Схема подключения двигателя через конденсатор. Схемы подключения электродвигателя к электропитанию Схема подключения трехфазного двигателя от 220 вольт

Для работы любого асинхронного двигателя необходимо наличие вращающегося электромагнитного поля. При включении в трехфазную электрическую сеть это условие легко соблюдается: три фазы, сдвинутые относительно друг друга на 120°, создают поле, напряженность которого в пределах пространства статора изменяется именно циклически.

Однако, бытовые сети в подавляющем большинстве однофазные — с напряжением 220 вольт. Создать вращающееся электромагнитное поле в такой сети уже не так просто, поэтому однофазные асинхронные двигатели не так распространены в использовании как их трехфазные аналоги.

Тем не менее, однофазные «асинхронники» довольно успешно применяются в бытовых вентиляторных, насосных и прочих установках. Так как мощность бытовой однофазной сети обычно совсем не велика, а энергетические показатели и характеристики однофазных двигателей в целом существенно отстают от характеристик двигателей трехфазных, то однофазный асинхронный двигатель редко имеет мощность, превышающую один киловатт.

Ротор однофазных асинхронных двигателей выполняется короткозамкнутым, так как в силу маломощности этих машин отсутствует необходимость регулирования по роторной цепи.

Цепь статора представляет собой две обмотки, включаемые в сеть параллельно. Одна из них является рабочей и она обеспечивает работу двигателя в сети 220 вольт, а вторую можно считать вспомогательной, или пусковой.

В цепь второй обмотки включается элемент, обеспечивающий разность токов в обмотках. необходимую для создания вращающегося поля. В подавляющем большинстве случаев этот элемент является конденсатором, но существуют однофазные двигатели, имеющие в своем составе для этих целей индуктивность или резистор.

Конденсаторные электродвигатели конструктивно делятся на следующие двигатели:

1) с пусковым; 2) с пусковым и рабочим; 3) с рабочим конденсатором.

В первом и наиболее распространенном случае дополнительная обмотка и конденсатор включаются в сеть только на время пуска, а по его окончании выводятся из работы.

Реализуется такая схема при помощи реле или просто кнопкой, зажимаемой оператором на время пуска. В случае с рабочим конденсатором он вместе со своей обмоткой постоянно включен в цепь.

Электрические машины с пусковым конденсатором имеют хороший пусковой момент при небольших бросках тока во время пуска. Однако, во время работы в номинальном режиме показатели таких двигателей резко снижаются из-за того, что поле одной рабочей обмотки является не круговым, а эллиптическим.

Двигатели с рабочим конденсатором, напротив, обеспечивают хорошие рабочие номинальные параметры при посредственных пусковых. Двигатели, имеющие в конструкции пусковой и рабочий конденсатор, являются компромиссом между двумя предыдущими решениями и имеют средние показатели, как во время пуска, так и во время работы.

В целом, схемам с пусковым конденсатором отдается предпочтение при тяжелом пуске, а схемам с рабочим конденсатором – если нет потребности в хорошем пусковом моменте.

Стоит отметить, что при подключении однофазного двигателя, у пользователя почти всегда есть выбор, какой из схем отдать предпочтение, поскольку все выводы двигателя: от конденсатора, от вспомогательной обмотки и от главной обмотки собираются в клеммной коробке (барно).

При отсутствии конденсатора, или при необходимости переделать схему можно подобрать рабочий конденсатор из расчета 0,7-0,8 мкФ на киловатт мощности, а пусковой – в 2,5 раза больше.

Определить рабочую и пусковую обмотку статора в коробке можно по сечению проводов: у пусковой оно будет меньше. Зачастую, пусковая и рабочая обмотка соединяются прямо в корпусе двигателя и выводятся наружу одним общим выводом.

Возможность осуществления реверсирования при управлении такой электрической машины не представляется возможной, поскольку нельзя поменять местами концы пусковой обмотки.

А определить, какой из трех силовых выводов является общим, какой пусковым и какой рабочим, можно, только, прозвонив их относительно друг друга. Наибольшое сопротивление будет между пусковым и рабочим выводом, а сопротивление между общим и пусковым выводом будет больше сопротивления между рабочим и общим выводом.

Асинхронные двигателя рассчитаны на подключение к трехфазной сети 380В и 220В. Ниже в качестве примера есть две бирки, на которых изображено:

— тип двигателя
— род тока — переменный (трёх фазный)
— частота — (50Гц)
— мощность — (0,25kW)
— обороты в минуту — (1370 об/мин)
— возможность соединения обмоток – треугольник / звезда
— номинальное напряжение двигателя – 220В/380В
— номинальный ток двигателя — 2,0/1,16А

Заостряю внимание!
Указанная мощность на бирке электродвигателя, это не электрическая, а механическая мощность на валу. Сейчас попробую объяснить по формуле мощность трехфазного тока.

Р = 1,73 * 220 * 2,0 * 0,67 = 510 (Вт) для напряжения 220В
Р = 1,73 * 380 * 1,16 * 0,67 =510,9 (Вт) для напряжения 380В

Делаем вывод:
По результату решения видно, что электрическая мощность больше механической мощности. Это естественно, так как у двигателя должен быть запас мощности, для компенсации потерь на создание вращающегося магнитного поля, потери напряжения в проводах.

На этой бирке видно, что обмотки электродвигателя можно соединить, как треугольником (220В), так звездой (380в). На клемме двигателя есть шесть выводов
(С1, С2, С3, С4, С5, С6).

А на этой бирке обмотки уже соединены внутри двигателя — звездой.
На клемме только три вывода (С1, С2, С3).

На рисунке изображена схема соединение обмоток асинхронного двигателя звездой. (380В/220В)

На схеме обозначено красными стрелками распределение напряжения в обмотках двигателя, что на одну обмотку распределяется напряжение одной фазы 220В, а напряжение двух обмоток складывается из междуфазного (линейного) напряжения 380В.

Из этого следует рекомендация, как приспособить трехфазный двигатель в однофазную сеть 220В. Необходимо посмотреть на бирке двигателя, на какое напряжение рассчитаны его обмотки, есть возможность соединения обмоток звездой и треугольником.

Если есть возможность изменить схему соединения обмоток на клемме, изменяем её, соединение обмоток треугольником – 220В в этом случи двигатель, потеряет меньше мощности, так как распределение напряжение для каждой обмотки будет одинаково 220В.

Соединение обмоток на клемме звездой. Начало обмоток — (С1; С2; С3;) подключатся к сети, а концы – (С6; С4; С5;) обмоток соединяются в месте перемычкой.

Соединение обмоток на клемме треугольником. Устанавливаются перемычки между выводами (С1 – С6); (С2 – С4); (С3 – С5), а к сети подключаются вывода — (С1; С2; С3;).

Схема подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть через конденсаторы. Соединение обмоток треугольником с подключением рабочих и пусковых конденсаторов.

Есть двигатель, у которого обмотки рассчитаны для подключения к сети 220В/127В. При схеме соединение обмоток звездой его подключают к трехфазной сети 220В, а при схеме соединение обмоток треугольником подключают к трехфазной сети 127В.

Таблица 1. Технические характеристики некоторых конденсаторов.

Самый распространенный способ, как запустить двигатель:
это фазосдвигающий конденсатор.
В этом случае потеряется мощность двигателя.
Полезная мощность электродвигателя составит — 50. 60% от его мощности.

Приступим:
Какие конденсаторы применяем?
Выбираем масляные конденсаторы,
по напряжению, не менее 300 — 400В.

Что бы набрать ёмкость рабочих конденсаторов необходимо:
выполнить параллельное соединение конденсаторов.

Параллельное соединение конденсатора

Теперь нужно выбрать ёмкость пусковых конденсаторов:
— пусковая ёмкость конденсаторов должна быть больше в три раза рабочих конденсаторов.

Пусковые конденсаторы необходимы только при запуске двигателя.
Что будет если пусковые конденсаторы не отключать из схемы при работе двигателя?
Это не допустимо. Когда двигатель наберёт номинальные обороты, пусковые конденсаторы будут наводить большой перекос по току в обмотках двигателя,
тем самым вызовет перегрев обмоток двигателя.

Есть электронная книга «Шпаргалка мастеру «, в которой объясняется простым доступным языком, подключение двигателей, магнитных пускателей и т.п.

Как подключить трёхфазный электродвигатель если есть только 220 вольт?

Самыми распространенными приводами различных электрических машин в мире являются асинхронные двигатели. Они были изобретены еще в XIX веке и очень быстро, в силу простоты своей конструкции, надежности и долговечности, используются широко и в промышленности, и в быту.

Однако далеко не все потребители электрической энергии обеспечены трехфазным электроснабжением, что затрудняет применение надежных помощников человека – трехфазных электродвигателей. Но выход, достаточно просто реализуемый на практике, все же есть. Нужно только сделать подключение двигателя, используя специальную схему.

Но вначале стоит немного узнать о принципах работы трехфазных электродвигателей и о их подключении.

