтому лучше поискать альтернативные «дешевые» варианты решения проблемы.
Таким может стать кратковременное подключение дополнительного электролитического конденсатора. Он должен работать всего две-три секунды, не более. Ведь его работа необходима лишь для запуска электродвигателя. Тогда последний будет функционировать в двухфазном режиме и терять до половины мощности. Запас ее, впрочем, можно предусмотреть. Кстати, такая же потеря мощности будет наблюдаться и при работе с фазосдвигающим конденсатором.
Недостаток метода и решение проблемы
Многим известно, что в сети переменного тока электролитический конденсатор очень быстро разогревается. Электролит в нем вскипает и взрывается. Практика показала, что это может произойти за период от десяти до пятнадцати секунд. Но если этот конденсатор включить лишь на полторы секунды, используя небольшое сопротивление, то устройство не повредится, так как времени для разогрева у него попросту не будет.
В стиральных машинах для кратковременности используется кнопка ПНВС. Она трехконтактная. Два из них имеют фиксацию, а один обходится без нее. За счет последнего контакта конденсатор включается и перестает действовать после прекращения нажатия.
Напряжение на электролитических конденсаторах должно быть не меньше 450В. Поэтому емкость можно набрать из нескольких конденсаторов, помещенных в защитную коробку. Такая схема подключения на практике доказала свою жизнеспособность. Правда, опыты проводились лишь с мощность которых составляла менее одного кВт. Для более мощных моторов, скорее всего, потребуется включение с конденсатором небольшого резистора с ограничением тока и необходимой рассеивающей мощностью.
Второй способ
Рассмотрим, как подключается асинхронный с короткозамкнутым ротором трехфазный электродвигатель в однофазной сети.
На практике даже при наилучшем выборе емкости фазосдвигающего конденсатора вращающий момент не будет выше тридцати пяти процентов номинального. Это получается из-за того, что протекающий по одной обмотке ток, сдвинут по фазе относительно других обмоток. Поэтому в магнитном поле статора создается еще одна составляющая, помимо той, что вращает ротор в необходимом направлении.
Образованная компонента же вращается в противоположную сторону и тормозит ротор, сокращая момент на валу и тратя энергию, нагревая обычные и магнитные провода мотора. Но если отключить обмотку, то вращающий момент увеличится до сорока одного процента. А если изменить в ней направление тока и снова подключить, то он увеличится еще больше и может составить до пятидесяти восьми процентов.
Как еще улучшить процесс
Такая оптимизация процесса возможна не только благодаря смене направления вращения компоненты. Получается еще и компенсация полей других обмоток, которые совпадают в направлении и не участвуют в роторном вращении. Пуск двигателя улучшится и при использовании двух фазосдвигающих конденсаторов.
Их емкости должны быть одинаковы. Такие показатели рассчитываются по специальной формуле. Они проверяются путем измерения напряжения на обмотках и должны показать примерно одинаковые результаты.
Равные напряжения можно встречно параллельно соединить штриховой линией.
Как подключить трехфазный двигатель в сеть 220 Вольт
Радиолюбителям часто приходится использовать рассматриваемые моторы. Поэтому о том, как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220В, им знать крайне необходимо. Уже известно, что для этого совсем необязательно иметь трехфазную сеть. Лучше подключить третью обмотку посредством фазосдвигающего конденсатора.
Для нормальной работы двигателя меняют, учитывая количество оборотов. На практике это условие выполнить очень трудно. Из положения выходят двухступенчатым путем: двигатель включают с пусковой емкостью и оставляют при этом рабочую. В ручном режиме он переключается на рабочую.
Конденсатор используется только бумажного типа, а его рабочее напряжение должно быть больше в полтора раза, чем напряжение сети. Схема реверсирования двигателя с конденсаторным пуском довольно проста. При срабатывании переключателя мотор изменяет направление вращения. Но нужно знать особенности эксплуатации таких двигателей. Если по обмотке устройство работает вхолостую, ток будет протекать от двадцати до сорока процентов больше номинального. Поэтому при функционировании с нагрузкой рабочая емкость должна быть уменьшена. Если мотор перегрузится, он отключится, и для нового запуска потребуется опять включать конденсатор пуска.
Подключить электродвигатель в сеть 220В можно любой, даже трехфазный. Однако некоторые из них могут работать плохо. Примером является двойная клетка короткозамкнутого ротора МА. Но если схема включения выполнена правильно, и грамотно подобраны необходимые параметры конденсаторов, рабочий процесс будет отличным. Например, удачными вариантами являются асинхронные моторы А, АО2, АПН, АО, АОЛ и УАД.
Минусы трех способов подключения
Недостатками вышеописанных путей является следующее:
Четвертый способ
Исключить эти недостатки можно, используя следующий способ. Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220В?
В трехфазном напряжении каждая кривая сдвинута на треть по сравнению с другой.
Так как частота сети составляет пятьдесят герц, период будет равен двадцати микросекундам. Тогда его треть составит 6,666… микросекунд. Возьмем синусоидальное напряжение однофазное на 220В и 50 Герц. Если пропустить его через схему задержки на треть периода, получится сдвинутое напряжение, которое будет по амплитуде и частоте равно первоначальному. Если и его пропустить через такую же схему задержки, то получится сдвинутое напряжение еще на треть периода.
