Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети
Здравствуйте, дорогие читатели и гости сайта «Заметки электрика».
Частенько у каждого из нас возникает необходимость в гараже или на даче подключить трехфазный асинхронный двигатель, например, для наждачного или сверлильного станка, бетономешалки и т.п.
А в наличии имеется только источник однофазного напряжения.
Как быть в данной ситуации?
Все просто. Необходимо трехфазный асинхронный двигатель включить как конденсаторный по следующим классическим схемам.
Еще раз напоминаю, что это самые распространенные схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети. Существует еще несколько способов включения, но о них в данной статье мы говорить не будем.
Как видно из схем, это осуществляется с помощью рабочего и пускового конденсаторов. Их еще называют фазосдвигающими.
Кстати, со схемой соединения звездой и треугольником обмоток асинхронного двигателя я Вас знакомил в прошлой статье.
Выбор емкости конденсаторов
1. Выбор емкости рабочего конденсатора
Величина емкости рабочего конденсатора (Сраб.) рассчитывается по формуле:
Полученное значение емкости рабочего конденсатора получается в (мкФ).
Вышеприведенная формула может показаться Вам сложной, поэтому Вашему вниманию предлагаю более легкий вариант расчета емкости рабочего конденсатора для подключения трехфазного двигателя к однофазной сети. Для этого Вам необходимо лишь знать мощность (кВт) асинхронного двигателя.
Если сказать еще более проще, то на каждые 100 (Вт) мощности трехфазного двигателя необходимо порядка 7 (мкФ) емкости рабочего конденсатора.
При выборе емкости рабочего конденсатора необходимо контролировать ток в фазных обмотках статора в установившемся режиме. Этот ток не должен превышать номинального значения.
2. Выбор емкости пускового конденсатора
Если же у Вас пуск электродвигателя происходит при значительной нагрузке на валу, то параллельно рабочему конденсатору необходимо включать пусковой конденсатор. Включается он только на время пуска двигателя (примерно 2-3 секунды) с помощью ключа SA до набора номинальной частоты вращения ротора, а затем отключается.
Что случится, если забыть отключить пусковые конденсаторы?
Если забыть отключить пусковые конденсаторы, то возникнет сильный перекос по токам в фазах и двигатель может перегреться.
Величина емкости пускового конденсатора выбирается в 2,5-3 раза больше емкости рабочего конденсатора.
В таком случае пусковой момент двигателя становится номинальным и двигатель запустится без проблем.
Необходимая емкость набирается с помощью параллельного и последовательного соединения конденсаторов. Об этом я напишу отдельную статью в разделе «Электротехника«. Следите за обновлениями на сайте. Подписывайтесь на новые статьи.
Трехфазные двигатели мощностью до 1 (кВт) можно включать в однофазную сеть только с рабочим конденсатором. Пусковой конденсатор можно не применять.
Выбор типа конденсаторов
Как выбрать емкость рабочих и пусковых конденсаторов Вы уже знаете. Теперь необходимо разобраться, какой тип конденсаторов можно применять в представленных схемах.
Желательно использовать один и тот же тип конденсаторов, как для рабочих, так и для пусковых конденсаторов.
Чаще всего, для подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть, применяют бумажные конденсаторы в металлическом герметичном корпусе типа МПГО, МБГП, КБП или МБГО.
Кое-что я нашел у себя в запасе.
Практически все они имеют прямоугольную форму.
На самом корпусе можно увидеть их параметры:
- емкость (мкФ)
- рабочее напряжение (В)
Но у бумажных конденсаторов есть один недостаток — они выпускаются слишком громоздкие и при этом имеют небольшую емкость. Поэтому при включении трехфазного двигателя небольшой мощности в однофазную сеть, батарея набранных конденсаторов получается «солидная».
Также вместо бумажных конденсаторов можно применять и электролитические, но схема их подключения совершенно другая и содержит в себе дополнительные элементы в виде диодов и резисторов.
Применять Вам электролитические конденсаторы я Вам настоятельно не рекомендую!!!
У них есть недостаток в виде того, что при пробое диода через конденсатор пойдет переменный ток, что вызовет его нагрев и взрыв (выход его из строя).
Тем более, что в современной электронике вышли в свет новые металлизированные полипропиленовые конденсаторы переменного тока типа СВВ.
Вот например, СВВ60 в круглом корпусе.
Или СВВ61 в прямоугольном корпусе.
В основном, они выпускаются на напряжение 400-450 (В). Вот на них то и стоит обратить внимание — очень хорошо себя зарекомендовали. Нареканий к ним нет. Кстати, такой же конденсатор у меня стоит на сверлильном станке в мастерской.
Выбор напряжения конденсаторов
Также при выборе конденсаторов для трехфазного двигателя в однофазной сети важно правильно учитывать их рабочее напряжение.
Если выбрать конденсатор с большим запасом по напряжению, то это будет не целесообразно и приведет к дополнительным затратам и увеличению габаритных размеров нашей установки.
Если же выбрать конденсатор с рабочим напряжением меньше, чем напряжение сети, то это приведет к преждевременному выходу из строя конденсаторов (даже возможен взрыв).
Принято выбирать рабочее напряжение конденсаторов для схем, указанных в данной статье, равное 1,15 напряжению сети, а еще лучше не менее 300 (В).
Вроде бы все ясно и понятно. Но не стоит забывать, что при использовании бумажных конденсаторов в сети переменного напряжения следует разделить их рабочее напряжение примерно в 1,5-2 раза.
Например, если на бумажном конденсаторе указано напряжение 180 (В), то его рабочее напряжение при переменном токе следует принять 90-120 (В).
Пример подключения трехфазного двигателя к однофазной сети
Чтобы закрепить теорию на практике, рассмотрим пример выбора конденсаторов для подключения трехфазного двигателя АОЛ 22-4 мощностью 400 (Вт) в однофазную сеть. Кстати я уже описывал устройство этого двигателя в предыдущих статьях. Прочитать про него можете здесь.
Цель нашего эксперимента — запустить этот двигатель от однофазной сети 220 (В).
Данные двигателя АОЛ 22-4:
Т.к. мощность этого двигателя небольшая (до 1 кВт), то для его запуска в однофазной сети достаточно будет применить только рабочий конденсатор.
Определим емкость рабочего конденсатора:
Исходя из формул, принимаем среднее значение емкости рабочего конденсатора равной 25 (мкФ).
Для эксперимента я буду использовать емкость 10 (мкФ). Заодно и посмотрим, можно ли использовать емкость чуть ниже расчетной.
Далее идем в кладовку и ищем подходящие конденсаторы. Нашлись конденсаторы типа МБГО.
Теперь нам необходимо, применив навыки электротехники
, собрать из этих конденсаторов необходимую нам емкость.Емкость одного конденсатора составляет 10 (мкФ).