Каким образом асинхронный двигатель будет работать при подключении в двухфазную сеть

На статоре асинхронного двигателя помещаются три обмотки, которые обозначаются буквами C1, C2— C6. Первой обмотке принадлежат выводы C1 и C4, второй С2 и C5, а третьей C3 и C6, причем C1— С6 – это начала обмоток, а C4— C6 – их конец. В современных двигателях принята несколько иная система маркировки, обозначающая обмотки буквами U, V, W, а их начало и конец обозначают цифрами 1 и 2. Например, началу первой и обмотки C1 соответствует U1, концу третей C6 соответствует W2 и так далее.

Все выводы обмоток смонтированы в специальной клеммной коробке, которая есть у любого асинхронного двигателя. На табличке, которая должна быть на каждом двигателе обозначены его мощность, рабочее напряжение (380/220 В или 220/127 В), а также возможность Подключения по двум схемам: «звездой» или «треугольником».

Стоит учитывать, что мощность асинхронной машины при подключении в однофазную сеть всегда будет на 50-75% меньше, чем при трехфазном подключении.

Схема подключения к однофазной сети 220 вольт

Если просто подключить трехфазный двигатель к сети 220 вольт просто соединив обмотки с питающей сетью, то ротор не будет двигаться по той простой причине, что отсутствует вращающееся магнитное поле. Для того, чтобы его создать необходимо сдвинуть фазы на обмотках при помощи специальной схемы.

Из курса электротехники известно, что конденсатор, включенный в электрическую цепь переменного тока, будет сдвигать фазу напряжения. Это происходит из-за того, что во время его заряда происходит постепенное возрастание напряжения, время которого определяется емкостью конденсатора и величиной протекающего тока.

Получается, что разность потенциалов на выводах конденсатора будет всегда опаздывать по отношению к питающей сети. Этим эффектом и пользуются для подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть.

На рисунке представлена схема подключения однофазного двигателя при разных способах. Очевидно, что напряжение между точками A и C. также B и C будет расти с запаздыванием, что создаст эффект вращающегося магнитного поля. Номинал конденсатора в соединениях типа «треугольник рассчитывается по формуле: C=4800*I/U, где I – это рабочий ток, а U– напряжение. Емкость в этой формуле вычисляется в микрофарадах.

В соединениях по способу «звезда», которое наименее предпочтительно нужно использовать в однофазных сетях из-за меньшей отдаваемой мощности, применяют другую формулу C=2800*I/U. Очевидно, что конденсаторы требуют меньших номиналов, что объясняется меньшими пусковыми и рабочими токами.

Подключение высокомощных устройств в однофазную сеть

Представленная выше схема подходит только для тех трехфазных электродвигателей, чья мощность не превышает 1,5 кВт. При большей мощности потребуется применение другой схемы, которая помимо рабочих характеристик гарантированно обеспечит пуск двигателя и его выход в рабочий режим. Такая схема представлена на следующем рисунке, где дополнительно присутствует возможность реверса двигателя.

Конденсатор Сp обеспечивает работу двигателя в штатном режиме, а Cп – нужен при пуске и разгоне двигателя, который делается в течение нескольких секунд. Резистор R разряжает конденсатор после запуска и размыкания кнопочного выключателя Кн . а переключатель SA служит для реверса.

Емкость пускового конденсатора обычно применяется в два раза большей, чем емкость рабочего конденсатора. Для того чтобы набрать нужную емкость, используют собранные батареи из конденсаторов. Известно, что параллельное соединение конденсаторов суммирует их емкость, а последовательное – обратно пропорционально.

При выборе номиналов конденсаторов руководствуются тем, что их рабочее напряжение должно быть больше напряжения в сети минимум на одну ступень, а это обеспечит их надежную работу при пуске.

Современная элементная база позволяет использовать конденсаторы высокой емкости при небольших габаритах, что значительно упрощает подключение трехфазных двигателей в однофазную сеть 220 вольт.

• Асинхронные машины могут подключаться и в однофазные сети 220 вольт при помощи фазосдвигающих конденсаторов, номинал которых рассчитывается, исходя их рабочего напряжения и потребляемого тока.

подключение однофазного двигателя

Все три провода подключаем к кнопке. В ней тоже имеется три контакта. Обязательно пусковой провод «сажаем на средний контакт (который замыкается только на время пуска), остальные два — на крайн ие (произвольно). К крайним входным контактам ПНВС подключаем силовой кабель (от 220 В), средний контакт соединяем перемычкой с рабочим (обратите внимание! не с общим ). Вот и вся схема включения однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифолярного) через кнопку.

Конденсаторный

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть варианты: есть три схемы подключения и все с конденсаторами. Без них мотор гудит, но не запускается (если подключить его по схеме, описанной выше).

Схемы подключения однофазного конденсаторного двигателя

Первая схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже. Схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском (бетономешалки. например), а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.

Схема с двумя конденсаторами

Есть еще третий вариант подключение однофазного двигателя (асинхронного) — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и реализуется чаще всего. Она на рисунке выше в середине или на фото ниже более детально. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами — рабочим и пусковым

При реализации других схем — с одним конденсатором — понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все соединяется просто.

Подбор конденсаторов

Есть довольно сложная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

• рабочий конденсатор берут из расчета 0,7-0,8 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
• пусковой — в 2-3 раза больше.

Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите конденсатор специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting, но можно взять и обычные.

Изменение направления движения мотора

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Когда собирали схему, один из проводов подали на кнопку, второй соединили с проводом от рабочей обмотки и вывели общий. Вот тут и надо перекинуть проводники.

Как все может выглядеть на практике

Как подключить асинхронный двигатель

Как подключить трех фазный двигатель в сеть переменного тока напряжением в 220 В — спросите вы. Ведь на самом двигателе 3 фазы а сеть имеет 2 провода. Давай попробуем с этим разобраться.

Внешний вид асинхронного двигателя

Асинхронными двигателями они называются потому что у них отличаются частоты вращения магнитного поля статора и ротора. Получается что ротор пытается догнать или сравнять эти частоты. Таким образом и происходит вращение.

Схема соединения обмоток статора асинхронного двигателя

Обмотки статора, которых там 3 штуки имеют 2 способа подключения:

• соединение в звезду;
• соединение в треугольник.

На крышке двигателя имеются выводы которые обозначаються как C1-C6. C1-C3 это концы обмоток, а C4-C6 это их начала. Как осущствляеться подсоединение обмоток в ту или иную конйигурация показано на рисунках ниже.

Как работает асинхронный двигатель

Принцип действия таких двигателей основан на всеми известным законом электромагнитной индукции. Статор двигателя имеет 3 обмотки на них поочередно подается напряжение. В обмотках возникает электрический ток который также поочередно появляется в этих обмотках.

Электрический ток как известно создает «вокруг» себя переменное магнитное поле. А по закону электромагнитной индукции переменное магнитное поле наводит в металле электрический ток. В результате в обмотке ротора наводится электрический ток. Данный ток создает свое магнитное поле которое взаимодействует с магнитным полем статора. Получается своего рода аналог двух магнитов которые взаимодействуют с собой. Как отталкиваются и притягиваются магниты, объяснять думаю не стоит.

В роторе не подводиться электрический ток — это стоит понимать. Обмотки ротора замыкаются между собой при помощи блока переменных сопротивлений. Переменное сопротивление используется в этом случае для регулировки частоты вращения двигателя. Изменяя при помощи него ток ротора меняется сила взаимодействия ротора и статора.

Схема подключения асинхронного двигателя в сеть 220В

Для того чтобы подключить асинхронный двигатель нам нужно два вывода обмотки соеденить через конденсатор между собой и сделать вывод. При подсоединении нашего асинхронника к сети 220В по схеме представленной выше, выдаваимая им мощность будет составлять 0.7 от номинальной. Это происходит потому что мы присоединяем 3-х вахный двигатель в одно вазную сеть. Для расчета емкости можно использовать приближенную формулу:

С — емкость в мкФ

P — мощность двигателя в Вт

Рабочее напряжение конденсатора должно быть больше напряжения в сети. На схеме также представлен пусковой конденсатор, номинал его емкости долже быть в 3-4 раза больше рабочей емкости. Пусковой конденсатор необходим для компенсации значительных пусковых токов в момент запуска двигателя, т. к. возникают значительные напряжения самоиндукции в момент пуска.

Довольно часто получаеться так что под рукой не оказывается нужной емкости. Для выхода из этой ситуации нужно использовать параллельное соединение конденсаторов.

Трехфазные асинхронные двигатели совершенно заслужено являются самыми массовыми в мире, благодаря тому, что они очень надежны, требуют минимального технического обслуживания, просты в изготовлении и не требуют при подключении каких-либо сложных и дорогостоящих устройств, если не требуется регулировка скорости вращения. Большинство станков в мире приводятся в действие именно трёхфазными асинхронными двигателями, они также приводят в действие насосы, электроприводы различных полезных и нужных механизмов.