Не знаете, как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть? Схема должна быть изучена вами максимально подробно. А выглядит она следующим образом.
В механизм входит БП и плюсовой полярности на трансформаторе. Блок питания состоит из второй обмотки трансформатора, выпрямительного моста и стабилизатора. Генератор собран в третьей обмотке трансформатора, резисторе и выпрямителе на диодах. Стабилитрон защищает входы детали от случайного увеличения выше допустимого напряжения, то есть более двенадцати Вольт. В детали находится формирователь прямоугольных импульсов. На выходе подаются прямоугольные импульсы в пятьдесят Герц плюсовой полярности.
При трансформации могут быть применены три однофазных или специальные с сердечником в форме стержней. Соединяться отдельные элементы должны по схеме «звезда-звезда».
Заключение
Таким образом, решение вопроса, как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220В, возможно несколькими путями. Какой-то из них реализовать сложнее, но при этом процесс будет проходить лучше. Другие способы проще, но и не лишены недостатков.
Среди разных методов пуска трехфазных электродвигателей в однофазную сеть, более обычный базируется на подключении третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор. Нужная мощность развиваемая движком в данном случае составляет 50…60% от его мощности в трехфазном включении. Не все трехфазные электродвигатели, однако, хорошо работают при подключении к однофазной сети. Среди таких электродвигателей можно выделить, к примеру, с двойной секцией короткозамкнутого ротора серии МА. В связи с этим при выборе трехфазных электродвигателей для работы в однофазной сети следует дать предпочтение движкам серий А, АО, АО2, АПН, УАД и др.
Для обычной работы электродвигателя с конденсаторным запуском нужно, чтоб емкость применяемого конденсатора изменялась зависимо от числа оборотов. На практике это условие выполнить достаточно трудно, потому употребляют двухступенчатое управление движком. При пуске мотора подключают два конденсатора, а после разгона один конденсатор отключают и оставляют только рабочий конденсатор.
1.2. Расчет характеристик и частей электродвигателя.
Если, к примеру, в паспорте электродвигателя обозначено напряжение его питания 220/380, то движок включают в однофазную сеть по схеме, представленной на рис. 1
Схема включения трехфазного электродвигателя в сеть 220 В
С р – рабочий конденсатор;
С п – пусковой конденсатор;
П1 – пакетный выключатель
После включения пакетного выключателя П1 замыкаются контакты П1.1 и П1.2, после чего нужно сразу надавить кнопку “Разгон”. После набора оборотов кнопка отпускается. Реверсирование электродвигателя осуществляется методом переключения фазы на его обмотке переключателем SA1.
Емкость рабочего конденсатора Ср в случае соединения обмоток мотора в “ треугольник” определяется по формуле:
, где
U -напряжение в сети, В
А в случае соединения обмоток мотора в “звезду” определяется по формуле:
, где
Ср – емкость рабочего конденсатора в мкФ;
I – потребляемый электродвигателем ток в А;
U -напряжение в сети, В
Потребляемый электродвигателем ток в выше приведенных формулах, при известной мощности электродвигателя, можно вычислить из последующего выражения:
, где
Р – мощность мотора в Вт, обозначенная в его паспорте;
h – КПД;
cos j – коэффициент мощности;
U -напряжение в сети, В
Емкость пускового конденсатора Сп выбирают в 2..2,5 раза больше емкости рабочего конденсатора. Эти конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение в 1,5 раза больше напряжения сети. Для сети 220 В лучше использовать конденсаторы типа МБГО, МБПГ, МБГЧ с рабочим напряжением 500 В и выше. При условии краткосрочного включения в качестве пусковых конденсаторов можно использовать и электролитические конденсаторы типа К50-3, ЭГЦ-М, КЭ-2 с рабочим напряжением более 450 В. Для большей надежности электролитические конденсаторы соединяют поочередно, соединяя меж собой их минусовые выводы, и шунтируют диодами (рис. 2)
Схема соединения электролитических конденсаторов для использования их в качестве пусковых конденсаторов.
Общая емкость соединенных конденсаторов составит (С1+С2)/2.
На практике величину емкостей рабочих и пусковых конденсаторов выбирают зависимо от мощности мотора по табл. 1
Таблица 1. Значение емкостей рабочих и пусковых конденсаторов трехфазного электродвигателя зависимо от его мощности при включении в сеть 220 В.
Необходимо подчеркнуть, что у электродвигателя с конденсаторным запуском в режиме холостого хода по обмотке, питаемой через конденсатор, протекает ток на 20…30 % превосходящий номинальный. В связи с этим, если движок нередко используется в недогруженном режиме либо вхолостую, то в данном случае емкость конденсатора Ср следует уменьшить. Может случиться, что во время перегрузки электродвигатель тормознул, тогда для его пуска опять подключают пусковой конденсатор, сняв нагрузку полностью либо снизив ее до минимума.
Емкость пускового конденсатора Сп можно уменьшить при пуске электродвигателей на холостом ходу либо с маленькой нагрузкой. Для включения, к примеру, электродвигателя АО2 мощностью 2,2 кВт на 1420 об/мин можно использовать рабочий конденсатор емкостью 230 мкФ, а пусковой – 150 мкФ. В данном случае электродвигатель уверенно запускается при маленький нагрузке на валу.