При параллельном соединении 2 конденсаторов мы получим емкость, равную 20 (мкФ). Но рабочее напряжение у них составляет всего 160 (В). Поэтому для увеличения рабочего напряжения до 320 (В), эти 2 конденсатора соединим последовательно с 2 такими же конденсаторами, соединенных параллельно. Общая их емкость получится 10 (мкФ). Вот как это получилось.
Подключаем полученную батарею рабочих конденсаторов согласно схемы, представленной в начале данной статьи и пробуем запустить трехфазный двигатель в однофазной сети.
Дальнейшие итоги нашего эксперимента смотрите на видео.
Эксперимент завершился УДАЧНО!!!
И вообще мне показалось, что запуск двигателя от однофазной сети с помощью конденсаторов произошел легче и быстрее, чем от трехфазной сети…Выслушаю и Ваше мнение по этому поводу!!!
При включении трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть его полезная мощность не превысит 70-80% номинальной мощности, а частота вращения ротора практически равна номинальной.
Примечание 1: если у Вас двигатель 380/220 (В), то подключать его в сеть 220 (В) необходимо только треугольником.
Примечание 2: если на бирке указана только схема звезды с напряжением 380 (В), то подключить такой двигатель в однофазную сеть 220 (В) получится только при одном условии. Нужно «распотрошить» общую точку звезды и вывести в клеммник 6 концов. Общая точка чаще всего находится в лобовой части двигателя.
Я думаю Вам будет интересно продолжение этой статьи о том, как осуществить реверс трехфазного двигателя, подключенного к однофазной сети.
P.S. Задавайте вопросы по данной теме в комментариях, я с удовольствием отвечу Вам. А также подписывайтесь на новые статьи. Дальше будет интереснее.
Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:
Трехфазный двигатель в однофазной сети. Схема подключения трехфазного двигателя
Бывают в жизни ситуации, когда нужно включить какое-то промышленное оборудование в обычную домашнюю сеть электропитания. Тут же возникает проблема с числом проводов. У машин, предназначенных для эксплуатации на предприятиях, выводов, как правило, три, а бывает и четыре. Что с ними делать, куда их подключать? Те, кто пытался испробовать различные варианты, убедились, что моторы просто так крутиться не хотят. Возможно ли вообще однофазное подключение трехфазного двигателя? Да, добиться вращения можно. К сожалению, в этом случае неизбежно падение мощности почти вдвое, но в некоторых ситуациях это – единственный выход.
Для того чтобы понять, как подключить трехфазный двигатель к обычной розетке, следует разобраться, как соотносятся напряжения в промышленной сети. Общеизвестны величины напряжений – 220 и 380 Вольт. Раньше еще было 127 В, но в пятидесятые годы от этого параметра отказались в пользу более высокого. Откуда взялись эти «волшебные цифры»? Почему не 100, или 200, или 300? Вроде бы круглые цифры считать легче.
Большая часть промышленного электрооборудования рассчитана на подключение к трехфазной сети переменного тока. Напряжение каждой из фаз по отношению к нейтральному проводу составляет 220 Вольт, совсем как в домашней розетке. Откуда же берутся 380 В? Это очень просто, достаточно рассмотреть равнобедренный треугольник с углами в 60, 30 и 30 градусов, который представляет собой векторная диаграмма напряжений. Длина самой длинной стороны будет равна длине бедра, умноженной на cos 30°. После нехитрых подсчетов можно убедиться, что 220 х cos 30°= 380.
Устройство трехфазного двигателя
Не все типы промышленных двигателей могут работать от одной фазы. Самые распространенные из них – «рабочие лошадки», составляющие большинство электромашин на любом предприятии – асинхронные машины мощностью в 1 – 1,5 кВА. Как работает такой трехфазный двигатель в трехфазной сети, для которой он предназначен?
Изобретателем этого революционного устройства стал русский ученый Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Этот выдающийся электротехник был сторонником теории трехфазной питающей сети, которая в наше время стала главенствующей. Асинхронный двигатель трехфазный работает по принципу индукции токов от обмоток статора на замкнутые проводники ротора. В результате их протекания по короткозамкнутым обмоткам в каждой из них возникает магнитное поле, вступающее во взаимодействие с силовыми линиями статора. Так получается вращающий момент, приводящий к круговому движению оси двигателя.
Обмотки расположены под углом 120°, таким образом, вращающееся поле, создаваемое каждой из фаз, последовательно толкает каждую намагничиваемую сторону ротора.
Треугольник или звезда?
Трехфазный двигатель в трехфазной сети может включаться двумя способами – с участием нейтрального провода или без него. Первый способ называется «звезда», в этом случае каждая из обмоток находится под фазным напряжением (между фазой и нулем), равным в наших условиях 220 В. Схема подключения трехфазного двигателя «треугольником» предполагает последовательное соединение трех обмоток и подачу линейного (380 В) напряжения на узлы коммутации. Во втором случае двигатель будет выдавать большую примерно в полтора раза мощность.
Как включить мотор в обратном направлении?
Управление трехфазным двигателем может предполагать необходимость изменения направления вращения на противоположное, то есть реверс. Чтобы этого добиться, нужно просто поменять местами два провода из трех.
Для удобства изменения схемы в клеммной коробке двигателя предусмотрены перемычки, выполненные, как правило, из меди. Для включения «звездой» нежно соединить три выходных провода обмоток вместе. «Треугольник» получается немного сложнее, но и с ним справится любой электрик средней квалификации.
Фазосдвигающие емкости
Итак, порой возникает вопрос о том, как подключить трехфазный двигатель в обычную домашнюю розетку. Если просто попробовать подсоединить к вилке два провода, он вращаться не станет. Для того чтобы дело пошло, нужно сымитировать фазу, сдвинув подаваемое напряжение на какой-то угол (желательно 120°). Добиться этого эффекта можно, если применить фазосдвигающий элемент. Теоретически это может быть и индуктивность, и даже сопротивление, но чаще всего трехфазный двигатель в однофазной сети включается с использованием электрических емкостей (конденсаторов), обозначаемых на схемах латинской буквой С.
Что касается применений дросселей, то оно затруднено по причине сложности определения их значения (если оно не указано на корпусе прибора). Для замера величины L требуется специальный прибор или собранная для этого схема. К тому же выбор доступных дросселей, как правило, ограничен. Впрочем, экспериментально любой фазосдвигающий элемент подобрать можно, но это дело хлопотное.
Что происходит при включении двигателя? На одну из точек соединения подается ноль, на другую – фаза, а на третью — некое напряжение, сдвинутое на некоторый угол относительно фазы. Понятно и неспециалисту, что работа двигателя не будет полноценной в отношении механической мощности на валу, но в некоторых случаях достаточно самого факта вращения. Однако уже при запуске могут возникать некоторые проблемы, например, отсутствие начального момента, способного сдвинуть ротор с места. Что делать в этом случае?
