Трехфазный двигатель в однофазной сети без конденсаторного запуска. Схемы подключения электродвигателя к электропитанию Электромотор двухфазный 220 в

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.

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.

Итоги

• Асинхронные машины могут подключаться и в однофазные сети 220 вольт при помощи фазосдвигающих конденсаторов, номинал которых рассчитывается, исходя их рабочего напряжения и потребляемого тока.
• Двигатели, имеющие мощность свыше 1,5 кВт, требуют подключения и пускового конденсатора.
• Подключение способом «треугольник» является основным в однофазных сетях.

Узнайте как всё подключается на практике из видео

Одна из причин подключение трехфазного двигателя к однофазной цепи заключается в том, что подача электрической энергии на промышленные объекты и для бытовых нужд кардинально отличается.

Для промышленного производства электротехнические предприятия изготавливают электродвигатели с трехфазной системой питания и для запуска двигателя нужно иметь 3 фазы.

Что делать, если вы приобрели двигатели для промышленного производства, а нужно подключить к домашней розетке? Некоторые умелые специалисты, с помощью нехитрых электрических схем, приспосабливают электромотор к однофазной сети.

Схема подключения обмоток

Чтобы разобраться человеку, впервые столкнувшемуся с подобной проблемой, необходимо знать, как устроен трехфазный двигатель. Если открыть коммутационную крышку, то можно увидеть колодку и присоединенными к клеммам провода, их количество будет равно 6.

Трехфазный электродвигатель имеет три обмотки и соответственно 6 выводов, они имеют начало и конец, и соединяются в электрические конфигурации под названием – «звезда и треугольник».

Это интересно, но большинстве случаев стандартная коммутация формируется в «звезду», так как соединение в «треугольник» ведет за собой потерю мощность, но возрастают обороты двигателя. Бывает так, что провода находятся в произвольном положении и не подключены к разъемам или вообще нет клеммы. В таком случае необходимо воспользоваться прибором тестером или омметром.

Нужно прозвонить каждый провод и найти пару, это и будут три обмотки двигателя. Далее соединяем в конфигурацию «звезда» следующим образом: начало-конец-начало. Зажимаем три провода под одну клемму. Остаться должно три вывода, вот к ним и будет происходить дальнейшая коммутация.

Важно знать: в бытовой сети организована однофазная система питания или – «фаза и ноль». Эту конфигурация нужно использовать для подключения двигателя. С начало один провод от электромотора подключаем к любому проводу сети, потом, ко второму концу обмотки подключаем сетевой провод и туда же один конец конденсаторного блока.

Остается свободными последний провод от двигателя и неподключенный контакт набора конденсаторов, их соединяем и схема запуска трехфазного двигателя в однофазную сеть готова. Графически их можно изобразить следующим образом:

• А, В, С — линии 3-х фазной цепи.
• Ф и О – фаза и ноль.
• С – конденсатор.

В промышленном производстве используется 3-х фазная система подачи напряжения. Согласно стандартам ПУЭ все шины сети маркируются буквенными значениями и имеют соответствующий цвет:

А – желтый.

В – зеленый.

С – красный.

Примечательно то, что независимо от расположений фаз, в , шина «В», с зеленым цветом, должна быть всегда посредине. Внимание! Межфазовое напряжение измеряется специальным прибором, прошедшим госпроверку и рабочим, имеющим соответствующую группу допуска. В идеале межфазное напряжение составляет – 380 вольт.

Устройство электродвигателя

Чаще всего нам в руки попадают электромоторы с трехфазной асинхронной схемой работы. Что собой представляет двигатель? Это вал, на котором впрессован короткозамкнутый ротор, на краях которого находятся подшипники скольжения.

Статор изготавливается из трансформаторной стали, с большой магнитной проницаемостью, цилиндрической формы с продольными канавками для укладки провода и поверхностным изолирующим слоем.

По специальной технологии, провода обмоток укладываются в каналы статора и изолируются от корпуса. Симбиоз статора и ротора и называется – электродвигатель асинхронного типа.

Как рассчитать емкость конденсатора

Чтобы запустить 3-х фазный двигатель от бытовой сети необходимо произвести некоторые манипуляции с конденсаторными блоками. Для запуска электродвигателя без «нагрузки», нужно подобрать емкость конденсатора исходя из формулы 7-10 мФ на 100 Вт мощности двигателя.

Если вы внимательно присмотритесь к боковой части электромотора, то найдете его паспорт, где и указана мощность агрегата. Например: если двигатель имеет мощность 0,5 кВт, то емкость конденсатора должна составлять 35 – 50 мФ.