1.3. Переносной универсальный блок для запуска трехфазных электродвигателей мощностью около 0,5 кВт от сети 220 В .
Для пуска электродвигателей разных серий, мощностью около 0,5 кВт, от однофазной сети без реверсирования, можно собрать переносной универсальный пусковой блок (рис. 3)
Схема переносного универсального блока для запуска трехфазных электродвигателей мощностью около 0,5 кВт от сети 220 В без реверса.
При нажатии на кнопку SB1 срабатывает магнитный пускатель КМ1 (переключатель SA1 замкнут) и собственной контактной системой КМ 1.1, КМ 1.2 подключает электродвигатель М1 к сети 220 В. Сразу с этим 3-я контактная группа КМ 1.3 замыкает кнопку SB1. После полного разгона мотора переключателем SA1 отключают пусковой конденсатор С1. Остановка мотора осуществляется нажатием на кнопку SB2.
1.3.1. Детали.
В устройстве используется электродвигатель А471А4 (АО2-21-4) мощностью 0,55 кВт на 1420 об/мин и магнитный пускатель типа ПМЛ, рассчитанный на переменный ток напряжением 220 В. Кнопки SB1 и SB2 – спаренные типа ПКЕ612. В качестве тумблера SA1 используется переключатель Т2-1. В устройстве постоянный резистор R1 – проволочный, типа ПЭ-20, а резистор R2 типа МЛТ-2. Конденсаторы С1 и С2 типа МБГЧ на напряжение 400 В. Конденсатор С2 составлен из параллельно соединенных конденсаторов по 20 мкФ 400 В. Лампа HL1 типа КМ-24 и 100 мА.
Пусковое устройство смонтировано в железном корпусе размером 170х140х50 мм (рис. 4)
1 – корпус
2 – ручка для переноски
3 – сигнальная лампа
4 – переключатель отключения пускового конденсатора
5 – кнопки “Запуск” и “Стоп”
6 – доработанная электровилка
7 – панель с гнездами разъема
На верхней панели корпуса размещены кнопки “Запуск” и “Стоп” – сигнальная лампа и переключатель для отключения пускового конденсатора. На фронтальной панели корпуса устройства находится разъем для подключения электродвигателя.
Для отключения пускового конденсатора можно использовать дополнительное реле К1, тогда надобность в тумблере SA1 отпадает, а конденсатор будет отключаться автоматом (рис.5)
Схема пускового устройства с автоматическим отключением пускового конденсатора.
При нажатии на кнопку SB1 срабатывает реле К1 и контактной парой К1.1 включает магнитный пускатель КМ1, а К1.2 – пусковой конденсатор Сп. Магнитный пускатель КМ1 само блокируется при помощи собственной контактной пары КМ 1.1, а контакты КМ 1.2 и КМ 1.3 подсоединяют электродвигатель к сети. Кнопку “Запуск” держат нажатой до полного разгона мотора, а после отпускают. Реле К1 обесточивается и отключает пусковой конденсатор, который разряжается через резистор R2. В это время магнитный пускатель КМ 1 остается включенным и обеспечивает питание электродвигателя в рабочем режиме. Для остановки электродвигателя следует нажать кнопку “Стоп”. В улучшенном пусковом устройстве по схеме рис.5, можно использовать реле типа МКУ-48 либо ему схожее.
2. Внедрение электролитических конденсаторов в схемах пуска электродвигателей.
При включении трехфазных асинхронных электродвигателей в однофазную сеть, обычно используют простые бумажные конденсаторы. Но практика показала, что вместо массивных бумажных конденсаторов можно использовать оксидные (электролитические) конденсаторы, которые имеют наименьшие габариты и более доступны в плане покупки. Схема эквивалентной замены обычного бумажного конденсатора дана на рис. 6
Схема задмены бумажного конденсатора (а) электролитическим (б, в).
Положительная полуволна переменного тока проходит через цепочку VD1, С2, а отрицательная VD2, С2. Исходя из этого можно использовать оксидные конденсаторы с допустимым напряжением вдвое наименьшим, чем для обычных конденсаторов той же емкости. К примеру, если в схеме для однофазной сети напряжением 220 В употребляется бумажный конденсатор на напряжение 400 В, то при его подмене, по вышеприведенной схеме, можно использовать электролитический конденсатор на напряжение 200 В. В приведенной схеме емкости обоих конденсаторов схожи и выбираются аналогично методике выбора бумажных конденсаторов для пускового устройства.
2.1. Включение трехфазного мотора в однофазовую сеть с внедрением электролитических конденсаторов.
Схема включения трехфазного мотора в однофазную сеть с внедрением электролитических конденсаторов приведена на рис.7.
Схема включения трехфазного мотора в однофазовую сеть с помощью электролитических конденсаторов.
В приведенной схеме, SA1 – тумблер направления вращения мотора, SB1 – кнопка разгона мотора, электролитические конденсаторы С1 и С3 используются для запуска мотора, С2 и С4 – во время работы.