Пусковой конденсатор
В момент пуска валу требуются дополнительные усилия для преодоления сил инерции и трения покоя. Чтобы увеличить момент вращения, следует установить дополнительный конденсатор, подключаемый к схеме только в момент старта, а затем отключающийся. Для этих целей лучшим вариантом является применение замыкающей кнопки без фиксации положения. Схема подключения трехфазного двигателя со стартовым конденсатором приведена ниже, она проста и понятна. В момент подачи напряжения следует нажать на кнопку «Пуск», и пусковой конденсатор создаст дополнительной сдвиг фазы. После того как двигатель раскрутится до нужных оборотов, кнопку можно (и даже нужно) отпустить, и в схеме останется только рабочая емкость.
Расчет величины емкостей
Итак, мы выяснили, что для того, чтобы включить трехфазный двигатель в однофазной сети, требуется дополнительная схема подключения, в которую, помимо пусковой кнопки, входят два конденсатора. Их величину нужно знать, иначе работать система не будет. Для начала определим величину электрической емкости, необходимую для того, чтобы заставить ротор тронуться с места. При параллельном включении она представляет собой сумму:
С = С ст + Ср, где:
С ст – стартовая дополнительная отключаемая после разбега емкость;
С р – рабочий конденсатор, обеспечивающий вращение.
Еще нам потребуется величина номинального тока I н (она указана на табличке, прикрепленной к двигателю на заводе-изготовителе). Этот параметр также можно определить с помощью нехитрой формулы:
I н = P / (3 х U), где:
U – напряжение, при подключении «звездой» — 220 В, а если «треугольник», то 380 В;
P – мощность трехфазного двигателя, ее иногда в случае утери таблички определяют на глаз.
Итак, зависимости требуемой рабочей мощности вычисляются по формулам:
С р = Ср = 2800 I н / U – для «звезды»;
С р = 4800 I н / U – для «треугольника»;
Пусковой конденсатор должен быть больше рабочего в 2-3 раза. Единица измерения – микрофарады.
Есть и совсем уж простой способ вычисления емкости: C = P /10, но эта формула скорее дает порядок цифры, чем ее значение. Впрочем, повозиться в любом случае придется.
Почему нужна подгонка
Метод расчета, приведенный выше, является приблизительным. Во-первых, номинальное значение, указанное на корпусе электрической емкости, может существенно отличаться от фактического. Во-вторых, бумажные конденсаторы (вообще говоря, вещь недешевая) часто используются бывшие в употреблении, и они, как всякие прочие предметы, подвержены старению, что приводит к еще большему отклонению от указанного параметра. В-третьих, ток, который будет потребляться двигателем, зависит от величины механической нагрузки на валу, а потому оценить его можно только экспериментально. Как это сделать?
Здесь потребуется немного терпения. В результате может получиться довольно объемный набор конденсаторов, соединенных параллельно и последовательно. Главное – после окончания работы все хорошенько закрепить, чтобы не отваливались припаянные концы от вибраций, исходящих от мотора. А потом не лишним будет еще раз проанализировать результат и, возможно, упростить конструкцию.
Составление батареи емкостей
Если в распоряжении у мастера нет специальных электролитических клещей, позволяющий замерять ток без размыкания цепей, то следует подключить амперметр последовательно к каждому проводу, который входит в трехфазный двигатель. В однофазной сети будет протекать суммарное значение, а подбором конденсаторов следует стремиться к наиболее равномерной загрузке обмоток. При этом следует помнить о том, что при последовательном подключении общая емкость уменьшается по закону:
1/С = 1/С1 + 1/С2… и так далее, а при параллельном – наоборот, складывается.
Также необходимо не забывать и о таком важном параметре, как напряжение, на которое рассчитан конденсатор. Оно должно быть не менее номинального значения сети, а лучше с запасом.
Разрядный резистор
Схема трехфазного двигателя, включенного между одной фазой и нейтральным проводом, иногда дополняется сопротивлением. Оно служит для того, чтобы на стартовом конденсаторе не накапливался заряд, остающийся после того, как машина уже выключена. Эта энергия может вызвать электрический удар, не опасный, но крайне неприятный. Для того чтобы обезопасить себя, следует параллельно с пусковой емкостью соединить резистор (у электриков это называется «зашунтировать»). Величина его сопротивления большая – от половины мегома до мегома, а по размерам он невелик, поэтому довольно и полуваттной мощности. Впрочем, если пользователь не боится быть «ущипнутым», то без этой детали вполне можно и обойтись.
Использование электролитов
Как уже отмечалось, пленочные или бумажные электрические емкости дорогие, и прибрести их не так просто, как хотелось бы. Можно произвести однофазное подключение трехфазного двигателя с использованием недорогих и доступных электролитических конденсаторов. При этом совсем уж дешевыми они тоже не будут, так как должны выдерживать 300 Вольт постоянного тока. Для безопасности их следует зашунтировать полупроводниковыми диодами (Д 245 или Д 248, например), но нелишним будет помнить о том, что при пробитии этих приборов переменное напряжение попадет на электролит, и он сперва сильно нагреется, а потом взорвется, громко и эффектно. Поэтому без крайней необходимости лучше все же использовать конденсаторы бумажного типа, работающие под напряжением хоть постоянным, хоть переменным. Некоторые мастера вполне допускают применение электролитов в пусковых цепях. В силу кратковременного воздействия на них переменного напряжения, они могут и не успеть взорваться. Лучше не экспериментировать.
Если нет конденсаторов
Где обычные граждане, не имеющие доступа к пользующимся спросом электрическим и электронным деталям, их приобретают? На барахолках и «блошиных рынках». Там они лежат, заботливо выпаянные чьими-то (обычно пожилыми) руками из старых стиральных машин, телевизоров и прочей вышедшей из обихода и строя бытовой и промышленной техники. Просят за эти изделия советского производства немало: продавцы знают, что если деталь нужна, то ее купят, а если нет – и даром не возьмут. Бывает, что как раз самого необходимого (в данном случае конденсатора) как раз и нет. И что же делать? Не беда! Сойдут и резисторы, только нужны мощные, желательно керамические и остеклованные. Конечно, идеальное сопротивление (активное) фазу не сдвигает, но в этом мире ничего нет идеального, и в нашем случае это хорошо. Каждое физическое тело обладает собственной индуктивностью, электрической мощностью и резистивностью, будь оно крошечной пылинкой или огромной горой. Включение трехфазного двигателя в розетку становится возможным, если на вышеприведенных схемах заменить конденсатор сопротивлением, номинал которого вычисляется по формуле:
R = (0,86 x U) / kI, где:
kI — величина тока при трехфазном подключении, А;
U – наши верные 220 Вольт.
Какие двигатели подойдут?