Надо отметить то, что конденсаторы используются только «постоянные», ни в коем случае «электролитические». Обратите внимание на надписи, которые находятся на боковой части корпуса, они говорят о емкости конденсатора, измеряемые в микрофарадах, и напряжение, на которое они рассчитаны.

Блок пусковых конденсаторов собирается именно по такой формуле. Использования двигателя, как силового агрегата: подсоединить его к водяной помпе или использовать как циркулярную пилу, необходим добавочный блок конденсаторов. Эта конструкция называется – рабочим блокам конденсаторов.

Запускают двигатель и путем последовательного или параллельного подсоединения подбирают емкость конденсатора так, чтобы звук от электромотора исходил самый тихий, но есть более точным метод подборки емкости.

Для выверенного подбора конденсатора необходимо иметь прибор под названием – магазин емкостей. Экспериментируя с разными комбинациями подключения, добиваются одинакового значения напряжения между всеми тремя обмотками. Затем считывают емкость и подбирают нужный конденсатор.

Необходимые материалы

В процессе подключения 3-х фазного двигателя в однофазную сеть понадобятся некоторые материалы и приборы:

• Набор конденсаторов с разными номиналами или «магазин емкостей».
• Электрические провода, типа ПВ-2,5.
• Вольтметр или тестер.
• Переключатель на 3 положения.

Под рукой должны находиться элементарные инструменты: индикатор напряжение, диэлектрические пассатижи, изоляционная лента, крепеж.

Параллельное и последовательное соединение конденсаторов

Конденсатор относится к электронным деталям и при разных комбинациях коммутации, его номинальные значения могут меняться.

Параллельное соединение:

Последовательное соединение:

Следует отметить, что при параллельном соединении конденсаторов емкости будут складываться, но при этом напряжение уменьшится и наоборот последовательный вариант дает увеличение напряжения и уменьшение емкости.

В заключение можно сказать, что безвыходных положений нет, надо только приложить немного старания и результат не заставит себя ждать. Электротехника познавательная и полезная наука.

Как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть, смотрите инструкцию в следующем видео:

Бывают в жизни ситуации, когда нужно включить какое-то промышленное оборудование в обычную домашнюю сеть электропитания. Тут же возникает проблема с числом проводов. У машин, предназначенных для эксплуатации на предприятиях, выводов, как правило, три, а бывает и четыре. Что с ними делать, куда их подключать? Те, кто пытался испробовать различные варианты, убедились, что моторы просто так крутиться не хотят. Возможно ли вообще однофазное подключение трехфазного двигателя? Да, добиться вращения можно. К сожалению, в этом случае неизбежно падение мощности почти вдвое, но в некоторых ситуациях это - единственный выход.

Напряжения и их соотношение

Для того чтобы понять, как подключить трехфазный двигатель к обычной розетке, следует разобраться, как соотносятся напряжения в промышленной сети. Общеизвестны величины напряжений - 220 и 380 Вольт. Раньше еще было 127 В, но в пятидесятые годы от этого параметра отказались в пользу более высокого. Откуда взялись эти «волшебные цифры»? Почему не 100, или 200, или 300? Вроде бы круглые цифры считать легче.

Большая часть промышленного электрооборудования рассчитана на подключение к трехфазной сети Напряжение каждой из фаз по отношению к нейтральному проводу составляет 220 Вольт, совсем как в домашней розетке. Откуда же берутся 380 В? Это очень просто, достаточно рассмотреть равнобедренный треугольник с углами в 60, 30 и 30 градусов, который представляет собой векторная диаграмма напряжений. Длина самой длинной стороны будет равна длине бедра, умноженной на cos 30°. После нехитрых подсчетов можно убедиться, что 220 х cos 30°= 380.

Устройство трехфазного двигателя

Не все типы промышленных двигателей могут работать от одной фазы. Самые распространенные из них - «рабочие лошадки», составляющие большинство электромашин на любом предприятии - асинхронные машины мощностью в 1 - 1,5 кВА. Как работает такой трехфазный двигатель в трехфазной сети, для которой он предназначен?

Изобретателем этого революционного устройства стал русский ученый Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Этот выдающийся электротехник был сторонником теории трехфазной питающей сети, которая в наше время стала главенствующей. трехфазный работает по принципу индукции токов от обмоток статора на замкнутые проводники ротора. В результате их протекания по короткозамкнутым обмоткам в каждой из них возникает магнитное поле, вступающее во взаимодействие с силовыми линиями статора. Так получается вращающий момент, приводящий к круговому движению оси двигателя.

Обмотки расположены под углом 120°, таким образом, вращающееся поле, создаваемое каждой из фаз, последовательно толкает каждую намагничиваемую сторону ротора.