Но как быть тем, кто в личном домовладении не имеет трехфазного электроснабжения, а в большинство случаев это именно так. Как быть, если хочется в домашней мастерской поставить стационарную циркулярную пилу, электрофуганок или токарный станок? Хочется порадовать читателей нашего портала, что выход из этого затруднительного положения есть, причем достаточно просто реализуемый. В этой статье мы намерены рассказать, как подключить трехфазный двигатель в сеть 220 В.

Принципы работы трехфазных асинхронных двигателей

Рассмотрим кратко принцип работы асинхронного двигателя в своих «родных» трехфазных сетях 380 В. Это очень поможет впоследствии адаптировать двигатель для работы в других, «не родных» условиях – однофазных сетях 220 В.

Устройство асинхронного двигателя

Большинство производимых в мире трехфазных двигателей – это асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКЗ), которые не имеют никакой электрической контактной связи статора и ротора. В этом их основное преимущество, так как щетки и коллекторы, – самое слабое место любого электродвигателя, они подвержены интенсивному износу, требуют технического обслуживания и периодической замены.

Рассмотрим устройство АДКЗ. Двигатель в разрезе показан на рисунке.

В литом корпусе (7) собран весь механизм электродвигателя, включающий две главные части – неподвижный статор и подвижный ротор. В статоре имеется сердечник (3), который набран из листов специальной электротехнической стали (сплава железа и кремния), которая обладает хорошими магнитными свойствами. Сердечник набран из листов по причине того, что в условиях переменного магнитного поля в проводниках могут возникнуть вихревые токи Фуко, которые в статоре нам абсолютно не нужны. Дополнительно каждый лист сердечника еще покрыт с обеих сторон специальным лаком, чтобы вообще свести на нет протекание токов. Нам от сердечника нужны только магнитные его свойства, а не свойства проводника электрического тока.

В пазах сердечника уложена обмотка (2), выполненная из медного эмалированного провода. Если быть точным, то обмоток в трехфазном асинхронном двигателе как минимум три – по одной на каждую фазу. Причем уложены это обмотки в пазы сердечника с определенным порядком – каждая расположена так, что находится под угловым расстоянием в 120° к другой. Концы обмоток выведены в клеммную коробку (на рисунке она расположена в нижней части двигателя).

Ротор помещен внутрь сердечника статора и свободно вращается на валу (1). Зазор между статором и ротором для повышения КПД стараются сделать минимальным – от полумиллиметра до 3 мм. Сердечник ротора (5) также набран из электротехнической стали и в нем тоже имеются пазы, но они предназначены не для обмотки из провода, а для короткозамкнутых проводников, которые расположены в пространстве так, что напоминают беличье колесо (4), за что и получили свое название.

Беличье колесо состоит из продольных проводников, которые связаны и механически, и электрически с торцевыми кольцами Обычно беличье колесо изготавливают путем заливки в пазы сердечника расплавленного алюминия, а заодно еще формуют монолитом и кольца, и крыльчатки вентиляторов (6). В АДКЗ большой мощности в качестве проводников клетки применяют медные стержни, сваренные с торцевыми медными кольцами.

Что такое трехфазный ток

Для того чтобы понять какие силы заставляют вращаться ротор АДКЗ, надо рассмотреть что такое трехфазная система электроснабжения, тогда все встанет на свои места. Мы все привыкли к обычной однофазной системе, когда в розетке есть только два или три контакта, один из которых (L), второй рабочий ноль (N), а третий защитный ноль (PE). Среднеквадратичное фазное напряжение в однофазной системе (напряжение между фазой и нулем) равно 220 В. Напряжение (а при подключении нагрузки и ток) в однофазных сетях изменяются по синусоидальному закону.

Из приведенного графика амплитудно-временной характеристики видно, что амплитудное значение напряжения не 220 В, а 310 В. Чтобы у читателей не было никаких «непоняток» и сомнений, авторы считают своим долгом сообщить, что 220 В – это не амплитудное значение, а среднеквадратичное или действующее. Он равно U=U max /√2=310/1,414≈220 В. Для чего это делается? Только для удобства расчетов. За эталон принимают постоянное напряжение, по его способности произвести какую-то работу. Можно сказать, что синусоидальное напряжение с амплитудным значением в 310 В за определенный промежуток времени произведет такую же работу, которое бы сделало постоянное напряжение 220 В за тот же промежуток времени.

Надо сразу сказать, что практически вся генерируемая электрическая энергия в мире трехфазная. Просто с однофазной энергией проще управляться в быту, большинству потребителей электроэнергии достаточно и одной фазы для работы, да и однофазные проводки гораздо дешевле. Поэтому из трехфазной системы «выдергивается» один фазный и нулевой проводник и направляются к потребителям – квартирам или домам. Это хорошо видно в подъездных щитах, где видно, как с одной фазы провод идет в одну квартиру, с другой во вторую, с третьей в третью. Это так же хорошо видно на столбах, от которых линии идут к частным домовладениям.

Трехфазное напряжение, в отличие от однофазного, имеет не один фазный провод, а три: фаза A, фаза B и фаза C. Фазы еще могут обозначать L1, L2, L3. Кроме фазных проводов, естественно, присутствует еще общий для всех фаз рабочий ноль (N) и защитный ноль (PE). Рассмотрим амплитудно-временную характеристику трехфазного напряжения.

Из графиков видно, что трехфазное напряжение – это совокупность трех однофазных, с амплитудой 310 В и среднеквадратичным значением фазного (между фазой и рабочим нулем) напряжения в 220 В, причем фазы смещены относительно друг друга с угловым расстоянием 2*π/3 или 120°. Разность потенциалов между двумя фазами называют линейным напряжением и оно равно 380 В, так как векторная сумма двух напряжений будет U л =2* U ф * sin(60°)=2*220* √3/2=220* √3=220*1,73=380,6 В , где U л – линейное напряжение между двумя фазами, а U ф – фазное напряжение между фазой и нулем.

Трехфазный ток легко генерировать передавать к месту назначения и в дальнейшем преобразовывать в любой нужный вид энергии. В том числе и в механическую энергию вращения АДКЗ.

Как работает трехфазный асинхронный двигатель

Если подать переменное трехфазное напряжение на обмотки статора, то через них начнут протекать токи. Они, в свою очередь, вызовут магнитные потоки, также изменяющиеся по синусоидальному закону и также сдвинутые по фазе на 2*π/3=120°. Учитывая, что обмотки статора расположены в пространстве на таком же угловом расстоянии – 120°, внутри сердечника статора образуется вращающееся магнитное поле.

трехфазный электродвигатель

Это постоянно изменяющееся поле пересекает «беличье колесо» ротора и вызывает в нем ЭДС (электродвижущую силу), которая также будет пропорциональна скорости изменения магнитного потока, что на математическом языке означает производную от магнитного потока по времени. Так как магнитный поток изменяется по синусоидальному закону, значит, ЭДС будет изменяться по закону косинуса, ведь (sinx )’= cosx . Из школьного курса математики известно, что косинус «опережает» синус на π/2=90°, то есть, когда косинус достигает максимума, синус его достигнет через π/2 — через четверть периода.

Под воздействием ЭДС в роторе, а, точнее, в беличьем колесе возникнут большие токи, учитывая, что проводники замкнуты накоротко и имеют низкое электрическое сопротивление. Эти токи образуют свое магнитное поле, которое распространяется по сердечнику ротора и начинает взаимодействовать с полем статора. Разноименные полюса, как известно, притягиваются, а одноименные отталкиваются друг от друга. Возникающие силы создают момент заставляющий ротор вращаться.

Магнитное поле статора вращается с определенной частотой, которая зависит от питающей сети и количества пар полюсов обмоток. Рассчитывается частота по следующей формуле:

n 1 = f 1 *60/ p, где

• f 1 – частота переменного тока.
• p – число пар полюсов обмоток статора.

С частотой переменного тока все понятно – она в наших сетях электроснабжения составляет 50 Гц. Число пар полюсов отражает, сколько пар полюсов имеется на обмотке или обмотках, принадлежащих одной фазе. Если к каждой фазе подключается одна обмотка, отстоящая на 120° от других, то число пар полюсов будет равно единице. Если одной к одной фазе подключаются две обмотки, тогда число пар полюсов будет равно двум и так далее. Соответственно и меняется угловое расстояние между обмотками. Например, при числе пар полюсов равным двум, в статоре размещается обмотка фазы A, которая занимает сектор не 120°, а 60°. Затем за ней следует обмотка фазы B, занимающая такой же сектор, а затем и фазы C. Далее чередование повторяется. При увеличении пар полюсов соответственно уменьшаются сектора обмоток. Такие меры позволяют уменьшить частоту вращения магнитного поля статора и соответственно ротора.