Подбор электролитических конденсаторов в схеме рис. 7 лучше создавать при помощи токоизмерительных клещей. Определяют токи в точках А, В, С и достигает равенства токов в этих точках методом ступенчатого подбора емкостей конденсаторов. Замеры проводят при нагруженном движке в том режиме, в каком подразумевается его эксплуатация. Диоды VD1 и VD2 для сети 220 В выбираются с оборотным очень допустимым напряжением более 300 В. Наибольший прямой ток диода находится в зависимости от мощности мотора. Для электродвигателей мощностью до 1 кВт подходят диоды Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247 с прямым током 10 А. При большей мощности мотора от 1 кВт до 2 кВт необходимо взять большие диоды с подходящим прямым током, либо поставить несколько меньших диодов параллельно, установив их на радиаторы.
Следует обратить ВНИМАНИЕ на то, что при перегрузке диода может произойти его пробой и через электролитический конденсатор потечет переменный ток, что может привести к его нагреву и взрыву.
3. Включение мощных трехфазных движков в однофазную сеть.
Конденсаторная схема включения трехфазных движков в однофазовую сеть позволяет получить от мотора менее 60% от номинальной мощности, в то время как предел мощности электрифицированного устройства ограничивается 1,2 кВт. Этого очевидно недостаточно для работы электрорубанка либо электрической пилы, которые обязаны иметь мощность 1,5…2 кВт. Неувязка в этом случае может быть решена внедрением электродвигателя большей мощности, к примеру, с мощностью 3…4 кВт. Такового типа движки рассчитаны на напряжение 380 В, их обмотки соединены «звездой» и в клеммной коробке содержится всего 3 вывода. Включение такового мотора в сеть 220 В приводит к понижению номинальной мощности мотора в 3 раза и на 40 % при работе в однофазовой сети. Такое понижение мощности делает движок неприменимым для работы, но может быть применено для раскрутки ротора вхолостую либо с малой нагрузкой. Практика указывает, что большая часть электродвигателей уверенно разгоняется до номинальных оборотов, и в данном случае пусковые токи не превосходят 20 А.
3.1. Доработка трехфазного мотора.
Более просто можно выполнить перевод мощного трехфазного мотора в рабочий режим, если переработать его на однофазовый режим работы, получая при всем этом 50 % номинальной мощности. Переключение мотора в однофазный режим требует его доработки. Вскрывают клеммную коробку и определяют, с какой стороны крышки корпуса мотора подходят выводы обмоток. Отворачивают болты крепления крышки и вынимают ее из корпуса мотора. Находят место соединения 3-х обмоток в общую точку и подпаивают к общей точке дополнительный проводник с сечением, подходящим сечению провода обмотки. Скрутку с подпаянным проводником изолируют изолентой либо поливинилхлоридной трубкой, а дополнительный вывод протягивают в клеммную коробку. После чего крышку корпуса устанавливают на место.
Схема коммутации электродвигателя в данном случае будет иметь вид, показанный на рис. 8.
Схема коммутации обмоток трехфазного электродвигателя для включения в однофазовую сеть.
Во время разгона мотора используется соединение обмоток «звездой» с подключением фазосдвигающего конденсатора Сп. В рабочем режиме в сеть остается включенной только одна обмотка, и вращение ротора поддерживается пульсирующим магнитным полем. После переключения обмоток конденсатор Сп разряжается через резистор Rр. Работа представленной схемы была опробована с движком типа АИР-100S2Y3 (4 кВт, 2800 об/мин), установленном на самодельном деревообрабатывающем станке и показала свою эффективность.
3.1.1. Детали.
В схеме коммутации обмоток электродвигателя, в качестве коммутационного устройства SA1 следует использовать пакетный тумблер на рабочий ток более 16 А, к примеру, тумблер типа ПП2-25/Н3 (двухполюсный с нейтралью, на ток 25 А). Тумблер SA2 может быть любого типа, но на ток более 16 А. Если реверс мотора не требуется, то этот тумблер SA2 можно исключить из схемы.
Недостатком предложенной схемы включения мощного трехфазного электродвигателя в однофазную сеть можно считать чувствительность мотора к перегрузкам. Если нагрузка на валу достигнет половины мощности мотора, то может произойти понижение скорости вращения вала прямо до полной его остановки. В данном случае снимается нагрузка с вала мотора. Тумблер переводится поначалу в положение «Разгон», а позже в положение «Работа» и продолжают последующую работу.
Способы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети
Три обмотки асинхронного двигателя вставлены в пазы статора со сдвигом 120°. Вывода этих обмоток выведены в соединительную коробку. Концы обмоток соединяются по схеме «звезда» или «треугольник». В трехфазной сети электромагнитное поле статора вращает ротор.
Трехфазный асинхронный электродвигатель
Если этот же электродвигатель включить в однофазную сеть, ротор вращаться не будет, так как нет электромагнитного поля со сдвигом 120°. Самым простым вариантом создать вращающееся магнитное поле — это использовать фазосдвигающий конденсатор. При таком подключении частота вращения ротора практически не меняется, а вот мощность падает от 30 до 50%, для разных схем подключения.
В однофазных сетях 220 В используют асинхронные электродвигатели марок А, АО2, АОЛ, АПН и другие с рабочим напряжением 380/220 B и 220/127 В. Первая цифра указана для схемы соединения обмоток «звезда», а вторая для «треугольника». Обычно используют электродвигатели по схеме «треугольник», имеющие меньшие потери мощности чем схема «звезда».