Перед тем как приобретать за немалые деньги мотор, который рачительный хозяин собирается использовать в качестве привода для точильного круга, циркулярной пилы, сверлильного станка или другого какого-либо полезного домашнего устройства, не помешает подумать о его применимости для этих целей. Не каждый трехфазный двигатель в однофазной сети вообще сможет работать. Например, серию МА (у него короткозамкнутый ротор с двойной клеткой) следует исключить, дабы не пришлось тащить домой немалый и бесполезный вес. Вообще, лучше всего сначала поэкспериментировать или пригласить опытного человека, электромеханика, например, и посоветоваться с ним перед покупкой. Вполне подойдет асинхронный двигатель трехфазный серии УАД, АПН, АО2, АО и, конечно же, А. Эти индексы указаны на заводских табличках.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети без потери мощности
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.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети
В разных любительских электромеханических станках и устройствах в большинстве случаев используются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Увы, трехфазная сеть в обиходу — явление очень редкое, потому для их питания от обыкновенной электрической сети любители используют фазосдвигающий конденсатор, чтоне разрешает в полном объеме воплотить мощность и пусковые свойства мотора.
Асинхронные трехфазные электродвигатели, а конкретно именно их, в следствии широкого распространения, нередко приходится применять, состоят из неподвижного статора и подвижного ротора. В пазах статора с угловым расстоянием в 120 электрических градусов уложены проводники обмоток, начала и концы которых (C1, C2, C3, C4, C5 и C6) выведены в распределительную коробку.
Подключение «треугольник» (для 220 вольт)
Подключение «звезда» (для 380 вольт)
Распределительная коробка трехфазного двигателя с положением перемычек для подключения по схеме звезда
При включении трехфазного мотора к трехфазной сети по его обмоткам в различный момент времени по очереди начинает идти ток, создающий крутящееся магнитное поле, которое ведетвзаимодействие с ротором, принуждая его крутиться. При подключении мотора в однофазовую сеть, крутящий момент, способный двинуть ротор, не создается.
В случае если вы можете подсоединить движок на стороне к трехфазной сети то опредилить мощьность не тяжело. В разрыв одной из фаз ставим амперметр. Запускаем. Показания амперметра умнажаем на фазовое напряжение.
В хорошей сети оно 380. Получаем мощьность P=I*U. Отнимаем % 10-12 на КПД. Получаете фактически верный результат.
Для измерения оборотов есть мех-ские приборы. Хотя на слух также возможно определить.
Посреди различных методов включения трехфазных электродвигателей в однофазную сеть наиболее обычный — включение третьего контакта через фазосдвигающий конденсатор.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети
Частота вращения трехфазного мотора, работающего от однофазовой сети, остается практически той же, как и при его подключении в трехфазную сеть. Увы, этого невозможно заявить о мощности, потери которой достигают значимых величин. Четкие значения потери силы находятся в зависимости от схемы включения, условий работы мотора, величины емкости фазосдвигающего конденсатора. Приблизительно, трехфазный движок в однофазовой сети утрачивает в пределах 30-50% собственной силы.
Не многие трехфазные электродвигатели готовы хорошо действовать в однофазовых сетях, но большая часть из них справляются с данной задачей полностью удовлетворительно — в случае если не считать потери мощности. В главном для работы в однофазовых сетях используются асинхронные движки с короткозамкнутым ротором (А, АО2, АОЛ, АПН и др.).
Асинхронные трехфазные движки рассчитаны на 2 номинальных напряжения сети — 220/127, 380/220 и так далее Более всераспространены электродвигатели с рабочим напряжением обмоток 380/220В (380В — для «звезды», 220 — для «треугольника»). Наибольшее напряжение для «звезды», наименьшее — для «треугольника». В паспорте и на табличке движков не считая прочих характеристик указывается рабочее напряжение обмоток, схема их соединения и вероятность ее изменения.
Таблички трехфазных электродвигателей
Обозначение на табличке А гласит о том, что обмотки мотора имеют все шансы быть подключены как «треугольником» (на 220В), так и «звездой» (на 380В). При подключении трехфазного мотора в однофазовую сеть лучше применять схему «треугольник», так как в данном случае движок растеряет меньше силы, нежели при включении «звездой».
Табличка Б информирует, что обмотки мотора подсоединены по схеме «звезда», и в разветвительной коробке не учтена вероятность переключить их на «треугольник» (имеется не более чем 3 вывода). В данном случае остается либо смириться с большой утратой мощности, подключив движок по схеме «звезда», либо, внедрившись в обмотку электродвигателя, попробовать вывести отсутствующие концы, чтоб соединить обмотки по схеме «треугольник».
В случае если рабочее напряжение мотора составляет 220/127В, то к однофазной сети на 220В движок возможно подключить лишь по схеме «звезда». При включении 220В по схеме «треугольник», двигатель сгорит.
Начала и концы обмоток (различные варианты)
Наверное, главная сложность включения трехфазного мотора в однофазовую сеть состоит в том, чтоб разобраться в электропроводах, выходящих в распределительную коробку либо, при неимении последней, просто выведенных наружу мотора.
Самый обычный вариант, когда в имеющемся двигателе на 380/220В обмотки уже подключены по схеме «треугольник». В данном случае необходимо просто подсоединить токоподводящие электропровода и рабочий и пусковой конденсаторы к клеммам мотора согласно схеме подключения.
В случае если в двигателе обмотки соединены «звездой», и имеется вероятность поменять ее на «треугольник», то такой случай также нельзя отнести к трудоемким. Необходимо просто поменять схему включения обмоток на «треугольник», использовав для этого перемычки.
Определение начал и концов обмоток. Дело обстоит труднее, в случае если в распределительную коробку выведено 6 проводов без указания про их принадлежности к конкретной обмотке и обозначения начал и концов. В данном случае дело сводится к решению 2-ух задач (Хотя до того как этим заниматься, необходимо попробовать поискать в сети некоторую документацию к электродвигателю. В ней быть может описано к чему относятся электропровода различных расцветок. ):
определению пар проводов, имеющих отношение к одной обмотке;
нахождению начала и конца обмоток.
1-ая задачка решается «прозваниванием» всех проводов тестером (замером сопротивления). Когда прибора нет, возможно решить её при помощи лампочки от фонарика и батареек, подсоединяя имеющиеся электропровода в цепь поочередно с лампочкой. В случае если последняя загорается, значит, два проверяемых конца относятся к одной обмотке. Этим методом определяются 3 пары проводов (A, B и C на рисунке ниже) имеющих отношение к 3 обмоткам.
Определение пар проводов относящихся к одной обмотке
Вторая задача, нужно определить начала и концы обмоток, здесь будет несколько сложнее и будет необходимо наличие батарейки и стрелочного вольтметра. Цифровой для этой задачи не подойдет из-за инертности. Порядок определения концов и начал обмоток показан на схемах 1и 2.