Приведем пример. Допустим, трехфазный двигатель имеет одну пару полюсов и подключен к трехфазной сети частотой 50 Гц. Тогда магнитное поле статора будет вращаться с частотой n 1 =50*60/1=3000 об/мин. Если увеличить количество пар полюсов – во столько же раз уменьшится частота вращения. Чтобы поднять обороты двигателя, надо увеличить частоту , питающего обмотки. Чтобы изменить направление вращения ротора, надо поменять местами две фазы на обмотках

Следует отметить, что частота вращения ротора всегда отстает от частоты вращения магнитного поля статора, поэтому двигатель и называется асинхронным. Почему это происходит? Представим, что ротор вращается с той же скоростью, что и магнитное поле статора. Тогда беличье колесо не будет «пронизывать» переменное магнитное поле, а оно будет для ротора постоянным. Соответственно не будет наводиться ЭДС и перестанут протекать токи, не будет взаимодействия магнитных потоков и исчезнет момент, приводящий ротор в движение. Именно поэтому ротор находится «в постоянном стремлении» догнать статор, но никогда не догонит, так как исчезнет энергия, заставляющая вращаться вал двигателя.

Разницу частот вращения магнитного поля статора и вала ротора называют частотой скольжения, и она рассчитывается по формуле:

∆ n= n 1 -n 2 , где

• n1 – частота вращения магнитного поля статора.
• n2 – частота вращения ротора.

Скольжением называется отношение частоты скольжения к частоте вращения магнитного поля статора, оно рассчитывается по формуле: S=∆ n/ n 1 =(n 1 — n 2)/ n 1 .

Способы подключения обмоток асинхронных двигателей

Большинство АДКЗ имеет три обмотки, каждая из которых соответствует своей фазе и имеет начало и конец. Системы обозначения обмоток могут быть разными. В современных электродвигателях принята система обозначения обмоток U, V и W, а их выводы обозначают цифрой 1 начало обмотки и цифрой 2 – ее конец, то есть обмотка U имеет два вывода U1 и U2, обмотка V–V1 и V2, а обмотка W – W1 и W2.

Однако еще до сих пор в эксплуатации находятся асинхронные двигатели, сделанные во времена СССР и имеющие старую систему маркировки. В них начала обмоток обозначаются C1, C2, C3, о концы C4, C5, C6. Значит, первая обмотка имеет выводы C1 и C4, вторая C2 и C5, а третья C3 и C6. Соответствие старых и новых систем обозначений представлено на рисунке.

Рассмотрим, как могут соединяться обмотки в АДКЗ.

Соединение звездой

При таком соединении все концы обмоток объединяют в одной точке, а к их началам подключают фазы. На принципиальной схеме такой способ подключения действительно напоминает звезду, за что и получил название.

При соединении звездой к каждой обмотке в отдельности приложено фазной напряжение в 220 В, а к двум обмоткам, соединенных последовательно линейное напряжение 380 В. Главное преимущество такого способа подключения – это небольшие токи запуска, так как линейное напряжение приложено к двум обмоткам, а не к одной. Это позволяет двигателю «мягко» стартовать, но мощность его будет ограничена, так как протекающие токи в обмотках будут меньше, чем при другом способе подключения.

Соединение треугольником

При таком соединении обмотки объединяют в треугольник, когда начало одной обмотки соединяется с концом следующей – и так по кругу. Если линейное напряжение в трехфазной сети 380 В, то через обмотки будут протекать токи гораздо больших величин, чем при соединении звездой. Поэтому мощность электродвигателя будет выше.

При соединении треугольником в момент запуска АДКЗ потребляет большие пусковые токи, которые могут в 7-8 раз превышать номинальные и способны вызвать перегрузку сети, поэтому на практике инженеры нашли компромисс – запуск двигателя и его раскручивание до номинальных оборотов производится по схеме звезда, а затем происходит автоматическое переключение на треугольник.

Как определить, по какой схеме подключены обмотки двигателя?

Прежде чем подключать трехфазный двигатель к однофазной сети 220 В, необходимо выяснить по какой схеме подключены обмотки и при каком рабочем напряжении может работать АДКЗ. Для этого необходимо изучить табличку с техническими характеристиками – «шильдик», который должен быть на каждом двигателе.

На табличке имеется вся необходимая информация, которая поможет подключить двигатель к однофазной сети. На представленном шильдике видно, что двигатель имеет мощность 0,25 кВт и количество оборотов 1370 об/мин, что говорит о наличии двух пар полюсов обмоток. Значок ∆/Y означает, что обмотки можно соединить как треугольником, так и звездой, причем следующий показатель 220/380 В свидетельствует о том, что при соединении треугольником напряжение питающей сети должно быть 220 В, а при соединении звездой – 380 В. Если такой двигатель подключить в сеть 380 В треугольником, то обмотки его сгорят.

На следующем шильдике можно увидеть, что такой двигатель можно подключить только звездой и только в сеть 380 В. Скорее всего в клеммной коробке у такого АДКЗ будет только три вывода. Опытные электрики смогут подключить и такой двигатель к сети 220 В, но для этого надо будет вскрывать заднюю крышку, чтобы добраться до выводов обмоток, затем найти начало и конец каждой обмотки и произвести необходимую коммутацию. Задача сильно усложняется, поэтому авторы не рекомендуют подключать такие двигатели к сети 220 В, тем более что большинство современных АДКЗ могут подключаться по-разному.

На каждом двигателе есть клеммная коробка, расположенная чаще всего сверху. В этой коробке есть входы для питающих кабелей, а сверху она закрыта крышкой, которую необходимо снять при помощи отвертки.

Под крышкой можно увидеть шесть клемм, каждая из которых соответствует или началу, или концу обмотки. Помимо этого клеммы соединяются перемычками, и по их расположению можно определить, по какой схеме подключены обмотки.

На фото «вскрытой» коробки видно, что провода, ведущие к обмоткам подписаны и перемычками соединены в одну точку концы всех обмоток – V2, U2, W2. Это свидетельствует о том, что имеет место соединение звездой. С первого взгляда может показаться, что концы обмоток расположены в логичном порядке V2, U2, W2, а начала «перепутаны» - W1, V1, U1. Однако, это сделано с определенной целью. Для этого рассмотрим клеммную коробку АДКЗ с подключенными обмотками по схеме треугольник.

На рисунке видно, что положение перемычек меняется – соединяются начала и концы обмоток, причем клеммы расположены так, что те же перемычки используются для перекоммутации. Тогда становится понятно почему «перепутаны» клеммы – так легче перебрасывать перемычки. На фотографии видно, что клеммы W2 и U1 соединены отрезком провода, но в базовой комплектации новых двигателей всегда присутствуют именно три перемычки.

Если после «вскрытия» клеммной коробки обнаруживается такая картина, как на фотографии, то это означает, что двигатель предназначен для звезды и трехфазной сети 380 В.

Видео: Отличный фильм про трехфазные синхронные двигатели, который еще не успели раскрасить

Подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть 220 В можно, но при этом надо быть готовым пожертвовать значительным снижением его мощности – в лучшем случае она составит 70% от паспортной, но для большинства целей это вполне приемлемо.

Основной проблемой подключения является создание вращающегося магнитного поля, которое наводит ЭДС в короткозамкнутом роторе. В трехфазных сетях реализовать это просто. При генерации трехфазной электроэнергии в обмотках статора наводится ЭДС из-за того, что внутри сердечника вращается намагниченный ротор, который приводится в движение энергией падающей воды на ГЭС или паровой турбиной на ГЭС и АЭС. Он создает вращающееся магнитное поле. В двигателях происходит обратное преобразование – изменяющееся магнитное поле приводит во вращение ротор.

В однофазных сетях получить вращающееся магнитное поле сложнее - надо прибегнуть к некоторым «хитростям». Для этого надо сдвинуть фазы в обмотках по отношению друг к другу. В идеальном случае нужно сделать так, что фазы будут сдвинуты по отношению друг к другу на 120°, но на практике это трудно реализовать, так как такие устройства имеют сложные схемы, стоят достаточно дорого и их изготовление и настройка требуют определенной квалификации. Поэтому в большинстве случаев применяют простые схемы, при этом несколько жертвуя мощностью.

Сдвиг фаз при помощи конденсаторов

Электрический конденсатор известен своим уникальным свойством не пропускать постоянный ток, но пропускать переменный. Зависимость токов, протекающих через конденсатор, от приложенного напряжения показана на графике.

Как только к конденсатору прикладывают возрастающее по синусоиде напряжение, он сразу «накидывается» на него и начинает заряжаться, так как изначально был разряжен. Ток в этот момент будет максимальным, но по мере заряда он будет уменьшаться и достигнет минимума в тот момент, когда напряжение достигнет своего пика.

Как только напряжение будет уменьшаться, конденсатор среагирует на это и будет начинать разряжаться, но ток при этом будет идти в обратном направлении, по мере разряда он будет увеличиваться (со знаком минус) до тех пор, пока уменьшается напряжение. К моменту, когда напряжение равно нулю ток достигает своего максимума.

Когда напряжение начинает расти со знаком минус, то идет перезаряд конденсатора и ток постепенно приближается от своего отрицательного максимума к нулю. По мере уменьшения отрицательного напряжения и стремлении его к нулю идет разряд конденсатора с увеличением тока через него. Далее, цикл повторяется заново.