Если обмотки расключены по схеме «звезда» и выведено только 3 вывода для подключения, тогда есть два выбора. Первый, когда вы подключаете двигатель к однофазной сети как есть, со значительной потерей мощности по схеме «звезда». Или разбираете электродвигатель и переключаете схему обмоток на «треугольник» с 30% потерей мощности.
Электродвигатели с рабочим напряжением 220/127 В «звезда» — «треугольник» собирают только на «звезду» (220 В), так как на «треугольнике» (127 В) обмотки сгорят. Если обмотки включены по схеме «треугольник» для двигателя 380/220 В, тогда остается только подключить рабочий и пусковой конденсаторы. При соединении схемы на «звезду», можно легко ее переключить перемычками на схему «треугольника» (схема включения указывается на внутренней стороне крышки коробки соединений).
Схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети
Самое продуктивное подключение трехфазного двигателя к однофазной сети будет по схеме «треугольник», при которой сохраняется 70% полезной мощность электродвигателя. Здесь два вывода обмоток, подключаются к сети 220 В, а оставшуюся третью подключают через конденсатор на любой вывод сети.
Подключение асинхронного двигателя на клеммной колодке
Электродвигатель можно запускать на холостом ходу без нагрузки с одной рабочей емкостью, или под нагрузкой. Здесь запуск под нагрузкой будет более тяжелым, поэтому на время запуска подключают пусковой дополнительный конденсатор на 2 — 3 сек.
Специально для такого запуска двигателя используют кнопку с дополнительными отключающими контактами. Если установить двухпозиционный тумблер на обмотки электродвигателя, тогда можно менять направление вращения ротора. Если обмотки электродвигателя собраны по схеме «звезда», тогда рабочая емкость рассчитывается по формуле:
Cр = 2800 I/U ,
в случае «треугольника»
Cр = 4800 I/U , здесь рабочая емкость Cр в мкФ, ток в амперах, а напряжение в вольтах.
I = P/(1.73 U n cosф) ,
где Р — указанная на табличке мощность электродвигателя, cosф — коэффициент мощности также указан на табличке, 1,73 — соотношение линейного и фазного тока, n — КПД двигателя указан также на табличке.
Упростить расчёт можно по формуле:
C = 70 Pн , Pн — мощность электродвигателя в кВт.
Эта формула показывает, что на каждый 100 Вт мощности двигателя ставят приблизительно 7 мкф емкости конденсатора. Более точную подгонку емкости рабочего конденсатора проводят при эксплуатации. Большая ёмкость вызовет перегрев электродвигателя, а маленькая снизит мощность.
Схемы подключения трехфазного двигателя от однофазной сети с тяжелым пуском и реверсом
Выбрать оптимальный режим работы электродвигателя для определенной нагрузки, нужно подбором рабочей емкости с измерением тока каждой обмотки токоизмерительными клещами. Токи всех обмоток должны быть по возможности близки. При таком подборе рабочей емкости электродвигатель будет работать с минимальными шумами и максимальной мощностью для данной нагрузки.
Двигатель под нагрузкой запускается тяжелее, поэтому для такого запуска нужно подключать C пуск — пусковую ёмкость. Обычно пусковую емкость берут в 2-3 раза превышающую рабочую емкость. Например, для рабочей емкости 50 мкФ подбирают Cпуск в пределах 100 — 150 мкФ.
Значение пусковой емкости зависит от величины нагрузки, для большой нагрузки Cпуск выбирают большой, а для малых нагрузок пусковая емкость может отсутствовать. Запуск электродвигателя происходит за короткое время 2 — 3 сек, поэтому для запуска применяют электролитические конденсаторы, которые предназначены именно для пуска электродвигателей.
Устанавливают рабочую емкость Ср с запасом по напряжению в пределах 350 — 400 В. Для подключения трехфазных электродвигателей используют конденсаторы марки МБГ, МБГО, КГБ, К75-12 в металлобумажном исполнении.
Собираемся рассмотреть, как производится подключение трехфазного двигателя к однофазной сети, дать рекомендации по управлению агрегатом. Чаще люди хотят варьировать скорость вращения или направление. Как это сделать? Описывали размыто ранее, как подключить трехфазный двигатель на 230 вольт, теперь озаботимся деталями.
Стандартная схема включения трехфазного двигателя в однофазную сеть
Процесс подключения трехфазного двигателя к напряжению 230 вольт прост. Обычно ветка несет синусоиду, разница составляет 120 градусов. Формируется фазовый сдвиг, равномерный, обеспечивает плавность вращения электромагнитного поля статора. Действующее значение каждой волны составляет 230 вольт. Это позволит подключить трехфазный двигатель к домашней розетке. Фокус цирковой: получить три синусоиды, используя одну. Сдвиг фаз равен 120 градусов.
На практике означенное сделать можно, заручившись помощью специальных приборов фазовращателей. Не тех, что используются высокочастотными трактами волноводов, а специальных фильтров, сформированных пассивными, реже активными элементами. Любители заморочкам предпочитают применение заправского конденсатора. Если обмотки двигателя соединить треугольником, сформировав единое кольцо, получим сдвиги фаз 45 и 90 градусов, хватает худо-бедно для неуверенной работы вала:
Схема подключения трехфазного двигателя коммутацией обмоток треугольником
- На одну обмотку подается фаза розетки. Провода цепляют разницу потенциалов.