Нахождение начала и конца обмоток
К концам одной обмотки (к примеру, A) подключается батарейка, к концам иной (к примеру, B) — стрелочный вольтметр. Сейчас, когда порвать контакт проводов А с батарейкой, стрелка вольтметра качнется в какую-нибудь сторону. Потом нужно подключить вольтметр к обмотке С и сделать такую же операцию с разрывом контактов батарейки. По мере надобности меняя полярность обмотки С (меняя местами концы С1 и С2) необходимо добиться того, чтоб стрелка вольтметра качнулась в такую же сторону, как и в случае с обмоткой В. Точно так же проверяется и обмотка А — с батарейкой, подсоединенной к обмотке C либо B.
В конечном итоге всех манипуляций должно выйти следующее: при разрыве контактов батарейки с хоть какой из обмоток на 2-х других должен появляться электрический потенциал одинаковой полярности (стрелка устройства качается в одну сторону). Сейчас остается пометить выводы 1-го пучка как начала (А1, В1, С1), а выводы другого — как концы (А2, В2, С2) и соединить их по нужной схеме — «треугольник» либо «звезда» (когда напряжение мотора 220/127В).
Извлечение отсутствующих концов. Наверное, самый непростой вариант — когда движок имеет слияние обмоток по схеме «звезда», и нет способности переключить ее на «треугольник» (в распределительную коробку выведено не более чем 3 электропровода — начала обмоток С1, С2, С3) .
В данном случае для включения мотора по схеме «треугольник» нужно вывести в коробку отсутствующие концы обмоток С4, С5, С6.
Схемы включения трехфазного мотора в однофазную сеть
Включение по схеме «треугольник». В случае домашней сети, исходя из убеждений получения большей выходной мощности более подходящим считается однофазное включение трехфазных двигателей по схеме «треугольник». При всем этом их мощность имеет возможность достигать 70% от номинальной. 2 контакта в разветвительной коробке подсоединяются непосредственно к электропроводам однофазной сети (220В), а 3-ий — через рабочий конденсатор Ср к хоть какому из 2-ух первых контактов либо электропроводам сети.
Обеспечивание запуска. Запуск трехфазного мотора без нагрузки возможно производить и от рабочего конденсатора (подробнее ниже), но в случае если эл-двигатель имеет какую-то нагрузку, он либо не запустится, либо станет набирать обороты чрезвычайно медлительно. Тогда уже для быстрого запуска нужен вспомогательный пусковой конденсатор Сп (расчет емкости конденсаторов описан ниже). Пусковые конденсаторы врубаются лишь на время запуска мотора (2-3 сек, покуда обороты не достигнут приблизительно 70% от номинальных), потом пусковой конденсатор необходимо отключить и разрядить.
Комфортен пуск трехфазного мотора при помощи особенного выключателя, одна пара контактов которого замыкается при нажатой кнопке. При ее отпускании одни контакты размыкаются, а другие остаются включенными — пока же не будет нажата кнопка «стоп».
Выключатель для запуска электродвигателей
Реверс. Направление вращения двигателя зависит от того, к какому контакту («фазе») подсоединена третья фазная обмотка.
Направлением вращения возможно управлять, подсоединив последнюю, через конденсатор, к двухпозиционному переключателю, соединенному двумя своими контактами с первой и 2-ой обмотками. Зависимо от положения переключателя движок станет крутиться в одну либо другую сторону.
На рисунке ниже представлена схема с пусковым и рабочим конденсатором и клавишей реверса, дозволяющая производить комфортное управление трехфазным двигателем.
Схема подключения трехфазного двигателя к однофазной сети, с реверсом и кнопкой для подключения пускового конденсатора
Подключение по схеме «звезда». Подобная схема подключения трехфазного двигателя в сеть с напряжением 220В используется для электродвигателей, у которых обмотки рассчитаны на напряжение 220/127В.
Конденсаторы. Нужная емкость рабочих конденсаторов для работы трехфазного мотора в однофазной сети находится в зависимости от схемы включения обмоток мотора и прочих характеристик. Для соединения «звездой» емкость рассчитывается по формуле:
Cр = 2800•I/U
Для соединения «треугольником»:
Cр = 4800•I/U
Где Ср — емкость рабочего конденсатора в мкФ, I — ток в А, U — напряжение сети в В. Ток рассчитывается по формуле:
I = P/(1.73•U•n•cosф)
Где Р — мощность электродвигателя кВт; n — КПД двигателя; cosф — коэффициент мощности, 1.73 — коэффициент, определяющий соответствие меж линейным и фазным токами. КПД и коэффициент мощности указаны в паспорте и на табличке мотора. Традиционно их значение располагается в спектре 0,8-0,9.
На практике значение емкости рабочего конденсатора при подсоединении «треугольником» возможно счесть по облегченной формуле C = 70•Pн, где Pн — номинальная мощность электродвигателя в кВт. Согласно данной формуле на каждые 100 Вт мощности электродвигателя нужно около 7 мкФ емкости рабочего конденсатора.
Корректность подбора емкости конденсатора проверяется результатами эксплуатации двигателя. В случае если её значение оказывается больше, нежели потребуется при этих условиях работы, движок станет перенагреваться. Ежели емкость оказалась менее требуемой, выходная мощность электродвигателя станет очень низкой. Имеет резон подыскивать конденсатор для трехфазного мотора, начиная с небольшой емкости и равномерно повышая её значение до рационального. В случае если есть возможность, гораздо лучше выбрать емкость измерением тока в электропроводах присоединенных к сети и к рабочему конденсатору, к примеру токоизмерительными клещами. Значение тока должно быть более близким. Замеры следует производить при том режиме, в каком движок будет действовать.
При определении пусковой емкости исходят, сначала, из требований создания нужного пускового момента. Не перепутывать пусковую емкость с емкостью пускового конденсатора. На приведенных выше схемах, пусковая емкость равна сумме емкостей рабочего (Ср) и пускового (Сп) конденсаторов.
В случае если по условиям работы запуск электродвигателя случается без нагрузки, то пусковая емкость традиционно принимается одинаковой рабочей, другими словами пусковой конденсатор не нужен. В данном случае схема подключения упрощается и удешевляется. Для такового упрощения и основное удешевления схемы, возможно организовать вероятность отключения нагрузки, к примеру, сделав возможность быстро и комфортно изменять положение мотора для падения ременной передачи, либо сделав для ременной передачи прижимающей ролик, к примеру, как у ременного сцепления мотоблоков.
Запуск под нагрузкой требует присутствия доборной емкости (Сп) подключаемой временно пуска двигателя. Повышение отключаемой емкости приводит к возрастанию пускового момента, и при неком конкретном ее значении момент достигает собственного наибольшего значения. Дальнейшее повышение емкости приводит к обратному эффекту: пусковой момент начинает убавляться.