Из графика видно, что за один период переменного синусоидального напряжения, конденсатор два раза заряжается и два раза разряжается. Ток, протекающий через конденсатор, опережает напряжение на четверть периода, то есть — 2* π/4= π/2=90° . Вот таким простым путем можно получить фазовый сдвиг в обмотках асинхронного двигателя. Сдвиг фаз в 90° не является идеальным в 120°, но вполне достаточен для того, чтобы на роторе появился необходимый вращательный момент.

Сдвиг фаз также можно получить, применив катушку индуктивности. В этом случае все произойдет наоборот – напряжение будет опережать ток на 90°. Но на практике применяют больше емкостной сдвиг фаз из-за более простой реализации и меньших потерь.

Схемы подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть

Существует очень много вариантов подключения АДКЗ, но мы рассмотрим только наиболее часто используемые и наиболее просто реализуемые. Как было рассмотрено ранее, для сдвига фазы достаточно подключить параллельно какой-либо из обмоток конденсатор. Обозначение C р говорит о том, что это рабочий конденсатор.

Следует отметить, что соединение обмоток в треугольник предпочтительней, так как с такого АДКЗ можно «снять» полезной мощности больше, чем со звезды. Но существуют двигатели, предназначенные для работы в сетях с напряжением 127/220 В. О чем обязательно должна быть информация на шильдике.

Если читателям встретится такой двигатель, то - это можно считать удачей, так как его можно включать в сеть 220 В по схеме звезда, а это обеспечит и плавный пуск, и до 90% от паспортной номинальной мощности. Промышленностью выпускаются АДКЗ специально предназначенные для работы в сетях 220 В, которые могут называть конденсаторными двигателями.

Следует обратить внимание, что на шильдике указано рабочее напряжение 220 В и параметры рабочего конденсатора 90 мкФ (микрофарад, 1 мкФ=10 -6 Ф) и напряжение 250 В. Можно с уверенностью сказать, что этот двигатель фактически является трехфазным, но адаптированный для однофазного напряжения.

Для облегчения пуска мощных АДКЗ в сетях 220 В кроме рабочего применяют еще и пусковой конденсатор, который включается на непродолжительное время. После старта и набора номинальных оборотов пусковой конденсатор отключают, и вращение ротора поддерживает только рабочий конденсатор.

Пусковой конденсатор – C п, подключают параллельно рабочему C р. Из электротехники известно, что при параллельном соединении емкости конденсаторов складываются. Для его «активации» применяют кнопочный выключатель SB, удерживаемый несколько секунд. Емкость пускового конденсатора обычно минимум в два с половиной раза выше, чем рабочего, причем сохранять заряд он может достаточно долго. При случайном прикосновении к его выводам можно получить довольно сильно ощутимый разряд через тело. Для того чтобы разрядить C п применяют резистор, подключенный параллельно. Тогда после отключения пускового конденсатора от сети, будет происходить его разряд через резистор. Его выбирают с достаточно большим сопротивлением 300 кОм-1 мОм и рассеиваемой мощностью не менее 2 Вт.

Расчет емкости рабочего и пускового конденсатора

Для уверенного запуска и устойчивой работы АДКЗ в сетях 220 В следует наиболее точно подобрать емкости рабочего и пускового конденсаторов. При недостаточной емкости C р на роторе будет создаваться недостаточный момент для подключения какой-либо механической нагрузки, а избыточная емкость может привести к протеканию слишком высоких токов, что в результате может привести к межвитковому замыканию обмоток, которое «лечится» только очень дорогостоящей перемоткой.

Схема	Что рассчитывается	Формула	Что необходимо для расчетов
	Емкость рабочего конденсатора для подключения обмоток звездой – Cр, мкФ	Cр=2800*I/U; I=P/(√3*U*η*cosϕ); Cр=(2800/√3)*P/(U^2*n* cosϕ)=1616,6*P/(U^2*n* cosϕ)	Для всех: I – ток в амперах, A; U – напряжение в сети, В; P – мощность электродвигателя; η – КПД двигателя выраженное в величинах от 0 до 1 (если на шильдике двигателя оно указано в процентах, то этот показатель надо разделить на 100); cosϕ – коэффициент мощности (косинус угла между вектором напряжения и тока), он всегда указывается в паспорте и на шильдике.
	Емкость пускового конденсатора для подключения обмоток звездой – Cп, мкФ	Cп=(2-3)*Cр≈2,5*Cр
	Емкость рабочего конденсатора для подключения обмоток треугольником – Cр, мкФ	Cр=4800*I/U; I=P/(√3*U*η*cosϕ); Cр=(4800/√3)*P/(U^2*n* cosϕ)=2771,3*P/(U^2*n* cosϕ)
	Емкость пускового конденсатора для подключения обмоток треугольником – Cп, мкФ	Cп=(2-3)*Cр≈2,5*Cр

Приведенных формул в таблице вполне достаточно для того, чтобы рассчитать необходимую емкость конденсаторов. В паспортах и на шильдиках может указываться КПД или рабочий ток. В зависимости от этого можно вычислить необходимые параметры. В любом случае тех данных будет достаточно. Для удобства наших читателей, можно воспользоваться калькулятором, который быстро рассчитает необходимую рабочую и пусковую емкость.

Необходимость использования трехфазного асинхронного электродвигателя самостоятельно чаще всего возникает, когда устанавливается или проектируется самодельное оборудование. Обычно на дачах или в гараже мастера хотят использовать самодельные наждачные станки, бетономешалки, приборы по заточке и обрезке изделий.

Использование трехфазного асинхронного электродвигателя самостоятельно

Тут и возникает вопрос: как подключить электродвигатель, рассчитанный на 380, к сети в 220 Вольт. Кроме того, важно как подключить электродвигатель в сеть, так и обеспечить необходимый показатель коэффициента полезного действия (КПД), сохранить эффективность и работоспособность агрегата.

Особенности устройства двигателя

На каждом двигателе есть пластина или шильдик, где указаны технические данные и схема скрутки обмоток. Символ Y обозначает соединение звездой, а ∆ – треугольником. Помимо этого, на пластине обозначено напряжение сети, для которого предназначен электродвигатель. Разводка для подсоединения к сети находится на клеммнике, куда выводят провода обмотки.

Для обозначения начала и конца обмотки используют буквы С или U, V, W. Первое обозначение было в практике раньше, а английские буквы стали применять после введения ГОСТа.

Не всегда использовать для работы двигатель, предназначенный для трехфазной сети, представляется возможным. Если на клеммник выведено 3 вывода, а не 6 как обычно, то подключение возможно только с напряжением, которое указано в инженерных характеристиках. В этих агрегатах соединение треугольником или звездой уже сделано внутри самого прибора. Поэтому использовать электродвигатель на 380 Вольт с 3 выводами для однофазной системы невозможно.

Можно частично разобрать двигатель и переделать 3 вывода на 6, но это сделать не так просто.

Существует разные схемы того, как лучше подключать приборы с параметрами в 380 Вольт в однофазную сеть. Чтобы использовать трехфазный электродвигатель в сети 220 Вольт, проще воспользоваться одним из 2 способов подключения: «звезда» или «треугольник». Хотя можно осуществить запуск трехфазного двигателя с 220 без конденсаторов. Рассмотрим все варианты.

На рисунке показано, как выполняется этот тип подключения. В работе электродвигателя следует дополнительно воспользоваться фазосдвигающими конденсаторами, которые ещё называют пусковыми (Спуск.) и рабочими (Сраб.).

Тип подключения “Звезда”

При подключении звездой все три конца обмотки соединяются. Для этого используют специальную перемычку. Питание подается на клеммы с начала обмоток. При этом начало обмотки С1(U1) через параллельно подключенные конденсаторы поступает на начало обмотки С3(U3). Далее этот конец и С2(U2) надо подключить к сети.

В этом виде подключения, как и в первом примере, используются конденсаторы. Для того чтобы подключить по этой схеме скрутки потребуются 3 перемычки. Они будут соединять начало и конец обмотки. Выводы, идущие с начала обмотки С6С1 через такую же параллельную схему, как и в случае с подключением «звезда», соединяются с выводом, идущим от С3С5. Затем полученный конец и вывод С2С4 следует подключить к сети.

Тип подключения “Треугольник”

Если на шильдике указаны показатели 380/220ВВ, то подключение в сеть возможно только по «треугольнику».

Как подсчитать емкость

Для рабочего конденсатора применяется формула:

Сраб.=2780хI/U, где
U – номинальное напряжение,
I – ток.

Существует и другая формула:

Сраб.= 66хР, где Р – это мощность трехфазного электродвигателя.

Получается, что 7мкФ емкости конденсатора рассчитаны на 100Вт его мощности.

Значение для емкости пускового устройства должно быть на 2,5-3 порядка больше рабочего. Такое расхождение показателей по емкости у конденсаторов требуется, потому что пусковой элемент включается при работе трехфазного двигателя на непродолжительное время. К тому же при включении высшая нагрузка на него значительно больше, оставлять в рабочем положении это устройство на более длительный период не стоит, иначе из-за перекоса тока по фазам через некоторое время электродвигатель начнет перегреваться.