- Вторая обмотка запитывается конденсатором. Формируется сдвиг фаз 90 градусов относительно первой.
- На третьей за счет приложенных напряжений образуется слабо похожее на синусоиду колебание со сдвигом еще на 90 градусов.
Итого, третья обмотка отстоит от первой по фазе на 180 градусов. Показывает практика, расклада хватает нормально работать. Разумеется, двигатель иногда «залипает», сильно греется, мощность падает, хромает КПД. Пользователи мирятся, когда подключение асинхронного двигателя к трехфазной сети исключено.
Из чисто технических нюансов добавим: схема правильной раскладки проводов приводится на корпусе прибора. Чаще украшает внутреннюю сторону кожуха, скрывающего колодку, либо вычерчена неподалеку на шильдике. Руководствуясь схемой, поймем, как подключить электродвигатель с 6 проводами (по паре на каждую обмотку). Когда сеть трёхфазная (часто называют 380 вольт), обмотки соединяются звездой. Образуется одна общая катушкам точка, куда стыкуется нейтраль (условный схемный электрический нуль). На прочие концы подаются фазы. Получается три - по числу обмоток.
Как обращаться с треугольником для подключения трехфазного двигателя на 230 вольт, понятно. Дополнительно приводим рисунок, изображающий:
- Схему электрического соединения обмоток.
- Рабочий конденсатор, служащий цели создания правильного распределения фаз.
- Пусковой конденсатор, облегчающий раскрутку вала на начальных оборотах. В последующем отключается от схемы кнопкой, разряжается шунтирующим резистором (для безопасности и пребывания в готовности к новому циклу пуска).
Подключение трехфазного двигателя 230 вольт треугольником
Картинка показывает: обмотка А находится под напряжением 230 вольт. На С подается со сдвигом фаз 90 градусов. Благодаря разности потенциалов, концы обмотки В формируют напряжение, сдвинутое на 90 градусов. Очертания далеки привычной школьным физикам синусоиде. Опущены в целях упрощения пусковой конденсатор, шунтирующий резистор. Считаем, расположение очевидно из сказанного выше. Подобная методика худо-бедно позволит добиться от двигателя нормальной работы. Клавишей пусковой конденсатор замыкается, осуществляя пуск, отключается от фазы, разряжается шунтом.
Пришло время сказать: емкость, обозначенная чертежом 100 мкФ, практически выбирается, учитывая:
- Частоты вращения вала.
- Мощность двигателя.
- Нагрузки, ложащиеся на ротор.
Подбирать нужно конденсатор экспериментальным путем. Согласно нашему рисунку, напряжение обмоток В и С будет одинаковым. Напоминаем: тестер показывает действующее значение. Фазы напряжения будут различны, форма сигнала обмотки В несинусоидальная. Действующее значение показывает: в плечи отдается одинаковая мощность. Обеспечивается боле менее стабильная работа установки. Мотор меньше греется, оптимизируется КПД двигателя. Каждая обмотка сформирована индуктивным сопротивлением, которое также накладывает отпечаток на сдвиг фаз между напряжением и током. Вот почему важно подобрать правильное значение емкости. Можно добиться идеальных условий работы двигателя.
Заставить двигатель крутиться в обратном направлении
Три фазы напряжения 380 вольт
При подключении на три фазы смена направления вращения вала обеспечивается правильной коммутацией сигнала. Применяются специальные контакторы (три штуки). 1 на каждую фазу. В нашем случае коммутации подлежит всего одна цепь. Причем (руководствуясь утверждениями гуру) достаточно обменять местами любые два провода. Будь то питание, место стыковки конденсатора. Проверим правило прежде выдачи напутствия читателям. Результаты демонстрирует второй рисунок, схематично приводящий эпюры, показывающие распределение фаз указанного случая.
Изготавливая эпюры, предполагали: обмотка С соединена последовательно конденсатору, дающему напряжению положительный прирост фазы. Согласно векторной диаграмме, для сохранения баланса на обмотке С должен быть отрицательный знак относительно основного напряжения. С другой стороны конденсатор, катушка В соединены параллельно. Одна ветвь обеспечивают напряжению положительный прирост (конденсатор), другая – току. Сродни параллельному колебательному контуру, токи ветвей текут практически в противоположную сторону. Учитывая сказанное, приняли закон изменения синусоиды противофазно относительно обмотки С.
Эпюры показывают: максимумы, согласно схеме, обходят обмотки против часовой стрелки. Прошлым обзором показывали аналогичным контекстом: вращение идет иным направлением. Получается, действительно при смене полярности питания вал вращается в противоположную сторону. Не будем рисовать распределение магнитных полей, считаем излишним повторяться.
Точнее подобные вещи позволят просчитывать специальные компьютерные программы. Объяснение дали на пальцах. Получилось, что практики правы: поменяв полярность питания, направление движения вала обратим противоположно. Наверняка аналогичное утверждение годится случаю включения конденсатора ветвью другой обмотки. Жаждущим подробных графиков рекомендуем изучать специализированные программные пакеты наподобие бесплатной Electronics Workbench. В приложении проставите угодное число контрольных точек, отследите законы изменения токов, напряжений. Любителям поиздеваться над своим мозгом будет возможность просмотра спектра сигналов.