Отталкиваясь от условия пуска двигателя под нагрузкой ближайшей к номинальной, пусковая емкость обязана быть в 2-3 раза более рабочей, то есть, в случае если емкость рабочего конденсатора 80 мкФ, то емкость пускового конденсатора обязана быть 80-160 мкФ, что обеспечит пусковую емкость (сумма емкости рабочего и пускового конденсаторов) 160-240 мкФ. Хотя в случае если двигатель имеет маленькую нагрузку при запуске, емкость пускового конденсатора быть может меньше либо ее может и небыть вообще.
Пусковые конденсаторы действуют недолговременное время (всего несколько секунд за весь период подключения). Это дает возможность использовать при запуске двигателя более дешевые пусковые электролитические конденсаторы, специально созданные для данной цели.
Заметим, что у двигателя присоединенного к однофазной сети через конденсатор, работающего в отсутствии нагрузки, по обмотке, питаемой через конденсатор, следует ток на 20-30% превосходящий номинальный. Потому, в случае если движок используется в недогруженном режиме, то емкость рабочего конденсатора надлежит минимизировать. Но тогда уже, в случае если движок запускался без пускового конденсатора, последний имеет возможность потребоваться.
Гораздо лучше применять не 1 великий конденсатор, а несколько гораздо меньше, частично из-за способности подбора хорошей емкости, подсоединяя добавочные либо отключая ненадобные, последние применяют в качестве пусковых. Нужное число микрофарад набирается параллельным соединением нескольких конденсаторов, отталкиваясь от того, что суммарная емкость при параллельном соединении подсчитывается по формуле:
Cобщ = C1 C1 … Сn.
Параллельное соединение конденсаторов
Вариант схемы устройства запуска трехфазного электродвигателя без потери мощности :
обмотки электродвигателя 220/380 В соединяем треугольником, а конденсатор С1 включаем, как обычно, параллельно одной из них. Конденсатору будет «помогать» дроссель L1, включенный параллельно другой обмотке.
В качестве рабочих используются обычно металлизированные бумажные или пленочные конденсаторы (МБГО, МБГ4, К75-12, К78-17 МБГП, КГБ, МБГЧ, БГТ, СВВ-60). Допустимое напряжение должно не менее чем в 1,5 раза превышать напряжение сети.
Быстрое подключение маломощного трехфазного электродвигателя
Определение начала и конца фазных обмоток асинхронного электродвигателя
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети
Для работы разнообразных электрических устройств используются асинхронные двигатели, которые просты и надежны в работе и монтаже – их легко можно установить своими руками. Подключение трехфазного двигателя к однофазной и трехфазной сети осуществляется звездой и треугольником.
Общая информация
Асинхронный трехфазный двигатель состоит из следующих основных частей: обмоток, подвижного ротора и неподвижного статора. Обмотки могут быть соединены межу собой, а к их открытым контактам подключается основное питание сети или последовательно, т. е. конец одной обмотки соединен с началом следующей.
Фото — схема звезда наглядноПодключение может осуществляться к однофазной, двухфазной и трехфазной сети, при этом двигатели в основном рассчитаны на два напряжения – 220/380 В. Переключение типа соединения обмоток позволяет менять номинальное напряжение. Несмотря на то, что в принципе подключение двигателя возможно и к однофазной сети, оно редко используется, т. к. конденсатор снижает эффективность устройства. И от номинальной мощности потребитель получает приблизительно 60 %. Но если иного варианта нет, то нужно подключать схемой «треугольник», тогда перегрузка мотора будет меньшей, чем при звезде.
Перед подсоединением обмоток в однофазной сети нужно обязательно проверить емкость конденсатора, который будет использоваться. Для этого нужна формула:
C мкф = P Вт /10
Если исходные параметры конденсатора неизвестны, то рекомендуется использовать пусковую модель, которая может «подстроиться» под работу двигателя и контролировать его обороты. Также часто для работы устройства с короткозамкнутым ротором используют реле тока или стандартный магнитный пускатель. Эта деталь схемы позволяет обеспечить полную автоматизацию рабочего процесса. Причем для бытовых моделей (с мощностью от 500 в до 1 кВт) можно использовать пускатель от стиралки или холодильника, в дальнейшем увеличивая емкость конденсатора или изменяя обмотку реле.
Видео: как подключать трехфазный двигатель в 220В
Способы подключения
При однофазной сети необходимо сдвигать фазу при помощи специальных деталей, чаще всего это конденсатор. Но в некоторых условиях его заменят тиристор. Если установить тиристорный ключ в корпус электродвигателя, то при закрытом положении он не только сдвигает фазы, но и значительно увеличивает пусковой момент. Это способствует повышению КПД до 70 %, что является прекрасным показателем для такого подсоединения. Используя только эту деталь можно отказаться от применения вентилятора и основных типов конденсаторов – пускового и рабочего.
Но и это подключение не является идеальным. При работе ЭД с тиристором потребляется на 30 % больше электрического тока, чем с конденсаторами. Поэтому такой вариант применяется только на производстве или при отсутствии выбора.
Рассмотрим, как производится подключение трехфазного асинхронного двигателя к трехфазной сети, если используется схема треугольник.
Фото — простой треугольникНа чертеже указаны два конденсатора – пусковой и рабочий, кнопка пуска, диод, сигнализирующий о начале работы и резисторная система торможения и полной остановки. Также в данном случае применяется переключатель, который имеет три позиции: «удержание», «старт», «стоп». При установке рукоятки в первом положении к контактам начинает поступать электрический ток. Здесь важно сразу же после того, как двигатель заведется перейти в режим «старт», иначе обмотки могут загореться из-за перегрузки. Во время окончания рабочего процесса рукоятка фиксируется в точке «стоп».
Фото — подключение при помощи конденсаторов электролитовИногда при подключении в фазу удобнее останавливать трехфазный двигатель за счет энергии, которая запасена в конденсаторе. Иногда вместо них используются электролиты, но это более сложный вариант установки устройства. В этом случае очень важны параметры конденсатора, в частности, его емкость – от неё зависит торможение и время полной остановки движущихся частей. Также в этой схеме используются выпрямляющие диоды и резисторы. Они помогут при необходимости ускорить остановку двигателя. Но их технические характеристики должны иметь следующий вид:
- У резистора сопротивление не должно превышать 7 кОм;
- Конденсатор должен выдерживать напряжение 350 вольт и выше (в зависимости от напряжения сети).
Имея под рукой схему с остановки мотора, при помощи конденсатора можно осуществить подключение с реверсом. Главным отличием от предыдущего чертежа является модернизация трехфазного двухскоростного двигателя за счет двойного переключателя и магнитного пускового реле. Переключатель также как и в предыдущих вариантах имеет несколько основных позиций, но фиксируется только на «старт» и «стоп» — это очень важно.
