Підключення трифазного двигуна 380В до однофазної мережі. Схема підключення двигуна через конденсатор. Напруги та їх співвідношення

Є 2 типи однофазних асинхронних двигунів - біфілярні (з пусковою обмоткою) та конденсаторні. Їхня відмінність у тому, що в біфілярних однофазних двигунах пускова обмотка працює тільки до розгону мотора. Після цього вона вимикається спеціальним пристроєм - відцентровим вимикачем або пускозахисним реле (у холодильниках). Це потрібно тому, що після розгону вона знижує ККД.

У однофазних конденсаторних двигунах конденсаторна обмотка працює весь час. Дві обмотки – основна та допоміжна, вони зміщені відносно один одного на 90°. Завдяки цьому можна змінювати зміну напряму обертання. Конденсатор на таких двигунах зазвичай кріпиться до корпусу і за цією ознакою його легко пізнати.

Схема підключення однофазного двигуна через конденсатор

При підключенні конденсаторного однофазного двигуна є кілька варіантів схем підключення. Без конденсаторів електромотор гуде, але не запускається.

• 1 схема - з конденсатором у ланцюзі живлення пускової обмотки - добре запускаються, але при роботі потужність видають далеко не номінальну, а набагато нижчу.
• 3 схема включення з конденсатором в ланцюги підключення робочої обмотки дає зворотний ефект: не дуже хороші показники при запуску, але хороші робочі характеристики. Відповідно, першу схему використовують у пристроях з важким пуском, а з робочим конденсором – якщо потрібні хороші робочі характеристики.
• 2 схема - підключення однофазного двигуна - встановити обидва конденсатори. Виходить щось середнє між описаними вище варіантами. Ця схема використовується найчастіше. Вона на другому малюнку. При організації цієї схеми теж потрібна кнопка типу ПНВС, яка підключатиме конденсатор тільки не час старту, поки двигун «розжене». Потім підключеними залишаться дві обмотки, допоміжна через конденсатор.

Схема підключення трифазного двигуна через конденсатор

Тут напруга 220 вольт розподіляється на 2 з'єднані послідовно обмотки, де кожна розрахована на таку напругу. Тому втрачається потужність майже вдвічі, але використовувати такий двигун можна у багатьох малопотужних пристроях.

Максимальної потужності двигуна на 380 В мережі 220 В можна досягти використовуючи з'єднання типу трикутник. Крім мінімальних втрат за потужністю, незмінним залишається і кількість обертів двигуна. Тут кожна обмотка використовується на свою робочу напругу, звідси й потужність.

Важливо пам'ятати: трифазні електродвигуни мають більш високу ефективність, ніж однофазні на 220 В. Тому якщо є введення на 380 В – обов'язково підключайте до нього – це забезпечить більш стабільну та економічну роботу пристроїв. Для пуску мотора не знадобляться різні пусковики і обмотки, тому що магнітне поле, що обертається, виникає в статорі відразу після підключення до мережі 380 В.

Онлайн розрахунок ємності конденсатора двигуна

Є спеціальна формула, за якою можна вирахувати необхідну ємність точно, але можна обійтися онлайн калькулятором або рекомендаціями, які виведені на основі багатьох дослідів:

Робочий конденсатор беруть із розрахунку 0,8 мкФ на 1 кВт потужності двигуна;
Пусковий підбирається у 2-3 рази більше.

Конденсатори мають бути неполярними, тобто електролітичними. Робоча напруга цих конденсаторів повинна бути мінімум в 1,5 рази вище, ніж напруга мережі, тобто для мережі 220 В беремо ємності з робочою напругою 350 і вище. А щоби пуск проходив простіше, у пусковий ланцюг шукайте спеціальний конденсатор. У них у маркуванні присутні слова Start або Starting.

Ці конденсатори можна підбирати методом від найменшого до більшого. Так підібравши середню ємність, можна поступово додавати та стежити за режимом роботи двигуна, щоб він не перегрівався і мав достатньо потужності на валу. Також і пусковий конденсатор підбирають додаючи, поки він не запускатиметься плавно без затримок.

При нормальній роботі трифазних асинхронних електродвигунів з конденсаторним пуском, включених в однофазну мережу, передбачається зміна (зменшення) ємності конденсатора зі збільшенням частоти обертання валу. У момент пуску асинхронних двигунів (особливо з навантаженням на валу) в мережі 220 В потрібно підвищена ємністьфазозсувного конденсатора.

Реверс напряму руху двигуна

Якщо після підключення двигун працює, але вал крутиться не в тому напрямку, який вам потрібно, можна поміняти цей напрямок. Це роблять змінивши обмотки допоміжної обмотки. Таку операцію може робити двопозиційний перемикач, на центральний контакт якого підключається виведення від конденсатора, а на два крайні виводи від «фази» та «нуля».

Трифазні двигуни застосовуються для циркулярок, заточування різних матеріалів, верстатів для свердління і т.п.

Є багато варіантів запуску трифазних двигунів в однофазній мережі, але найефективніший, це підключення третьої обмотки через фазозсувний кондесатор. Потрібно враховувати, що конденсатор зсуває фазу третьої обмотки на 90 градусів, між першою та другою фазами зсув дуже малий, електромотор починає втрачати потужність близько 40 – 50% на включенні обмоток за схемою трикутника.

Для того, щоб електродвигун з конденсаторним пуском працював добре, потрібно щоб ємність конденсатора змінювалася залежно від кількості обертів. Насправді цього досягти досить важко, оскільки двигуном зазвичай управляють двоступінчастим способом, спочатку активують з пусковим конденсатором (за допомогою великих пускових струмів), а після того, як двигун розжене його від'єднують і залишається тільки робочий (мал.1).