Если вы используете для работы электродвигатель, мощность которого меньше 1кВт, то пусковой элемент не потребуется.

Иногда емкости одного конденсатора для начала работы не хватает, тогда схема подбирается из нескольких разных элементов, соединенных последовательно. Общую емкость при параллельном соединении можно рассчитать по формуле:

Cобщ=C1+C1+…+Сn.

На схеме подобное подключение выглядит следующим образом:

О том, насколько правильно подобраны емкости конденсаторов, можно будет понять только в процессе использования. Из-за этого схема из нескольких элементов более оправдана, ведь при большей емкости двигатель будет перегреваться, а при меньшей – выходная мощность не достигнет нужного уровня. Подбор емкости лучше начать с минимального ее значения и постепенно доводить до оптимального. При этом можно замерить ток с помощью токоизмерительных щипцов, тогда подобрать оптимальный вариант станет проще. Подобный замер делают в рабочем режиме трехфазного электродвигателя.

Какие выбрать конденсаторы

Для подключения электродвигателя чаще всего используют бумажные конденсаторы (МБГО, КБП или МПГО), но все они обладают небольшими емкостными характеристиками и достаточной громоздкостью. Другой вариант – подобрать электролитические модели, хотя здесь придется дополнительно подключить в сеть диоды и резисторы. К тому же при пробое диода, а это случается довольно часто, через конденсатор начнет поступать переменный ток, что может привести к взрыву.

Кроме емкости, стоит обратить внимание на рабочее напряжение в домашней сети. При этом следует подбирать модели с техническими показателями не меньше 300Вт. Для бумажных конденсаторов подсчет рабочего напряжения для сети немного другой, и рабочее напряжение у данного типа устройств должно быть выше 330-440ВВ.

Пример подключения в сеть

Посмотрим, как это подключение рассчитывается на примере двигателя со следующими характеристиками на шильдике.

Характеристики двигателя

Итак, возьмем трехфазный асинхронный двигатель со схемой соединения для сети в 220 Вольт «треугольником» и «звездой» для 380 Вольт.

В данном случае мощность взятого для примера электродвигателя составляет 0,25 kW, что значительно меньше 1 kW, пусковой конденсатор не потребуется, а общая схема будет выглядеть следующим образом.

Для подключения в сеть необходимо найти емкость рабочего конденсатора. Для этого стоит подставить значения в формулу:
Сраб.= 2780 2А/220В=25 мкФ.

Рабочее напряжение устройства выбирается выше показателя в 300 Вольт. Исходя из этих данных, сортируют соответствующие модели. Некоторые варианты можно найти в таблице:

Зависимость емкости и напряжения от типа конденсатора

Подключение тиристорным ключом

Трехфазный электродвигатель, предназначенный для 380 Вольт, используют для однофазного напряжения, применяя тиристорный ключ. Для того чтобы запустить агрегат в таком режиме, потребуется вот эта схема:

Схема трехфазного электродвигателя для однофазного напряжения

В работе использованы:

• транзисторы из серии VT1, VT2;
• резисторы МЛТ;
• кремниевые диффузионные диоды Д231
• тиристоры серии КУ 202.

Все элементы рассчитаны на напряжение 300 Вольт и ток 10А.
Собирается тиристорный ключ, как и другие микросхемы, на плате.

Сделать такое устройство под силу всем, кто имеет начальные познания в создании микросхем. При мощности электродвигателя меньше 0,6-0,7kW при подключении в сеть нагрева тиристорного ключа не наблюдается, поэтому дополнительное охлаждение не потребуется.

Подобное подключение может показаться слишком сложным, но все зависит от того, какие у вас есть элементы, чтобы переделать двигатель из 380Вт в однофазный. Как видно, использовать трехфазный двигатель для 380 через однофазную сеть не так сложно, как это кажется на первый взгляд.

Подключение. Видео

Видео рассказывает о безопасном подключении наждака к сети 220 В и делится советами, что для этого нужно.

Из всех видов электропривода наибольшее распространение получили . Они неприхотливы в обслуживании, нет щеточно-коллекторного узла. Если их не перегружать, не мочить и периодически обслуживать или менять подшипники, то он прослужит почти вечность. Но есть одна проблема - большинство асинхронных двигателей, которые вы можете купить на ближайшей барахолке, трёхфазные, так как предназначены для использования на производстве. Несмотря на тенденцию к переходу на трёхфазное электроснабжение в нашей стране, подавляющее большинство домов до сих пор с однофазным вводом. Поэтому давайте разбираться, как выполнить подключение трехфазного двигателя к однофазной и трехфазной сети.

Что такое звезда и треугольник у электродвигателя

Для начала давайте разберемся, какими бывают схемы подключения обмоток. Известно, что у односкоростного трёхфазного асинхронного электродвигателя есть три обмотки. Они соединяются двумя способами, по схемам:

• звезда;
• треугольник.

Такие способы соединения характерны для любых видов трёхфазной нагрузки, а не только для электродвигателей. Ниже изображено, как они выглядят на схеме:

Питающие провода подключаются к клеммной колодке, которая расположена в специальной коробке. Её называют брно или борно. В неё выведены провода от обмоток и закреплены на клеммниках. Сама коробка снимается с корпуса электродвигателя, как и клеммники, расположенные в ней.

В зависимости от конструкции двигателя в брно может быть 3 провода, а может быть и 6 проводов. Если там 3 провода - то обмотки уже соединены по схеме звезды или треугольника и, при необходимости, перекоммутировать их быстро не получится, для этого нужно вскрывать корпус, искать место соединения, разъединять его и делать отводы.

Если в брно 6 проводов, что встречается чаще, то вы можете в зависимости от характеристик двигателя и напряжения питающей сети (об этом читайте далее) соединить обмотки так, как посчитаете нужным. Ниже вы видите брно и клеммники, которые в него устанавливаются. Для 3-проводного варианта в клеммнике будет 3 шпильки, а для 6-проводного - 6 шпилек.

К шпилькам начала и концы обмоток подключаются не просто «как попало» или «как удобно», а в строго определенном порядке, таким образом, чтобы одним набором перемычек вы могли соединить и треугольник, и звезду. То есть начало первой обмотки над концом третьей, начало второй концом первой и начало третьей над концом второй.

Таким образом, если вы установите перемычки на нижние контакты клеммника в линию - получаете соединение обмоток звездой, а установив три перемычки вертикально параллельно друг другу - соединение треугольником. На двигателях «в заводской комплектации» в качестве перемычек используются медные шинки, что удобно использовать для подключения - не нужно гнуть проволочки.

Кстати, на крышках брна электродвигателя часто наносят соответствие расположения перемычек этим схемам.

Подключение к трёхфазной сети

Теперь, когда мы разобрались как подключаются обмотки, давайте разберемся как они подключаются к сети.

Двигатели с 6 проводами позволяют переключать обмотки для разных питающих напряжений. Так получили распространение электродвигатели с питающими напряжениями:

• 380/220;
• 660/380;
• 220/127.

Причем большее напряжение для схемы подключения звездой, а меньшее - для треугольника.

Дело в том, не всегда трёхфазная сеть имеет привычное напряжение в 380В. Например, на кораблях встречается сеть с изолированной нейтралью (без нуля) на 220В, да и в старых советских постройках первой половины прошлого века и сейчас иногда встречается сеть 127/220В. В то время как сеть с линейным напряжением 660В встречается редко, чаще на производстве.

Об отличиях фазного и линейного напряжения вы можете прочитать в соответствующей статье на нашем сайте: .

Итак, если вам нужно подключить трехфазный электродвигатель к сети 380/220В, осмотрите его шильдик и найдите питающее напряжение.

Электродвигатели на шильдике которых указано 380/220 можно подключить только звездой к нашим сетям. Если вместо 380/220 написано 660/380 - подключайте обмотки треугольником. Если вам не повезло и у вас старый двигатель 220/127 - здесь нужен либо понижающий трансформатор, либо однофазный с трёхфазным выходом (3х220). Иначе подключить его к трём фазам 380/220 не получится.

Самый худший вариант - это когда номинальное напряжение двигателя с тремя проводами с неизвестной схемой соединения обмоток. В этом случае нужно вскрывать корпус и искать точку их соединения и, если это возможно, и они соединены по схеме треугольника - переделывать в схему звезды.

С подключением обмоток разобрались, теперь поговорим о том какие бывают схемы подключения трехфазного электродвигателя к сети 380В. Схемы показаны для контакторов с катушками с номинальным напряжением 380В, если у вас катушки на 220В - подключайте их между фазой и нулем, то есть второй провод к нулю, а не к фазе «B».

Электродвигатели почти всегда подключаются через (или ). Схему подключения без реверса и самоподхвата вы видите ниже. Она работает таким образом, что двигатель будет вращаться только тогда, когда нажата кнопка на пульте управления. При этом кнопка выбирается без фиксации, т.е. замыкает или размыкает контакты пока удерживается в нажатом положении, как те, что используются в клавиатурах, мышках и дверных звонках.