Фото — реверс при помощи пускателяРеверсивное подключение двигателя возможно также через магнитный пускатель. В таком случае нужно изменить порядок очередности фаз статора, тогда можно будет обеспечить перемену направления вращения. Чтобы это сделать, нужно сразу после нажатия на кнопку пускателя «Вперед», нажать кнопку «Назад». После этого блокировочный контакт отключит катушку переднего хода и переведет питание на задний – направление вращения изменится. Но нужно быть внимательным при подключении пускателя – если перепутать местами контакты, то при переходе произойдет не реверсирование, а короткое замыкание.
Еще одним необычным способом, как можно подключить трехфазный двигатель, является вариант с использованием четырехполюсного УЗО. Её особенностью является возможность использования без нуля сети.
- В большинстве случаев, ЭД требуется только 3 фазы и 1 провод заземления, ноль необязателен, т. к. нагрузка симметрична;
- Принцип подключения таков: фазы питания отводим к автоматическому выключателю, а ноль соединяем прямо с клеммой УЗО – N, после этого её ни к чему не подключаем;
- От автомата кабели также аналогично подсоединяются к УЗО. Заземляем двигатель и все.
Как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть своими руками
Теоретический материал, изложенный в первой части темы, посвященной однофазному подключению трехфазного электродвигателя, предназначен для того, чтобы домашний мастер мог осознанно перевести промышленные устройства сети 380 вольт на бытовую электрическую проводку 220.
Рекомендуем внимательно ознакомиться с этой статьей здесь.
Благодаря ей вы не просто механически повторите наши рекомендации, а будете выполнять их осознанно.
Содержание статьи
Оптимальные схемы для подключений трехфазного двигателя к бытовой однофазной сети
Среди многочисленных способов подключения электродвигателя на практике широкое распространение получило всего два, именуемые коротко:
- звездой;
- треугольником.
Название дано по методу соединения обмоток в электрической схеме внутри статора. Оба способы отличаются тем, что у них на каждую фазу двигателя прикладывается напряжение разной величины.
В схеме звезды линейное напряжение подводится сразу на две обмотки, соединенные последовательно. Их электрическое сопротивление складывается, осуществляет бо́льшее противодействие проходящему току.
У треугольника линейное напряжение подается на каждую обмотку индивидуально и поэтому ему оказывается меньшее сопротивление. Токи создаются выше по амплитуде.
Обращаем внимание на два этих отличия и делаем практические выводы для их использования:
- схема звезды обладает пониженными токами в обмотках, позволяет эксплуатировать электродвигатель длительно с минимальными нагрузками, обеспечивать небольшие крутящие моменты на валу;
- более высокие токи, создаваемые схемой треугольника, обеспечивают лучшую выходную мощность, позволяют использовать двигатель в экстремальных нагрузках, поэтому ему требуется надежное охлаждение для длительной работы.
Два этих отличия подробно объяснены на картинке. Внимательно посмотрите на нее. Красными стрелками для наглядности специально помечены приходящие напряжения с линии (линейные) и приложенные к обмоткам (фазные). У схемы треугольника они совпадают, а для звезды — снижены за счет подключения двух обмоток через нейтраль.
Эти способы следует проанализировать применительно к условиям работы вашего будущего механизма на этапе проектирования, до начала его создания. Иначе двигатель схемы звезды может не справляться с подключенными нагрузками и будет останавливаться, а у треугольника — перегреваться и в итоге сгорит. Нагрузку по току двигателя можно предусмотреть выбором схемы подключения.
Как узнать схему подключения обмоток статора у асинхронного двигателя
На каждом заводе принято на корпусе электротехнического оборудования помещать информационные таблички. Пример ее исполнения для трехфазного электродвигателя показан на фотографии.
Домашнему мастеру можно обращать внимание не на всю информацию, а только на:
- мощность потребления: по ее величине судят о работоспособности подключаемого привода;
- схему соединения обмоток — вопрос только что разобран;
- число оборотов, которое может потребовать подключения редуктора;
- токи в фазах — под них созданы обмотки;
- класс защиты от воздействий внешней среды — определяет условия эксплуатации, включая защиту от атмосферной влаги.
Сведениям завода обычно можно доверять, но они создавались для нового двигателя, поставляемого в продажу. Эта схема за все время эксплуатации может подвергаться реконструкции несколько раз, потеряв свой первозданный вид. Старый двигатель при неправильном хранении может потерять работоспособность.
Следует выполнить электрические измерения его схемы и проверить состояние изоляции.
Как определить схемы подключения обмоток статора
Для проведения электрических замеров необходимо иметь доступ к каждому окончанию всех трех обмоток. Обычно шесть их выводов подключены на свои болты внутри клеммной коробки.
Но, среди способов заводского монтажа встречается такой, когда специальные асинхронные модели изготовлены по схеме звезды так, что нейтральная точка собрана концами обмоток внутри корпуса, а на вводную коробку заведена одной жилой ее сборка. Этот неудачный для нас вариант потребует раскручивания на корпусе шпилек крепления крышек для снятия последних. Затем надо подобраться к месту соединения обмоток и разъединить их концы.
Электрическая проверка концов обмоток статора
Для работы нам потребуется омметр. Можно воспользоваться тестером в этом режиме или даже простой батарейкой с лампочкой. Любым из этих приборов необходимо проверить цепь каждой обмотки. Этот вопрос более подробно изложен отдельной статьей.
После нахождения обоих концов для одной обмотки их необходимо пометить собственной маркировкой для проведения последующих проверок и подключения.
Замеры полярности у обмоток статора
Поскольку обмотки навиты строго определённым образом, то нам необходимо точно найти у них начала и окончания. Для этого существует два простых электрических метода:
- кратковременная подача постоянного тока в одну обмотку для создания импульса;
- использование источника переменной ЭДС.
В обоих случаях работает принцип электромагнитной индукции. Ведь обмотки собраны внутри магнитопровода, хорошо обеспечивающего трансформацию электроэнергии.
Проверка импульсом от батарейки
Работа выполняется сразу на двух обмотках. Картинка показывает этот процесс для трех — так меньше рисовать.
Процесс состоит из двух этапов. Вначале определяются однополярные обмотки, а затем проводится контрольная проверка, позволяющая исключить возможную ошибку у выполненных измерений.
Для поиска однополярных зажимов на любую свободную обмотку подключается вольтметр постоянного тока, переключенный на предел чувствительной шкалы. По нему будем осуществлять проверку напряжения, появляющегося за счет трансформации импульса.
Минусовой вывод батарейки жестко соединяют с произвольным концом второй обмотки, а плюсом кратковременно дотрагиваются до ее второго окончания. Этот момент на картинке показан контактом кнопки Кн.
Наблюдают поведение стрелки вольтметра, реагирующей на подачу импульса в своей цепи. Она может двигаться к плюсу или минусу. Совпадение полярностей обеих обмоток будет показано положительным отклонением, а отличие — отрицательным.