Якщо натиснути на кнопку SB1 (її можна зняти з пральної машини- пускач ПНВС-10 УХЛ2) електромотор М починає набирати оброти, коли він розжене кнопку відпускають. SB1.2 розмикається, a SB1.1 та SB1.3 залишаються у замкнутому стані. Їх розмикають, щоб зупинити двигун. Буває таке, що SB 1.2 у кнопці не відходить, у такому разі підкладіть під нього шайбу таким чином, щоб він відійшов. Щоб з'єднати обмотки електродвигуна за схемою «трикутник» ємність С2 (робочого конденсатора) визначимо за допомогою формули:

С2=4800 I/Uде I - струм, споживаний двигуном, А; U - напруга мережі, В.Ток, який споживає електродвигун, можна виміряти амперметром або використовувати формулу:

де Р - потужність електромтора, Вт; U - напруга мережі, В; n-ККД; cos? - коефіцієнт потужності

Ємність С1 (пусковий конденсатор) потрібно вибирати в 2 - 2.5 рази більше робітника на великому навантаженні на вал, їх допустима напруга повинна бути в 1.5 раза більша за напругу мережі. У нашому випадку найкращі конденсатори це МГБО, МБГП, МБГЧ, у яких робоча напруга 500 В і більше.

Пускові конденсатори потрібно буде зашунтувати за допомогою резистора R1 опором 200-500 кОм, через нього виходить залишок електричного заряду.

Реверсувати електромотор потрібно за допомогою перемикання фази на обмотці тумблером SA1 (рис. 1) типу ТВ1 - 4.

На холостому ходу по живлюваній через конденсатори по обмотці протікає струм па 20 - 40% більше від номінального. Тому зменшуйте ємність конденсатора С2 якщо двигун часто працюватиме в недовантаженому режимі або на холостому ходу. Для активації двигуна з потужністю 1,5 кВт достатньо використовувати робочий конденсатор ємністю 100 мкФ, а пусковий - 60 мкФ. Ємності робочих та пускових конденсаторів залежать від потужності самого двигуна, ці значення представлені в таблиці, яка вказана вище.

Бажано звичайно використовувати паперові конденсатори в ролі пускових, але якщо такої можливості у вас немає, то можна як альтернативу використовувати оксидні, тобто. електролітичні. На рис. 2 показано як проводити заміну паперових конденсаторів на електролітичні. Позитивна напівхвиля змінного струму протікає через ланцюг VD1C1, а негативна - через VD2C2, тому електроліти можна використовувати з меншою допустимою напругою, ніж для паперових конденсаторів. Для паперових конденсаторів потрібна напруга 400 В і більше, то для електроліту цілком вистачає 300 - 350 В, тому що він проводить лише одну напівхвилю змінного струму і тому до нього прикладається тільки половина напруги, для точної надійності він повинен тримати однофазну амплітуду напругу мережі, це близько 300 В. Цей розрахунок аналогічний до розрахунку паперових конденсаторів.

Схема для включення трифазного двигуна однофазну мережу, використовуючи електролітичні конденсатори показана на рис. 3. Щоб підібрати потрібну ємність паперових і оксидних конденсаторів, найкраще виміряти струм у точках а, в, с - ці струми обов'язково повинні бути рівними між собою при оптимальному навантаженні на вал електродвигуна. Діоди VD1, VD2 підбирайте зі зворотною напругою не менше 300 В та 1ін. мах = 10А. Якщо потужність диіжка більша, то діоди встановлюйте на тепловідводи, по два в плечі, інакше може статися пробою діодів і через оксидний конденсатор побіжить змінний струм, після чого, через деякий час електроліт швидше за все нагріється і розірветься. Електролітичні конденсатори в ролі робітників використовувати не рекомендується, тому що тривалий прохід через них високих струмів, як правило, призводить до їх нагрівання і вибуху. Найкраще використовуйте їх для пускових.

Якщо ваш трифазний електромотор буде використовуватися на динамічних (високих) навантаженнях на вал, краще використовуйте схему підключення пускових конденсаторів за допомогою струмового реле, яке буде при великих навантаженняхна вал автоматично вмикати та вимикати пускові конденсатори (рис.3).

Під час підключення обмоток трифазного електродвигуна однофазну мережу за допомогою схеми, яка представлена ​​на рис. 4, потужність електромотора становить 75% від номінальної потужності в трифазному режимі, тобто втрати складають близько 25%, тому що обмотки А і В підключені протифазно на всю напругу 220 В, напруга обертання визначається включенням обмотки С. Фазування обмоток зображено у вигляді точок.

Найбільш надійні, практичні та зручні при роботі з трифазними електродвигунами резисторно-індуктивноємнісні перетворювачі однофазної мережі 220 Вольт у трифазну мережу, зі струмами у фазах до 4 ампер та зсувом напруг у фазах приблизно 120 градусів. Ці пристрої універсальні, встановлюються вони в жерстяному корпусі і дозволяють приєднувати трифазні електромотори потужністю до 2,5 кіловат в однофазну мережу 220 Вольт майже без втрат потужності.

У перетворювачі використовуємо дросель із повітряним зазором. Його пристрій представлено на рис. 6. Якщо правильно підібрані R, С і співвідношення витків у секціях обмотки дроселя, такий перетворювач дає нормальну тривалу роботу електромоторів, це незалежно від їх характеристик і рівня навантаження на вал. Замість індуктивності представлений індуктивний опір XL, тому що його легше виміряти, обмотка дроселя крайніми висновками через амперметр приєднується до напруги 100 – 220 Вольт, частотою 50 Герц, паралельно з вольтметром. Індуктивний опір (активний опір можна знехтувати) визначається відношенням напруги у вольтах до струму в амперах XL=U/J.