Принцип работы этой схемы: при нажатии кнопки «ПУСК» начинает протекать ток через катушку контактора КМ-1, в результате якорь контактора притягивается и силовые контакты КМ-1 замыкаются, двигатель начинает работать. Когда вы отпустите кнопку «ПУСК» - двигатель остановится. QF-1 – это , который обесточивает и силовую цепь и цепь управления.

Если вам нужно чтобы вы нажали кнопку и вал начал вращаться - вместо кнопки ставьте тумблер или кнопку с фиксацией, то есть контакты которой после нажатия остаются замкнутыми или разомкнутыми до следующего нажатия.

Но так делают нечасто. Гораздо чаще электродвигатели пускают с пультов с кнопками без фиксации. Поэтому к предыдущей схеме добавляется еще один элемент - блок-контакт пускателя (или контактора), подключенный параллельно кнопке «ПУСК». Такая схема может использоваться для подключения электровентиляторов, вытяжек, станков и любого другого оборудования, механизмы которого вращаются только в одном направлении.

Принцип работы схемы:

Когда автоматический выключатель QF-1 переводят во включенное состояние на силовых контактах контактора и цепи управления появляется напряжение. Кнопка «СТОП» — нормально замкнутая, т.е. её контакты размыкаются, когда на неё нажимают. Через «СТОП» подаётся напряжение на нормально-разомкнутую кнопку «ПУСК», блок-контакт и в конечном итоге катушку, поэтому когда вы на неё нажмёте, то цепь управления катушкой обесточится и контактор отключится.

На практике в кнопочном посте каждая кнопка имеет нормально-разомкнутую и нормально-замкнутую пару контактов, клеммы которых расположены на разных сторонах кнопки (см. фото ниже).

Когда вы нажимаете кнопку «ПУСК», ток начинает протекать через катушку контактора или пускателя КМ-1 (на современных контакторах обозначается, как A1 и A2), в результате его якорь притягивается и замыкаются силовые контакты КМ-1. КМ-1.1 – это нормально-разомкнутый (NO) блок-контакт контактора, при подаче напряжения на катушку он замыкается одновременно с силовыми контактами и шунтирует кнопку «ПУСК».

После того как вы отпустите кнопку «ПУСК» - двигатель продолжит работать, так как ток на катушку контактора теперь подаётся через блок-контакт КМ-1.1.

Это и называется «самоподхват».

Основная сложность, которая возникает у новичков в понимании этой базовой схемы, состоит в том, что не сразу становится понятно, что кнопочный пост располагается в одном месте, а контакторы в другом. При этом КМ-1.1, который подключается параллельно кнопке «ПУСК», на самом деле может находится и за десяток метров.

Если вам нужно чтобы вал электродвигателя вращался в обе стороны, например, на лебедке или другом грузоподъёмном механизме, а также разных станках (токарный и пр.) - используйте схему подключения трехфазного двигателя с реверсом.

Кстати эту схему часто называют «реверсивная схема пускателя».

Реверсивная схема подключения – это две нереверсивных схемы с некоторыми доработками. КМ-1.2 и КМ-2.2 - то нормально-замкнутые (NC) блок-контакты контакторов. Они включены в цепь управления катушкой противоположного контактора, это так называемая «защита от дурака», она нужна чтобы не произошло в силовой цепи.

Между кнопкой «ВПЕРЁД» или «НАЗАД» (их назначение такое же, что в предыдущей схеме у «ПУСК») и катушкой первого контактора (КМ-1) подключается нормально-замкнутый (NC) блок-контакт второго контактора (КМ-2). Таким образом, когда включается КМ-2 - нормально-замкнутый контакт размыкается соответственно и КМ-1 уже не включится, даже если вы нажмёте «ВПЕРЁД».

И наоборот, NC от КМ-2 установлен в цепь управления КМ-1, чтобы предотвратить одновременное их включение.

Чтобы запустить двигатель в противоположном направлении, то есть включить второй контактор, нужно отключить действующий контактор. Для этого нажимаете на кнопку «СТОП», и цепь управления двумя контакторами обесточивается, и уже после этого нажимайте на кнопку запуска в противоположном направлении вращения.

Это нужно, чтобы не допустить короткого замыкания в силовой цепи. Обратите внимание на левую часть схемы, отличия подключения силовых контактов КМ-1 и КМ-2 состоят в порядке подключения фаз. Как известно для смены направления вращения асинхронного двигателя (реверса) нужно поменять местами 2 из 3 фаз (любые), здесь поменяли местами 1 и 3 фазу.

В остальном работа схемы аналогична предыдущей.

Кстати на советских пускателях и контакторах были совмещенные блок-контакты, т.е. один из них был замкнутым, а второй разомкнутым, в большинстве современных контакторов нужно устанавливать сверху приставку блок-контактов, в которой есть 2-4 пары дополнительных контактов как раз для этих целей.

Подключение к однофазной сети

Для подключения трёхфазного электродвигателя 380В к однофазной сети 220В чаще всего используется схема с фазосдвигающими конденсаторами (пусковыми и рабочими). Без конденсаторов двигатель может и запустится, но только без нагрузки, и придется при запуске крутануть его вал от руки.

Проблема состоит в том, что для работы АД нужно вращающееся магнитное поле, которое нельзя получить от однофазной сети без дополнительных элементов. Но подключив одну из обмоток через , можно сдвинуть фазу напряжения до -90˚ а с помощью на +90˚ относительно фазы в сети. Подробнее вопрос сдвига фаз мы рассматривали в статье: .

Чаще всего для сдвига фаз используют именно конденсаторы, а не дроссели. Таким образом получают не вращающееся, а эллиптическое. В результате вы теряете около половины мощности от номинала. Однофазные АД работают при таком включении лучше, за счет того, что у них обмотки изначально рассчитаны и расположены на статоре для такого подключения.

Типовые схемы подключения двигателя без реверса для схем звезды или треугольника вы видите ниже.

На схеме ниже нужен для разрядки конденсаторов, так как после отключения питания на его выводах останется напряжение и вас может ударить током.

Ёмкость конденсатора для подключения трёхфазного двигателя к однофазной сети вы можете выбрать исходя из таблицы ниже. Если вы наблюдаете сложный и затяжной запуск - зачастую нужно увеличить пусковую (а иногда и рабочую) ёмкость.

Если двигатель мощный или запускается под нагрузкой (например, в компрессоре) - нужно подключить и пусковой конденсатор.

Чтобы упростить включение вместо кнопки «РАЗГОН» используют «ПНВС». Это кнопка для запуска двигателей с пусковым конденсатором. У неё три контакта, на два из них подключается фаза и ноль, а через третий – пусковой конденсатор. На лицевой панели расположено две клавиши - «ПУСК» и «СТОП» (как на автоматах АП-50).

Когда вы включаете двигатель и нажимаете первую клавишу до упора, замыкаются три контакта, после того как двигатель раскрутился, и вы отпускаете «ПУСК», средний контакт размыкается, а два крайних остаются замкнутыми, из цепи выводится пусковой конденсатор. При нажатии кнопки «СТОП» все контакты разомкнуться. Схема подключения при этом почти аналогична.

Подробно о том, что такое и как правильно подключить ПНВС, вы можете посмотреть в следующем видео:

Схема подключения электродвигателя 380В к однофазной сети 220В с реверсом изображена ниже. За реверс отвечает переключатель SA1.

Обмотки двигателя 380/220 соединяют треугольником, а у двигателей 220/127 – звездой, так чтобы напряжение питания (220 вольт) соответствовало номинальному напряжению обмоток. Если всего три выхода, а не шесть, то вы не сможете изменять схемы подключения обмоток без вскрытия. Здесь есть два варианта:

1. Номинальное напряжение 3х220В - вам повезло, и используйте приведенные выше схемы.
2. Номинальное напряжение 3х380В - вам меньше повезло, так как двигатель может плохо запускать или вообще не запускаться если подключать его в сеть 220В, но стоит попробовать, возможно работать будет!

Но при подключении электродвигателя 380В на 1 фазу 220В через конденсаторы есть одна большая проблема - потери мощности. Они могут достигать 40-50%.

Главным и действенным способом подключения без потери мощности является использование частотника. Однофазные частотные преобразователи выдают на выходе 3 фазы с линейным напряжением 220В без нуля. Таким образом вы можете подключать двигатели до 5 кВт, для большей мощности просто очень редко встречаются преобразователи, способные работать с однофазным вводом. В этом случае вы не только получите полную мощность двигателя, но и сможете полноценно регулировать его обороты и реверсировать его.

Теперь вы знаете, как подключить трехфазный двигатель на 220 и 380 Вольт, а также что для этого нужно. Надеемся, предоставленная информация помогла вам разобраться в вопросе!

Материалы

Промышленность выпускает электродвигатели, предназначенные для работы в различных условиях, в том числе для сети 220 вольт. Однако у многих людей сохранились трёхфазные асинхронные электродвигатели 380В (люди старшего поколения помнят такое явление, как «принёс домой с работы»). Такие аппараты нельзя включать в розетку. Для использования таких приборов в домашних условиях и подключении вместо 380 220 вольт схема сборки и подключения электромашины нуждаются в доработке – переключении обмоток и подключении конденсаторов.