Потрудитесь правильно задать индуктивности обмоток. Разумеется, влияние вносит нагрузка, препятствующая запуску. Учесть потери подобными программами сложно. Практики рекомендуют избегать заострять внимание указанной точилкой, подбирать номиналы конденсаторов (эмпирическим) опытным путем. Таким образом, точная схема подключения трехфазного двигателя определена конструкцией, предполагаемым целевым назначением. Допустим, токарный станок будет отличаться от хлеборушки развивающимися нагрузками.
Пусковой конденсатор трехфазного двигателя
Чаще подключение трехфазного двигателя к однофазной сети нужно вести с участием пускового конденсатора. Особенно аспект касается мощных моделей, моторов под значительной нагрузкой на старте. В этом случае увеличивается собственное реактивное сопротивление, которое придется компенсировать при помощи емкостей. Проще подобрать опять же экспериментально. Нужно собрать стенд, на котором имеется возможность «на горячую» включать, исключать из цепи отдельные емкости.
Избегайте помогать двигателю запуститься рукой, как демонстрируют «бывалые» мастера. Просто найдите значение батареи, при котором вал бодро вращается, по мере раскрутки начинайте исключать из цепи конденсаторы один за другим. Пока останется такой набор, ниже которого двигатель не вращается. Отобранные элементы образуют пусковую емкость. А правильность своего выбора нужно контролировать при помощи тестера: напряжение в плечах обмоток со сдвинутой фазой (в нашем случае С и В) должно быть одинаковым. Это значит, что отдается примерно равная мощность.
Трехфазный двигатель с пусковым конденсатором
Что касается оценок и прикидок, емкость батарей растет с увеличением мощности, оборотов. А если говорить о нагрузке, большое влияние оказывает на старте. Когда вал раскрутится, в большинстве случаев малые препятствия преодолеваются за счёт инерции. Чем массивнее вал, тем выше шанс, что двигатель не «заметит» возникшего затруднения.
Обратите внимание, что подключение асинхронного двигателя обычно ведется через защитный автомат. Устройство, которое остановит вращение при превышении током некоторого значения. Это не только уберегает пробки местной сети от выгорания, но и спасет обмотки двигателя при заклинивании вала. В этом случае ток резко повысится, и работа устройства прекратится. Небесполезен автомат защиты и при подборе нужного номинала емкости. Очевидцы утверждают, что если подключение 3-фазного двигателя в однофазную сеть ведется через слишком слабые конденсаторы, то нагрузка резко возрастает. В случае наличия мощного мотора это очень важно, потому что даже в нормальном режиме потребление превышает номинальное в 3-4 раза.
И пара слов о том, как оценить заранее пусковой ток. Допустим, нужно подключить асинхронный двигатель на 230 мощностью 4 кВт. Но это для трех фаз. В случае штатной проводки ток по каждой из них течет отдельно. У нас же все это будет складываться. Поэтому смело делим мощность на напряжение сети и получаем 18 А. Понятно, что без нагрузки подобный ток вряд ли будет расходоваться, но для стабильной работы двигателя на полную катушку нужен защитный автомат потрясающей мощности. Что касается простого тестового запуска, то вполне сгодится устройство ампер на 16. И даже есть шанс, что старт пройдет без эксцессов.
Надеемся, читатели теперь знают, как подключить трехфазный двигатель в домашнюю сеть на 230 вольт. Осталось к этому добавить, что возможности стандартной квартиры не превышают с точки зрения отдачи мощности потребителю значения порядка 5 кВт. Это значит, описанный выше двигатель дома попросту включать опасно. Обратите внимание, что даже болгарки редко бывают мощнее 2 кВт. При этом двигатель оптимизирован для работы в однофазной сети 220 вольт. Проще говоря, слишком мощные устройства не только вызовут моргание света, но скорее всего, спровоцируют возникновение других нештатных ситуаций. В лучшем случае выбьет пробки, в худшем – случится возгорание проводки.
На этом говорим «до свидания» и хотим заметить: знание теории иной раз полезно практикам. Особенно если дело касается мощной техники, способной причинить немалый вред.
После своего изобретения трехфазные двигатели успешно используются до сих пор без каких-либо существенных изменений. Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети было лишь делом времени, так как они намного проще в эксплуатации и обслуживании, чем их коллекторные собратья. А ведь в домашних условиях используется именно однофазная сеть, а хороший двигатель нужен не только на производстве. Какие электрические машины можно использовать дома или на даче, и как правильно их запустить в работу от обычных 220 В?
- Одна фаза вместо трех
- Расчет конденсатора
- Постепенный разгон
- Одна фаза
Одна фаза вместо трех
Самый распространенный вариант – трехфазный асинхронный двигатель. В пазах неподвижного статора уложены три обмотки со сдвигом 120 электрических градусов. Для пуска необходимо через них пропустить трехфазный ток, который, проходя по каждой обмотке в разное время, создает вращающий момент, раскручивающий ротор. При подключении однофазной сети такого не происходит. Поэтому здесь необходимы дополнительные элементы, такие как фазосдвигающий конденсатор. Это самый простой способ.
На скорость вращения ротора это не повлияет, а вот мощность такой электрической машины упадет. В зависимости от нагрузки на валу, емкости конденсатора, схемы подключения, потери составляют 30–50 %.