Конденсатор С1 повинен мати напругу не менше 250 Вольт, а конденсатор С2 - не менше ніж 350 Вольт. Якщо ви використовуєте конденсатори КБГ, МБГ-4, то в такому випадку напруга буде відповідати номіналу, що вказано на маркуванні, а конденсатори МБГП, МБГО при поєднанні до ланцюга змінного струму повинні бути з дворазовим запасом напруги. Резистор R1 повинен бути розрахований на струм до ЗА, це означає на потужність близько 700 Вт (намотується нікелево-хромовий дріт діаметром 1,3 - 1,5 мм на фарфоровій трубці з скобою, що дозволяє отримувати необхідний опір для різних потужностей електродвигуна). Резистор обов'язково має бути захищений від перегріву і захищений від інших компонентів, струмовідних частин, і навіть від можливого конакта людини із нею. Металеве шасі корпусу обов'язково необхідно заземлити.

Перетин магнітопроводу дроселя має становити S=16 - 18cm2, діаметр дроту d=l,3 - 1,5 мм, загальна кількість витків W=600 - 700. Форма магнітопроводу та марка стали можуть бути будь-якими, головне пам'ятати про повітряний зазор (це дасть можливість змінювати індуктивний опір), який встановлюємо за допомогою гвинтів (рис. 6). Для того щоб уникнути сильного деренчання дроселя, потрібно між Ш-образними половинами магнітопроводу прокласти дерев'яний брусок і затиснути гвинтами. У ролі дроселя підійдуть силові трансформаторивід лампових кольорових телевізорів з потужністю 270 – 450 Ватт. Обмотка дроселя в цілому проводиться у вигляді однієї котушки, яка має три секції та чотири виводи. Якщо ви будете використовувати сердечник з постійним повітряним зазором, то вам доведеться виготовляти пробну котушку, яка не має проміжних відводів, зробити дросель із зразковим зазором, підключити до мережі та виміряти XL. XL необхідно відмотати або домотати ще трохи витків. З'ясуйте необхідну кількість витків, мотайте необхідну котушку, розділіть каркас на секції щодо W1:W2:W3=1:1:2. Отже, якщо в нас загальна кількість витків дорівнює 600, то з цього виходить Wl = W2 = 150, a W3 = 300. Для того щоб підняти вихідну потужність перетворювача і не допустити при цьому несиметрії напруг, необхідно поміняти значення XL, Rl, Cl, С2, які відштовхуються від того, що струми у фазах А, В повинні бути рівними при номінальному навантаженні на вал електромотора. У режимі недовантаження електродвигуна несиметрія напруг фаз не становить будь-якої небезпеки, у тому випадку якщо найбільший струм фаз не буде перевищувати номінальний струм електродвигуна. Для перерахунку параметрів перетворювача на іншу потужність використається формула:

С1 = 80РС2 = 40РRl = 140/PXL = 110/PW = 600/ РS = 16Pd = 1,4P

де P - це потужність перетворювача (у кіловатах), а потужність двигуна за паспортом - це його потужністю на самому валу електродвигуна. Якщо ККД (тобто коефіцієнт корисної дії) електродвигуна вам невідомий, то в такому разі його можна вважати в середньому близько 75 – 80%.

Серед різних способівзапуску трифазних електродвигунів в однофазну мережу найбільш простий базується на підключенні третьої обмотки через фазозсувний конденсатор. Корисна потужність, що розвивається двигуном у цьому випадку, становить 50...60% від його потужності у трифазному включенні.

Не всі трифазні електродвигуни, однак, добре працюють при підключенні до однофазної мережі. Серед таких електродвигунів можна виділити, наприклад, модель із подвійною клітиною короткозамкнутого ротора серії МА.

У зв'язку з цим при виборі трифазних електродвигунів для роботи в однофазній мережі слід віддати перевагу двигунам серій А, АТ, АТ2, АПН, УАД та ін.

Для нормальної роботиелектродвигуна з конденсаторним пуском необхідно, щоб ємність використовуваного конденсатора змінювалася залежно від кількості обертів. На практиці цю умову виконати досить складно, тому використовують двоступінчасте керування двигуном. При пуску двигуна підключають два конденсатори, а після розгону один конденсатор відключають і залишають лише робочий конденсатор.

Розрахунок параметрів та елементів електродвигуна

Якщо, наприклад, у паспорті електродвигуна зазначено напругу його живлення 220/380, то двигун включають в однофазну мережу за схемою, представленою на рис. 1.

Після включення пакетного вимикача П1 замикаються контакти П1.1 та П1.2, після цього необхідно відразу натиснути кнопку "Розгін".

Після набору обертів, кнопка відпускається. Реверсування електродвигуна здійснюється шляхом перемикання фази його обмотці тумблером SA1.

Ємність робочого конденсатора Ср у разі з'єднання обмоток двигуна "трикутник" визначається за формулою:

• U-напруга в мережі, Ст.

А у разі з'єднання обмоток двигуна у "зірку" визначається за формулою:

• Ср - ємність робочого конденсатора, мкФ;
• I - споживаний електродвигуном струм, А;
• U-напруга в мережі, Ст.

Споживаний електродвигуном струм у наведених вище формулах, при відомої потужності електродвигуна, можна обчислити з наступного виразу:

• Р - потужність двигуна, Вт, зазначена в його паспорті;
• h – ККД;
• cos j – коефіцієнт потужності;
• U-напруга в мережі, Ст.

Ємність пускового конденсатора Сп вибирають у 2...2,5 рази більше за ємність робочого конденсатора. Ці конденсатори повинні бути розраховані на напругу в 1,5 рази більшу за напругу мережі.

Для мережі 220 В краще використовувати конденсатори типу МБГО, МБПГ, МБГЧ з робочою напругою 500 і вище. За умови короткочасного включення як пускові конденсатори можна використовувати і електролітичні конденсатори типу К50-3, ЕГЦ-М, КЕ-2 з робочою напругою не менше 450 В.