При снятии импульса стрелка пойдет в обратную сторону. На это тоже обращают внимание. Затем маркируют концы.
После этого замер выполняют на третьей обмотке, а контрольную проверку осуществляют переключением батарейки на другую цепочку.
Проверка понижающим трансформатором
Источник ЭДС переменного тока на 24 вольта рекомендуется использовать в целях обеспечения электрической безопасности. Пренебрегать этим требованием не рекомендуется.
Вначале берут две произвольные обмотки, например, №2 и №3. Попарно соединяют вместе их вывода и к этим местам подключают вольтметр, но уже переменного тока. В оставшуюся обмотку №1 подают напряжение от понижающего трансформатора и наблюдают появление показаний от него на вольтметре.
Если вектора направлены одинаково, то они не будут влиять друг на друга и вольтметр покажет их общую величину — 24 вольта. Когда же полярность перепутана, то на вольтметре встречные вектора сложатся, дадут в сумме число 0, которое отобразится на шкале показанием стрелки. Сразу после замера тоже следует маркировать концы.
Затем необходимо проверить полярность для оставшейся пары и выполнить контрольный замер.
Такими простыми электрическими опытами можно надёжно определить принадлежность концов к обмоткам и их полярность. Это поможет их правильно собрать для схемы конденсаторного запуска.
Проверка сопротивления изоляции обмоток статора
Если двигатель при хранении находился в неотапливаемом помещении, то он контактировал с влажным воздухом, отсырел. Его изоляция нарушилась, способна создавать токи утечек. Поэтому ее качество надо оценивать электрическими измерениями.
Тестер в режиме омметра не всегда способен выявить такое нарушение. Он покажет только явный брак: слишком маленькая мощность его источника тока не обеспечивает точный результат замера. Для проверки состояния изоляции необходимо пользоваться мегаомметром — специальным прибором с мощным источником питания, обеспечивающим приложение к измерительной цепи повышенного напряжения 500 или 1000 вольт.
Оценка состояния изоляции должна проводиться до подачи рабочего напряжения на обмотки. Если выявлены токи утечек, то можно попытаться просушить двигатель в теплой, хорошо проветриваемой среде. Часто этот прием позволяет восстановить работоспособность электрической схемы, собранной внутри сердечника статора.
Запуск асинхронного двигателя по схеме звезды
Для этого способа концы всех обмоток К1, К2, К3 соединяются в точке нейтрали и изолируются, а на их начала подается линейное напряжение.
К одному началу жестко подключается рабочий ноль сети, а к двум другим — потенциал фазы следующим способом:
- первая любая обмотка соединяется жестко;
- вторая врезается через конденсаторную сборку.
Для стационарного подключения асинхронного двигателя необходимо предварительно определить фазу и рабочий ноль питающей сети.
Как подобрать конденсаторы
В схеме запуска электродвигателя используется две цепочки для подключения обмотки через конденсаторные сборки:
- рабочая — подключенная во всех режимах;
- пусковая — используемая только для интенсивной раскрутки ротора.
В момент запуска параллельно работают обе эти схемы, а при выводе на рабочий режим цепочка пуска отключается.
Емкость рабочих конденсаторов должна соответствовать потребляемой мощности электрического двигателя. Для ее вычисления используют эмпирическую формулу:
C раб=2800∙I/U.
Входящие в нее величины номинального тока I и напряжения U как раз и вводят корректировку по электрической мощности двигателя.
Емкость пусковых конденсаторов обычно в 2÷3 крата превышает рабочую.
Правильность подбора конденсаторов влияет на образование токов в обмотках. Их необходимо проверять после запуска двигателя под нагрузкой. Для этого замеряют токи в каждой обмотке и сравнивают их по величине и углу. Хорошая эксплуатация осуществляется при минимально возможном перекосе. В противном случае двигатель работает нестабильно, а какая-то обмотка или две станут перегреваться.
Рекомендуемые выключатели
В пусковой схеме показан выключатель SA, который вводит в работу на короткое время запуска пусковой конденсатор. Существует много конструкций кнопок, позволяющих выполнять эту операцию.
Однако, хочется обратить внимание на специальное устройство, выпускаемое в советские времена промышленностью для стиральных машин с активатором — центрифугой.
В его закрытом корпусе спрятан механизм в составе:
- двух контактов, работающих на замыкание от нажатия на верхнюю кнопку «Пуск»;
- одного контакта, размыкающего всю цепь от кнопки «Стоп».
При нажатии на кнопку Пуск подается фаза схемы на двигатель через рабочие конденсаторы одной цепочкой и пусковые — другой. Когда же кнопку отпускают, то один контакт разрывается. Его подключают к пусковым конденсаторам.
Запуск асинхронного двигателя по схеме треугольник
Больших отличий этого способа от предыдущего практически нет. Пусковая и рабочая цепочки работают по тем же алгоритмам.
В этой схеме приходится учитывать повышенные токи, протекающие в обмотках и иные методы подбора для них конденсаторов.
Их расчет выполняется по похожей на предыдущую, но другой формуле:
C раб=4800∙I/U.
Соотношения между пусковыми и рабочими конденсаторами не изменяются. Не забывайте оценивать их подбор контрольными замерами токов под номинальной нагрузкой.
Заключительные выводы
- Существующие технические способы позволяют подключать трехфазные асинхронные двигатели к однофазной сети 220 вольт. Многочисленные исследователи предлагают для этого свои экспериментальные схемы большим ассортиментом.
- Однако, этот метод не обеспечивает эффективное использование ресурса электрической мощности из-за больших потерь энергии, связанных с некачественным преобразованием напряжения для подключения к фазам статора. Поэтому двигатель работает с низким КПД, повышенными затратами.
- Длительная эксплуатация станков с подобными двигателями экономически не обоснована.
- Способ можно рекомендовать только для подключения неответственных механизмов на короткий участок времени.
- С целью эффективного использования асинхронного электродвигателя необходимо применять полноценное трехфазное подключение либо современный дорогой инверторный преобразователь соответствующей мощности.
- Однофазный электродвигатель с такой же мощностью в бытовой сети лучше справиться со всеми задачами, а его эксплуатация обойдется дешевле.
Таким образом, конструкции асинхронных двигателей, ранее массово подключаемые к домашней проводке, сейчас не пользуются популярностью, а способ их подключения морально устарел, используется редко.
Вариант подобного механизма показан фотографией наждака со снятым для наглядности защитным щитком и ограничительным упором. Даже при таком исполнении работать на нем затруднительно из-за потерь мощности.
Практические советы Александра Шенрок, изложенные в его видеоролике, наглядно дополняют материал статьи, позволяют лучше осмыслить эту тему. Рекомендую его к просмотру, но, критически отнеситесь к замеру сопротивления изоляции тестером.
Задавайте вопросы в комментариях, делитесь статьей с друзьями через кнопки социальных сетей.
Полезные товары