Стоит сразу отметить, что аппараты не всех марок работают по однофазной схеме. Но все-таки большинство позволяет проводить с собой подобные манипуляции. Всегда стоит обращать внимание на прикрепленные таблички. Там есть все характеристики, глядя на которые можно увидеть, какая это модель и где она будет работать.
Из первой картинки (А) можно сделать вывод, что данный двигатель рассчитан на два напряжения – 220 и 380 В. Включение обмоток – треугольник и звезда. От обычной домашней сети его запустить можно (есть соответствующее напряжение), и желательно треугольником.
Вторая (Б) показывает: электрическая машина рассчитана на 380 В, включение звездой. Теоретически, на меньшее напряжение переключиться возможно, но для этого нужно разбирать корпус, искать соединение обмоток и переключать их на треугольник. Можно, конечно, ничего не переключать просто поставив конденсатор. Однако потери мощности будут колоссальными.
Предупреждение! Если на табличке написано: Δ/Ỵ 127/220, то к сети 220 В такой аппарат можно включать только звездой, иначе он сгорит!
Фазосдвигающий конденсатор. Подключение треугольком и звездой
Оптимальный вариант подключения трехфазной машины в работу от 220 вольт, это треугольником. Так потери составят около 30%. Два конца в борне идут непосредственно к сети, а между третьим концом и любым из этих двух включают конденсатор.
Такой пуск возможен если нет никакой серьезной нагрузки: например, при подключении вентилятора. Если будет нагрузка, то ротор либо не будет крутиться вообще, либо запуск будет происходить очень долго. В этом случае стоит добавить пусковой конденсатор.
При этом будет хорошо использовать выключатель, у которого один контакт замыкался бы и фиксировался, пока его не отключишь, а другой отключался, когда его отпускают. Так можно на непродолжительное время подсоединять в работу пусковой конденсатор. Направление вращения изменяется переключением конденсатора в схеме на другую фазу.
На практике это может выглядеть так:
Схема для пуска в работу трехфазного двигателя к однофазной цепи звездой тоже несложная. Потери будут больше, но иногда другого выхода просто нет.
Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют "Экономитель энергии Electricity Saving Box". Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.
Расчет конденсатора
Вполне естественный вопрос о том, конденсатор с какими параметрами нужно использовать для запуска и работы такого аппарата. Все зависит от того, звездой или треугольником соединены обмотки на трехфазной машине.
- Для звезды существует такой расчет: Cр = 2800 I/U.
- Треугольник:Cр = 4800 I/U.
Cр– емкость рабочего конденсатора в микрофарадах; I – ток в амперах, U – напряжение сети в вольтах.
- Ток можно посчитать таким образом: I = P/(1.73 U n cos ф).
Р – это мощность асинхронного аппарата, написанная на его бирке,n – его КПД. Он указан там же; рядом написан и cos ф.
Есть и упрощенный вариант расчета. Он выглядит таким образом: C = 70 P н, где P н – это номинальная мощность, кВт (на бирке). Из этой формулы можно сделать вывод, что на каждые 100 Вт должно быть около 7 мкФ емкости.
При завышенной емкости конденсатора обмотки будут сильно греться, при заниженной ротор будет тяжело раскручиваться. Поэтому идеальным вариантом является, когда после всех расчетов делается своеобразная «подгонка»: замеряется ток при помощи клещей и добавляются или убираются дополнительные конденсаторы.
Если нужен пусковой конденсатор, то необходимо подобрать его так, чтобы общая емкость (С р +С п) в 2–3 раза превышала рабочую(С р).
Постепенный разгон
Как можно осуществить плавный пуск асинхронного двигателя в однофазной сети? Стоит сразу оговориться, что для домашнего использования это обойдется дорого. Сама схема очень сложна и пробовать собрать ее самостоятельно не имеет смысла. Существуют специальные устройства плавного пуска, которые успешно используются для этой цели. Суть их заключается в том, что первые секунды включения напряжение питания подается заниженным, вследствие чего занижен пусковой момент.
Но так как частота вращения роторатаких аппаратов зависит от частоты питающего напряжения, а не от его величины, то такой вариант подходит только тогда, когда нет значительной нагрузки на валу: насосы, вентиляторы. Если есть нагрузка, тогда лучше всего использовать частотный преобразователь. Он также обеспечит плавный запуск, а также много других замечательных возможностей. Правда, стоит он дороже. Из этого следует вывод: такие устройства больше подходят для использования на производстве, пусть даже небольшом. Для дома это дорого.
Как видно, этот частотник можно питать как трехфазным напряжением, так и одной фазой.
Одна фаза
Для того чтобы выполнить подключение однофазного асинхронного двигателя, достаточно двух кнопок: одна с фиксатором, другая без него. Стандартная схема: две обмотки, включенные последовательно (хотя, в зависимости от модели, могут быть варианты). Та, у которой большее сопротивление – пусковая, другая – рабочая.
Каждая модель электрической машины имеет свои характеристики, а значит, и варианты подключения могут различаться. У некоторых для запуска используется два конденсатора, у других – один.
Следовательно, начинать необходимо с выяснения модели и ее технических характеристик.
Как видно, запуск короткозамкнутых электрических машин возможен по-разному. Подключение возможно как в домашних условиях, так и на производстве, что сделало их такими популярными. И, по большому счету, более чем за сто лет не было придумано ничего лучше.