Для більшої надійності електролітичні конденсатори з'єднують послідовно, з'єднуючи між собою їх мінусові висновки і шунтують діодами (мал. 2)

Загальна ємність з'єднаних конденсаторів складе:

Насправді величину ємностей робочих і пускових конденсаторів вибирають залежно від потужності двигуна. Значення ємностей робочих та пускових конденсаторів трифазного електродвигуна в залежності від його потужності при включенні до мережі 220 В.

Потужність трифазного
двигуна, кВт:

• 0,4;
• 0,6;
• 0,8;
• 1,1;
• 1,5;
• 2,2.

Мінімальна ємність робітника
конденсатора Ср, мкФ:

• 100;
• 150;
• 230.

Мінімальна ємність пускового
конденсатора Ср, мкФ:

• 120;
• 160;
• 200;
• 250;
• 300.

Слід зазначити, що електродвигун з конденсаторним пуском в режимі холостого ходу по обмотці, що живиться через конденсатор, протікає струм, що на 20...30 % перевищує номінальний. У зв'язку з цим, якщо двигун часто використовується в недовантаженому режимі або вхолосту, ємність конденсатора С р слід зменшити. Може статися, що під час перевантаження електродвигун зупинився, тоді його запуску знову підключають пусковий конденсатор, знявши навантаження взагалі або знизивши його до мінімуму.

Ємність пускового конденсатора З п можна зменшити при пуску електродвигунів на холостому ходу або з невеликим навантаженням. Для включення, наприклад, електродвигуна АО2 потужністю 2,2 кВт на 1420 об/хв можна використовувати робочий конденсатор ємністю 230 мкФ, а пусковий - 150 мкФ. В цьому випадку електродвигун упевнено запускається при невеликому навантаженні на валу.

Переносний універсальний блок для пуску трифазних електродвигунів потужністю близько 0,5 кВт від мережі 220 В

Для запуску електродвигунів різних серій потужністю близько 0,5 кВт від однофазної мережі без реверсування можна зібрати універсальний переносний пусковий блок (мал. 3).

При натисканні на кнопку SB1 спрацьовує магнітний пускач КМ1 (тумблер SA1 замкнутий) і контактною системою КМ 1.1, КМ 1.2 підключає електродвигун М1 до мережі 220 В.

Поруч із третя контактна група КМ 1.3 замикає кнопку SB1.

Після повного розгону двигуна тумблером SA1 відключають пусковий конденсатор С1.

Зупинка двигуна здійснюється натисканням кнопки SB2.

Деталі

У пристрої використовується електродвигун А471А4 (АО2-21-4) потужністю 0,55 кВт на 1420 об/хв і магнітний пускач типу ПМЛ, розрахований на змінний струм напругою 220 В. Кнопки SB1 і SB2 - спарені типу ПКЕ612. Як перемикач SA1 використовується тумблер Т2-1. У пристрої постійний резистор R1 - дротяний типу ПЕ-20, а резистор R2 типу МЛТ-2. Конденсатори С1 і С2 типу МБГЧ на напругу 400 В. Конденсатор С2 складений паралельно з'єднаних конденсаторів по 20 мкФ 400 В. Лампа HL1 типу КМ-24 і 100 мА.

Пусковий пристрій змонтований у металевому корпусі розміром 170х140х50 мм (рис. 4):

• 1 корпус;
• 2 – ручка для перенесення;
• 3 – сигнальна лампа;
• 4 – тумблер відключення пускового конденсатора;
• 5-кнопки "Пуск" та "Стоп";
• 6 - допрацьована електровилка;
• 7 панель з гніздами роз'єму.

На верхній панелі корпусу розташовані кнопки "Пуск" та "Стоп" - сигнальна лампа та тумблер для відключення пускового конденсатора. На передній панелі корпусу пристрою знаходиться роз'єм .

Для відключення пускового конденсатора можна використовувати додаткове реле К1, тоді потреба в тумблері SA1 відпадає, а конденсатор буде автоматично відключатися (рис.5).

При натисканні на кнопку SB1 спрацьовує реле К1 і контактною парою К1.1 включає магнітний пускач КМ1, а К1.2 - пусковий конденсатор П. КМ1 самоблокується за допомогою своєї контактної пари КМ 1.1, а контакти КМ 1.2 і КМ 1.3 приєднують електродвигун до мережі .

Кнопку "Пуск" тримають до повного розгону двигуна, а потім відпускають. Реле К1 знеструмлюється та відключає пусковий конденсатор, який розряджається через резистор R2. У цей час магнітний пускач КМ 1 залишається включеним і забезпечує живлення електродвигуна у робочому режимі.

Щоб зупинити електродвигун, слід натиснути кнопку "Стоп". В удосконаленому пусковому пристрої за схемою рис.5 можна використовувати реле типу МКУ-48 або подібне.

Використання електролітичних конденсаторів у схемах запуску електродвигунів

При включенні трифазних асинхронних електродвигунів в однофазну мережу зазвичай використовують звичайні паперові конденсатори. Практика показала, що замість громіздких паперових конденсаторів можна використовувати оксидні (електролітичні) конденсатори, які мають менші габарити і доступніші в плані покупки.

Схема заміни звичайного паперового конденсатора дана на рис. 6.

Позитивна напівхвиля змінного струму проходить через ланцюг VD1, С2, а негативна VD2, С2. Виходячи з цього можна використовувати оксидні конденсатори з допустимою напругою вдвічі меншою, ніж для звичайних конденсаторів тієї ж ємності.

Наприклад, якщо в схемі для однофазної мережі напругою 220 В використовується паперовий конденсатор на напругу 400 В, то при його заміні за вищенаведеною схемою можна використовувати електролітичний конденсатор на напругу 200 В. У наведеній схемі ємності обох конденсаторів однакові і вибираються аналогічно методики пускового пристрою.