Принцип действия трёхфазного асинхронного электродвигателя

Обмотки в статоре такой машины намотаны со сдвигом в 120°. При подаче на них трёхфазного напряжения появляется вращающееся магнитное поле, приводящее в движение ротор электромашины.

При подключении к трёхфазной электромашине к сети однофазного напряжения 220 вольт вместо вращающегося поля появляется пульсирующее. Для приведения в движение электромотора в однофазной сети пульсирующее поле преобразовывается во вращающееся.

Справка. В аппаратах, изготовленных для работы в сети 220 вольт, для этого служат пусковые обмотки или особенности конструкции статора.

При включении в сеть двигателя 380 на 220 к нему подключаются фазосдвигающие ёмкости. Запуск трехфазного двигателя с 220 без конденсаторов возможен приведением во вращение ротора. Это создаст сдвиг магнитного поля, и электромашина, потеряв в мощности, продолжит работать. Так включают циркулярки и другие подобные механизмы с низким пусковым моментом.

Начала и концы обмоток

В каждой обмотке электромашины есть начало и конец. Они выбираются условно, независимо от направления намотки, однако должны соответствовать направлению намотки остальных катушек.

Важно! В электросхемах начало катушек отмечается точкой.

Соединение катушек при подключении трехфазного двигателя к сети 220В

Большинство электродвигателей предназначены для работы с линейным напряжением 0,4кВ. В этих машинах обмотки включены “звездой”. Это значит, что концы обмоток соединены вместе, а к началам подключается 3 фазы. Напряжение на каждой обмотке составляет 220В.

При включении в сеть с линейным напряжением 220В применяется соединение “треугольник”. При этом начало следующей обмотки подключается к концу предыдущей.

Некоторые аппараты мощностью более 30 кВт изготавливаются для сети с линейным напряжением 660В. В таких аппаратах при включении в сеть 0,4кВ обмотки подключаются “треугольником”.

Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220в

Обмотки трёхфазной машины при включении от 220 вольт соединяются различными способами. Синхронная скорость и скорость вращения от этого не меняются.

Соединение звездой

При включении трехфазного электродвигателя на 220 вольт проще всего применить имеющееся соединение “звезда”. К двум выводам подаётся питание 220В, а к третьему оно подаётся через фазосдвигающую ёмкость. Однако при этом на каждой из катушек оказывается не 220В, а 110, что приведёт к падению мощности до 30%. Поэтому такое подключение на практике не применяется.

Соединение треугольником

Самая распространенная схема подключения трехфазного электродвигателя к сети 220 – треугольник. При этом питание подаётся на одну сторону треугольника, а параллельно другой стороне подключаются конденсаторы. Реверс осуществляется изменением стороны треугольника, на которой находится ёмкость.

Изменение схемы подключения обмоток трёхфазного электродвигателя на треугольник

Самое сложное при подключении трёхфазной электромашины к бытовой сети 220 вольт – соединить её обмотки треугольником.

Изменение соединений на клеммнике

При подключении к сети 220 вольт проще всего эта операция выполняется, если провода подключены к клеммнику. На нём в два ряда установлены шесть болтов.

Соединение производится попарно, кусочками проволоки или перемычками, идущими в комплекте с двигателем.

Сборка треугольника, согласно маркировке выводов

Если клеммник отсутствует, а на выводах есть маркировка, то задача также простая. Обмотки маркируются С1-С4, С2-С5, С3-С6, где С1, С2, С3 – начала обмоток, и концы соединяются С1-С6, С2-С4, С3-С5.

Интересно. В старых электродвигателях импортного производства вывода маркируются A-X, B-Y, C-Z, а современные обозначения: U1-U2, V1-V2, W1-W2.

Что делать, если есть только три вывода

Сложнее всего собрать схему подключения со «звезды» на «треугольник» в электромашинах, соединение обмоток которых находится внутри корпуса. Эта операция выполняется при полной разборке электромашины. Для переключения обмоток на треугольник необходимо:

1. разобрать электродвигатель;
2. найти внутри место соединения обмоток и рассоединить его;
3. к концам обмоток припаять отрезки гибких проводов и вывести их наружу;
4. собрать аппарат;
5. попарно вызвонить вывода катушек;
6. соединить старый вывод одной катушки с новым проводом следующей;
7. операцию повторить ещё два раза.

Соединение при отсутствии маркировки

Если маркировки нет, а из корпуса выходит шесть концов, то необходимо определить начало и конец каждой обмотки:

1. Тестером попарно определить вывода, относящиеся к каждой обмотке. Пометить пары;
2. В одной из пар выбрать провод. Отметить его как начало обмотки, оставшийся отмечается как конец;
3. Соединить отмеченную обмотку последовательно с другой парой проводов;
4. Подключить к соединённым катушкам напряжение ~12-36В;
5. Замерить вольтметром напряжение на оставшейся паре. Вместо вольтметра можно использовать контрольную лампочку;
6. Статор с обмотками представляет собой трансформатор и при согласованном соединении вольтметр покажет наличие напряжения. В этом случае во второй паре проводов отмечаются начало и конец катушки. При отсутствии напряжения изменить полярность подключения одной из пар выводов и повторить п.п. 4-5;
7. Соединить одну из отмеченных пар с оставшейся неразмеченной и повторить п.п. 3-6.

После определения начала и концов во всех обмотках, они соединяются треугольником.

Подключение фазосдвигающих конденсаторов

Для нормальной работы электромашине необходимы пусковые и рабочие ёмкости.

Выбор номинала рабочего конденсатора

Есть разные формулы для определения необходимой ёмкости рабочего конденсатора, учитывающие номинальный ток, cosφ и другие параметры, но чаще всего просто берётся 7мкФ на 100Вт или 70мкФ на 1кВт мощности.

После сборки схемы целесообразно включить последовательно с машиной амперметр и, увеличивая и уменьшая рабочую ёмкость, добиться минимальной величины показаний прибора.

Важно! Рабочие конденсаторы применяются для переменного напряжения не меньше 300В.

Выбор и подключение пусковых конденсаторов

Пуск с использованием только рабочих фазосдвигающих конденсаторов длительный, а при значительном моменте на валу машины невозможен. Для облегчения пуска и уменьшения его длительности на период разгона электромашины параллельно рабочим подключаются пусковые ёмкости. Они выбираются в 2-3 раза больше, чем рабочие. Номинальное напряжение также более 300В. Пуск происходит несколько секунд, поэтому допускается подсоединение электролитических конденсаторов.

Как подключить трехфазный двигатель на 220 вольт с использованием пусковых конденсаторов

Схема запуска должна предусматривать отключение пусковых ёмкостей после пуска электромашины. Если этого не сделать, то машина начнёт перегреваться. Для этого есть разные способы:

• Отключение пусковых ёмкостей с помощью реле времени. Задержка отключения составляет несколько секунд и подбирается опытным путём;
• Применение универсального переключателя (ключа УП) на 3 положения. Его диаграмма включения собирается таким образом, чтобы в первом положении все контакты были разомкнуты, во втором замыкались два: питание и пусковые конденсаторы, а в третьем – только питание. Для реверсивной работы используется ключ на 5 положений;
• Специальная кнопочная станция – ПНВС (пускатель нажимной с пусковым контактом). В этих конструкциях есть 3 контакта. При нажатии “Пуск” замыкаются все, но крайние фиксируются, а средний нужен, чтобы запустить машину, и отпадает после отпускания кнопки. Нажатие на кнопку “Стоп” отключает зафиксированные контакты.

Как переделать схему вращения в реверсивную

Для реверса электродвигателя необходимо изменить направление вращения магнитного поля. При запуске мотора без конденсаторов ему предварительно придаётся вручную необходимое направление вращения, а в конденсаторной схеме производится переключение ёмкости с нулевого провода на фазный. Это производится тумблером, переключателем или пускателями.

Важно! Пусковые конденсаторы подсоединяются параллельно рабочим и переключаются при изменении направления вращения одновременно с ними.

Электронные преобразователи бытового напряжения в промышленное трёхфазное 380В

Эти трёхфазные инверторы применяются для использования в бытовой сети трехфазных двигателей. Электродвигатели подключаются напрямую к выходу аппарата.

Необходимая мощность преобразователя выбирается, в зависимости от тока электрической машины. Есть три режима работы таких приборов:

• Пусковой. Допускает кратковременное (до 5 секунд) двукратное превышение мощности. Этого достаточно для запуска электродвигателя;
• Рабочий, или номинальный;
• Перегрузочный. Допускает в течение получаса превышение тока в 1,3 раза.

Преимущества инвертора 220 в 380:

• подключение не переделанных трёхфазных электромашин на 220 вольт;
• получение полной мощности и момента электромашины без потерь;
• экономия электроэнергии;
• плавный запуск и регулировка оборотов.

Несмотря на появление электронных преобразователей, конденсаторные схемы включения трёхфазных электродвигателей продолжают применяться в быту и небольших мастерских.

Видео