Включення трифазного двигуна до однофазної мережі з використанням електролітичних конденсаторів

Схема включення трифазного двигуна до однофазної мережі з використанням електролітичних конденсаторів наведена на рис.7.

У наведеній схемі SA1 – перемикач напрямку обертання двигуна, SB1 – кнопка розгону двигуна, електролітичні конденсатори С1 та С3 використовуються для пуску двигуна, С2 та С4 – під час роботи.

Підбір електролітичних конденсаторів у схемі рис. 7 краще проводити за допомогою струмовимірювальних кліщів. Вимірюють струми в точках А, В, З і досягають рівності струмів у цих точках шляхом ступінчастого підбору ємностей конденсаторів. Заміри проводять при навантаженому двигуні у тому режимі, в якому передбачається його експлуатація.

Діоди VD1 і VD2 для мережі 220 В вибираються зі зворотною максимально допустимою напругою не менше 300 В. Максимальний прямий струм діода залежить від потужності двигуна. Для електродвигунів потужністю до 1 кВт підійдуть діоди Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247 із прямим струмом 10 А.

При більшій потужності двигуна від 1 кВт до 2 кВт потрібно взяти потужніші діоди з відповідним прямим струмом або поставити кілька менш потужних діодів паралельно, встановивши їх на радіатори.

Слід звернути увагу на те, що при перевантаженні діода може статися його пробій і через електролітичний конденсатор потече змінний струм, що може призвести до його нагрівання та вибуху.

Включення потужних трифазних двигунів до однофазної мережі

Конденсаторна схема включення трифазних двигунів однофазну мережу дозволяє отримати від двигуна не більше 60% від номінальної потужності, в той час як межа потужності електрифікованого пристрою обмежується 1,2 кВт. Цього явно недостатньо для роботи електрорубанку або електропили, які повинні мати потужність 1,5...2 кВт. Проблема у даному випадкуможе бути вирішена використанням електродвигуна більшої потужності, наприклад, 3...4 кВт. Такого типу двигуни розраховані на напругу 380, їх обмотки з'єднані «зіркою», і в клемній коробці міститься всього 3 виведення.

Включення такого двигуна в мережу 220 призводить до зниження номінальної потужності двигуна в 3 рази і на 40% при роботі в однофазній мережі. Таке зниження потужності робить двигун непридатним для роботи, але може бути використане для розкручування ротора вхолосту або з мінімальним навантаженням. Практика показує, що більшість електродвигунів впевнено розганяється до номінальних оборотів, і в цьому випадку пускові струми не перевищують 20 А.

Доробка трифазного двигуна

Найбільш просто можна здійснити переведення потужного трифазного двигуна в робочий режим, якщо переробити його на однофазний режим роботи, отримуючи при цьому 50% номінальної потужності. Перемикання двигуна в однофазний режим потребує невеликого його доопрацювання.

Розкривають клемну коробку та визначають, з якого боку кришки корпусу двигуна підходять висновки обмоток. Відвертають болти кріплення кришки та виймають її з корпусу двигуна. Знаходять місце з'єднання трьох обмоток в загальну точку і підпаюють до загальної точки додатковий провідник з перетином, що відповідає перетину обмотки. Скручення з підпаяним провідником ізолюють ізолентою або полівінілхлоридною трубкою, а додатковий висновок протягують у клемну коробку. Після цього кришку корпусу встановлюють місце.

Схема комутації електродвигуна у разі мати вигляд, показаний на рис. 8.

Під час розгону двигуна використовується з'єднання обмоток «зіркою» з підключенням фазозсувного конденсатора Сп. У робочому режимі в мережу залишається включеною лише одна обмотка, обертання ротора підтримується пульсуючим магнітним полем. Після перемикання обмоток конденсатор Сп розряджається через резистор Rр. Робота представленої схеми була випробувана з двигуном типу АІР-100S2Y3 (4 кВт, 2800 об/хв), встановленому на саморобному деревообробному верстаті, і показала свою ефективність.

Деталі

У схемі комутації обмоток електродвигуна як комутаційний пристрій SA1 слід використовувати пакетний перемикач на робочий струм не менше 16 А, наприклад перемикач типу ПП2-25/Н3 (двополюсний з нейтраллю, струм 25 А). Перемикач SA2 може бути будь-якого типу, але струм не менше 16 А. Якщо реверс двигуна не потрібно, то цей перемикач SA2 можна виключити зі схеми.

Недоліком запропонованої схеми включення потужного трифазного електродвигуна однофазну мережу можна вважати чутливість двигуна до перевантажень. Якщо навантаження на валу досягне половини потужності двигуна, то може статися зниження швидкості обертання валу до повної його зупинки. І тут знімається навантаження з валу двигуна. Перемикач переводиться спочатку в положення "Розгін", а потім в положення "Робота", після чого продовжують подальшу роботу.

Для того, щоб покращити пускові характеристики двигунів, крім пускового та робочого конденсатора можна використовувати ще й індуктивність, що покращує рівномірність завантаження фаз.

За рахунок простої конструкції та легкості обслуговування асинхронні електричні двигуни знаходять широке застосування практично у будь-якій сфері від промислових підприємств до побутової техніки. Через особливості робочого принципу вони по-різному підключаються до трифазних та однофазних електромереж.

Принцип роботи

Асинхронний трифазний електродвигун є конструкцією з двох основних компонентів: статора - великого нерухомого елемента, що служить одночасно і корпусом двигуна, і ротора - рухомий деталі, що передає механічну енергію на вал. Читайте більш детально про окрему статтю. Дуже радимо зробити це, т.к. інформація там може бути корисною у роботі!

Коротко, статор є корпусом, всередині якого знаходиться сердечник або магнітопровід. Зовні він схожий на біле колесо і збирається з електротехнічної сталі, ізольований за допомогою спеціального лаку. Така конструкція знижує кількість вихрових струмів, що з'являються під впливом з круговим магнітним полем двигуна. У пазах сердечника розташовуються три обмотки, куди подається харчування.

Ротор є шихтованим сердечником і валом. Сталеві листи, що використовуються в роторному осерді, не обробляються лаком-ізолятором. Обмотка ротора – короткозамкнена.

Розглянемо принцип дії цієї конструкції. Після подачі енергії на асинхронний двигун із короткозамкненим ротором на фіксованих обмотках статора створюється магнітне поле. При підключенні до мережі із синусоїдальним змінним струмом, характер поля змінюватиметься зі зміною показників мережі. Оскільки обмотки статора зміщені відносно один одного не тільки в просторі, а й у часі, виникають три магнітні потоки зі зміщенням, в результаті взаємодії яких виникає результуюче поле, що обертається, що проводить ротор в рух.

Незважаючи на те, що фактично ротор нерухомий, обертання магнітних полів на обмотках статора створює щодо обертання, що і наводить його на рух. Результуюче поле, «зібране» потоками обмоток, у процесі обертання наводить електрорушійну силу у провідники ротора. Згідно з правилом Ленца, основне поле намагається наздогнати потік на обмотках з метою скорочення відносної швидкості.

Асинхронні двигуни відносяться до електричних машин і, отже, можуть використовуватися не тільки як мотори, але і як генератори. Для цього необхідно, щоб обертання ротора здійснювалося через якийсь зовнішнє джерелоенергії, наприклад, через інший двигун чи повітряну турбіну. При спостереженні залишкового магнетизму на роторі, то в обмотках статора також буде генеруватися змінний потік, що призведе до напруги на них за рахунок принципу індукції. Такі генератори називають індукційними, вони знаходять у побутовій та господарській сфері для забезпечення безперебійної роботи непостійних мереж змінного струму.

Підключення до однофазної мережі через конденсатор

Підключення трифазного двигуна до однофазної мережі неможливе у чистому вигляді, без зміни схеми живлення. Справа в тому, що для створення магнітного потоку, що обертається, необхідна наявність як мінімум двох обмоток зі зсувом по фазі, за рахунок якого і створює відносний рух статора. Якщо двигун підключити до побутової однофазної мережі безпосередньо, подавши живлення на одну з обмоток статора, він не працюватиме. Це пов'язано з тим, що одна працююча фаза створює пульсуюче поле, яке може забезпечувати рух ротора, що обертається, але не здатне запустити його.

Для вирішення цієї проблеми в двигуні розміщується додаткова обмотка під кутом в 90 ˚ відносно основний, ланцюг якої послідовно включений фазосмещающий елемент. У цій якості можуть виступати резистори, індукційні котушки та інші пристрої, проте кращу ефективність показало застосування конденсаторів.

Додаткова обмотка, створювана з допомогою конденсаторів, найчастіше виступає у ролі пускача двигуна, тому її називають пусковий. Після досягнення певної температури і швидкості обертання вала спрацьовує перемикач, що розмикає ланцюг. Після цього робота двигуна забезпечує взаємодією між ротором і пульсуючим полем робочої обмотки, як було описано вище.

Для забезпечення максимальної ефективності роботи необхідне використання конденсаторів, ємність яких підходить під мережеві показники. Крім того, нерідко в таких двигунах використовується магнітний пускач або реле струму автоматичного керуванняробочим процесом. У відео нижче буде і про магнітний пускач.

Функціональні особливості підключення асинхронного двигуна з одним конденсатором відрізняються добрими пусковими характеристиками, але порівняно невеликою потужністю. Оскільки частота побутової мережі з напругою 220 становить 50 Гц, такі мотори не можуть обертатися зі швидкістю більше 3000 об/хв. Це скорочує сферу їх використання до побутових приладів: пилососів, холодильників, тримерів, блендерів тощо.

Дуже настійно рекомендуємо подивитись два відео ролики в цьому розділі (одне зверху, інше знизу), т.к. наочний посібник може бути вкрай корисним.

Підключення без конденсатора

Для підключення асинхронного двигуна до однофазної мережі без використання конденсаторів існують дві популярні схеми. Для забезпечення роботи двигуна беруться синістори з різнополярними імпульсами керування та симетричний диністор.

Перша схема призначена для електродвигунів із величиною номінального обертання від 1500 об/хв. Як фазозміщувальний елемент виступає спеціальний ланцюжок. Схема з'єднання обмоток статора – трикутник.

Необхідно створити зсунуту напругу на конденсаторі шляхом зміни опору. Після того, як напруга конденсатора досягне потрібного рівня, диністор перемкнеться та включить заряджений конденсатор у схему запуску.

Друга схема підходить для електродвигунів з великим пусковим опором чи номінальною швидкістю обертання від 3000 об/хв.

Очевидно, у цій ситуації необхідно створити сильний пусковий момент. Саме тому в машинах цього типу для підключення статорних обмоток використовується трикутник. Замість фазозсувних конденсаторів у цій схемі застосовуються електронні ключі. Перший їх послідовно входить у ланцюг робочої фази, а другий – паралельно. В результаті цієї хитрості створюється випереджальний зсув струму. Проте даний спосібефективний тільки для двигунів 120˚ електричним зміщенням.

Трифазний електродвигун можна підключити за допомогою тиристорного ключа. Це, мабуть, найпростіший і ефективний спосібпідключення асинхронного двигуна до однофазної мережі без конденсаторів. Принцип його дії такий: ключ залишається закритим під час максимального опору. Завдяки цьому створюється найбільше фазове зрушення і, відповідно, пусковий момент. У міру прискорення валу опір знижується до оптимального рівня, що зберігає зсув фазі в межах значення, що забезпечує роботу двигуна.

За наявності тиристорного ключа можна взагалі відмовитися від конденсаторів - він демонструє кращі робочі і пускові характеристики навіть для двигунів потужністю більше 2 кВт.

Реверс електродвигуна в однофазній мережі

При підключенні асинхронного двигуна до мережі з однофазним струмом керувати реверсом (зворотним обертанням) ротора можна за допомогою третьої обмотки. Для цього потрібний тумблер або аналогічний двопозиційний перемикач. Спочатку з ним через конденсатор з'єднується третя обмотка. Два контакти тумблера підключаються до двох інших обмоток. Така проста схемадозволить керувати напрямом обертання, переводячи перемикач у потрібне положення.

Підключення до трифазної мережі двигуна з короткозамкненим ротором

Найефективнішими і найчастіше використовуваними способами підключення асинхронного двигуна до трифазної мережі є звані зірка і трикутник.

У конструкції двигуна з короткозамкненим ротором є лише шість контактів обмоток – по три на кожній. Для того щоб підключити асинхронний двигун зіркою необхідно з'єднати кінці обмоток в одному місці, подібно до променів зірки. Примітно, що в такій схемі напруга у початку обмоток становить 380 В, а на ділянці ланцюга, що пролягає між їх з'єднанням і місцем підключення фаз - 220 В. Можливість включення двигуна даним методом вказується на його бирці символом Y.

Головна перевага цієї схеми в тому, що вона запобігає виникненню перевантажень по струму на електродвигуні за умови використання чотириполюсного автомата. Машина запускає плавно, без ривків. Недолік схеми в тому, що знижена напруга на кожній з обмоток не дозволяє двигуну розвивати максимальну потужність.

Якщо електродвигун із короткозамкненим ротором був підключений за схемою зірка, це можна помітити за загальною перемичкою на кінцях обмоток.

Для забезпечення граничної робочої потужності трифазного електродвигуна підключають його до мережі трикутником. У цій схемі обмотки статора з'єднуються один з одним за принципом кінець-початок. При живленні від трифазної мережі немає потреби у з'єднанні з робочим нулем. Напруга на ділянках ланцюга між висновками дорівнюватиме 380 В. На табличці двигуна, що підходить для підключення трикутників, зображується символ ∆. Іноді виробник навіть вказує номінальну потужність під час використання тієї чи іншої схеми.

схема підключення «трикутник»

Головний недолік трикутника - пускові струми занадто великої величини, які іноді перевантажують проводку та виводять її з ладу. Як оптимальне рішення зрідка створюють комбіновану схему, в якій запуск і набір швидкості відбувається при «зірці», а потім обмотки перемикають на «трикутник».

Підключення із фазним ротором

Асинхронні електродвигуни з фазним ротором мають високі пускові та регулювальні характеристики, завдяки чому застосовуються у високопотужних машинах та приладах малої потужності. Конструктивно цей асинхронний двигун відрізняється від звичайного трифазного тим, що на роторі є своя трифазна обмотка зі зрушеними котушками.

Для підключення електродвигунів з фазним ротором застосовуються описані вище схеми зірка і трикутник (для 380 і 220 мереж відповідно). Варто зауважити, що для того чи іншого двигуна може бути використана лише одна схема, вказана у паспорті. Нехтування цією вимогою може призвести до згоряння двигуна.

З'єднання обмоток в клемній коробці проводиться так само, як на схемах попереднього способу. Зміна робочих показників так само закономірно: трикутник видає майже в півтора рази більшу потужність, а зірка, у свою чергу, м'якше функціонує і управляється.

На відміну від моделей із короткозамкненим ротором, асинхронний двигун із трифазним ротором має більш складну конструкцію, але це дозволяє отримувати покращені пускові характеристики та забезпечувати плавне регулювання обертання. Використовуються такі машини в устаткуванні, необхідному для регулювання частоти обертання і запускається під навантаженням, наприклад, у кранових механізмах.

Багато любителів та професіоналів застосовують у роботі електрообладнання різного призначення. І в багатьох випадках електрообладнання приводиться в рух трифазними двигунами. Але трифазна мережа часто недоступна у гаражних боксах та індивідуальних домоволодіннях. І тоді на допомогу приходять схеми підключення трифазного двигуна до однофазної мережі.

Для чого потрібний конденсатор

Найбільш поширені та застосовуються у верстатах трифазні асинхронні двигуни змінного струму з короткозамкненим ротором. Їхнє підключення до однофазної мережі ми й розглядатимемо. При включенні двигуна в трифазну мережу за трьома обмотками, в різний момент часу протікає змінний струм. Цей струм створює обертове магнітне поле, яке починає обертати ротор двигуна.

При підключенні двигуна до однофазної мережі, струм по обмотках тече, але магнітного поля, що обертається, немає, ротор не крутиться. Вихід із цієї ситуації було знайдено. Найпростішим і дієвим способомвиявилося до однієї з обмоток двигуна. Конденсатор, імпульсно отримуючи і віддаючи енергію створює зміщення фази, в обмотках двигуна виходить магнітне поле, що обертається, і він працює. Ємність постійно перебуває під напругою і називається робітником.

Як правильно підібрати конденсатори

Теоретично передбачається здійснювати розрахунок необхідної ємності шляхом розподілу сили струму на напругу та отриману величину помножити на коефіцієнт. Для різного типуз'єднань обмоток коефіцієнт становить:

• зіркою – 2800;
• трикутником - 4800.

Недоліком цього є те, що не завжди на електродвигуні збереглася табличка з даними. Неможливо точно знати коефіцієнт потужності та потужність двигуна, а відтак і силу струму. До того ж на силу струму можуть діяти такі фактори, як відхилення напруги в мережі та величина навантаження на двигун.

Тому слід застосовувати спрощений розрахунок ємності робочих конденсаторів. Просто врахувати, що на кожні 100 ват потужності необхідно 7 мікрофарад ємності. Найзручніше використовувати кілька паралельно з'єднаних конденсаторів малої, бажано однакової ємності, ніж один великий. Просто підсумовуючи ємність зібраних конденсаторів, можна легко визначити та підібрати оптимальне значення. Для початку краще відсотківна десять занизити сумарну ємність.

Якщо двигун легко запускається і потужності його достатньо для роботи, все підібрано правильно. Якщо ні – потрібно ще приєднувати конденсатори, доки двигун не досягне оптимальної потужності.

ДОВІДКА.При підключенні трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором однофазну мережу втрачається не менше третини його потужності.

Слід пам'ятати, що багато не завжди добре, і при перевищенні оптимальної ємності робочих конденсаторів двигун перегріватиметься. Перегрів може призвести до згоряння обмоток та виходу електродвигуна з ладу.

ВАЖЛИВО!Конденсатори слід поєднувати між собою паралельно.

Бажано вибирати конденсатори з робочою напругою не менше ніж 450 вольт. Найпоширенішими є звані паперові конденсатори, з літерою Б у найменуванні. Нині випускаються і спеціалізовані, звані моторні конденсатори, наприклад К78-98.

УВАГА!Бажано вибирати конденсатори для змінного струму. Використання інших теж можливе, але пов'язане з ускладненням схеми та можливими небажаними наслідками.

Якщо запуск двигуна здійснюється під навантаженням і відбувається важко, необхідний ще й пусковий конденсатор. Він включається паралельно робітнику на нетривалий час пуску електродвигуна. Його ємність має бути рівною або не більше ніж у два рази перевищувати ємність робітника.

Схема підключення електродвигуна 380 на 220 вольт із конденсатором

Підключити трифазний двигун до однофазної мережі нескладно і з цим впорається навіть електромонтер-аматор. Якщо виникають труднощі, слід звернутися до друзів чи знайомих. Поруч завжди знайдеться грамотний електрик.

Обмотки трифазних двигунів з робочою напругою 380 на 220 для роботи в мережі триста вісімдесят вольт з'єднані за схемою зірка. Це означає, що кінці обмоток з'єднані між собою, а початку приєднуються до мережі. Для роботи електродвигуна в однофазної мережі 220 вольт необхідно для початку його обмотки переключити на схему трикутник. Тобто. кінець першої з'єднати з початком другої, кінець другої з початком третьої та кінець третьої з початком першої.

Ці з'єднання будуть висновками двигуна для підключення до електроживлення. Два виведення необхідно через двополюсний вимикач під'єднати до нуля та фази мережі 220 вольт. Третій висновок через робочі конденсатори, з'єднати з будь-яким з перших двох висновків із двигуна. Можна спробувати запускати.

Якщо запуск пройшов успішно, двигун працює з прийнятною потужністю і не сильно гріється, можна нічого не змінювати. Вийшла працездатна схема лише з робочими конденсаторами.

У разі запуску під навантаженням або просто важкого пуску двигуна він може розкручуватися довго і не досягати прийнятної потужності. Тоді потрібно включити до схеми ще й пускову ємність. Пускові конденсатори вибираються того ж типу, що й робітники. Одинаковий або вдвічі перевищує ємність робітників. І підключаються паралельно до них. Використовуються лише для запуску електродвигуна.

Дуже зручно для такого запуску використати своєрідний вимикач серії АП. Важливо, щоб він був у виконанні з блок контактами. У ньому при натисканні кнопки Пуск пара контактів залишається замкненими до натискання на кнопку Стоп. До них підключають висновки двигуна та електромережа. Третій контакт замкнено лише під час утримання кнопки Пуск, через нього і приєднується пусковий конденсатор. Вимикачі такого типу лише без запобіжної апаратури часто встановлювали на старі радянські центрифугові пральні машинки.

Схема підключення електродвигуна без конденсаторів

Реально працюючих схем підключення трифазного двигуна до побутової мережі 220 вольт без конденсаторів немає. Деякі винахідники пропонують підключати двигуни через індукційні котушки чи опори. Нібито таким чином створюється зсув фаз на необхідний кут і двигун обертається. Інші пропонують тиристорні схеми підключення. Насправді це не працює, і не варто винаходити велосипед. Коли є дешевий та перевірений спосіб пуску за допомогою конденсаторів.

Справді, робочим варіантом є підключення трифазного асинхронного двигуна через перетворювач частоти. Перетворювач підключається в побутову мережу та видає трифазний струм, причому з можливістю плавного пуску та регулювання обертів. Але коштує таке диво приблизно від 7000 рублів з потужністю, що підключається, всього в 250 ватів. Потужні прилади коштують набагато дорожче. За такі гроші можна придбати електроустаткування з можливістю підключення до однофазного ланцюга. Чи це міні токарний верстат, циркулярка, насос або компресор.

Як підключити з реверсом

Забезпечити обертання ротора у зворотний бік не становить труднощів. До схеми підключення двигуна необхідно додати двопозиційний перемикач. Середній контакт перемикача приєднується до одного з контактів конденсаторів, а крайні висновки двигуна.

УВАГА!Спочатку необхідно перемикачем вибрати напрямок обертання, і тільки потім запустити двигун. При працюючому електродвигуні перемикачем напрямку обертання користуватися не можна.

Розглянуті варіанти підключення промислових двигунів у побутову мережу не становлять великої складності за її реалізації. Важливо тільки уважно поставитися до деяких нюансів та обладнання, хоч і з невеликою втратою потужності, прослужить довго та принесе користь.