Треугольник или звезда?

Трехфазный двигатель в трехфазной сети может включаться двумя способами - с участием нейтрального провода или без него. Первый способ называется «звезда», в этом случае каждая из обмоток находится под (между фазой и нулем), равным в наших условиях 220 В. Схема подключения трехфазного двигателя «треугольником» предполагает последовательное соединение трех обмоток и подачу линейного (380 В) напряжения на узлы коммутации. Во втором случае двигатель будет выдавать большую примерно в полтора раза мощность.

Как включить мотор в обратном направлении?

Управление трехфазным двигателем может предполагать необходимость изменения направления вращения на противоположное, то есть реверс. Чтобы этого добиться, нужно просто поменять местами два провода из трех.

Для удобства изменения схемы в клеммной коробке двигателя предусмотрены перемычки, выполненные, как правило, из меди. Для включения «звездой» нежно соединить три выходных провода обмоток вместе. «Треугольник» получается немного сложнее, но и с ним справится любой электрик средней квалификации.

Фазосдвигающие емкости

Итак, порой возникает вопрос о том, как подключить трехфазный двигатель в обычную домашнюю розетку. Если просто попробовать подсоединить к вилке два провода, он вращаться не станет. Для того чтобы дело пошло, нужно сымитировать фазу, сдвинув подаваемое напряжение на какой-то угол (желательно 120°). Добиться этого эффекта можно, если применить фазосдвигающий элемент. Теоретически это может быть и индуктивность, и даже сопротивление, но чаще всего трехфазный двигатель в однофазной сети включается с использованием электрических обозначаемых на схемах латинской буквой С.

Что касается применений дросселей, то оно затруднено по причине сложности определения их значения (если оно не указано на корпусе прибора). Для замера величины L требуется специальный прибор или собранная для этого схема. К тому же выбор доступных дросселей, как правило, ограничен. Впрочем, экспериментально любой фазосдвигающий элемент подобрать можно, но это дело хлопотное.

Что происходит при включении двигателя? На одну из точек соединения подается ноль, на другую - фаза, а на третью - некое напряжение, сдвинутое на некоторый угол относительно фазы. Понятно и неспециалисту, что работа двигателя не будет полноценной в отношении механической мощности на валу, но в некоторых случаях достаточно самого факта вращения. Однако уже при запуске могут возникать некоторые проблемы, например, отсутствие начального момента, способного сдвинуть ротор с места. Что делать в этом случае?

Пусковой конденсатор

В момент пуска валу требуются дополнительные усилия для преодоления сил инерции и трения покоя. Чтобы увеличить момент вращения, следует установить дополнительный конденсатор, подключаемый к схеме только в момент старта, а затем отключающийся. Для этих целей лучшим вариантом является применение замыкающей кнопки без фиксации положения. Схема подключения трехфазного двигателя со стартовым конденсатором приведена ниже, она проста и понятна. В момент подачи напряжения следует нажать на кнопку «Пуск», и создаст дополнительной сдвиг фазы. После того как двигатель раскрутится до нужных оборотов, кнопку можно (и даже нужно) отпустить, и в схеме останется только рабочая емкость.

Расчет величины емкостей

Итак, мы выяснили, что для того, чтобы включить трехфазный двигатель в однофазной сети, требуется дополнительная схема подключения, в которую, помимо пусковой кнопки, входят два конденсатора. Их величину нужно знать, иначе работать система не будет. Для начала определим величину электрической емкости, необходимую для того, чтобы заставить ротор тронуться с места. При параллельном включении она представляет собой сумму:

С = С ст + Ср, где:

С ст - стартовая дополнительная отключаемая после разбега емкость;

С р - рабочий конденсатор, обеспечивающий вращение.

Еще нам потребуется величина номинального тока I н (она указана на табличке, прикрепленной к двигателю на заводе-изготовителе). Этот параметр также можно определить с помощью нехитрой формулы:

I н = P / (3 х U), где:

U - напряжение, при подключении «звездой» - 220 В, а если «треугольник», то 380 В;

P - мощность трехфазного двигателя, ее иногда в случае утери таблички определяют на глаз.

Итак, зависимости требуемой рабочей мощности вычисляются по формулам:

С р = Ср = 2800 I н / U - для «звезды»;

С р = 4800 I н / U - для «треугольника»;

Пусковой конденсатор должен быть больше рабочего в 2-3 раза. Единица измерения - микрофарады.

Есть и совсем уж простой способ вычисления емкости: C = P /10, но эта формула скорее дает порядок цифры, чем ее значение. Впрочем, повозиться в любом случае придется.

Почему нужна подгонка

Метод расчета, приведенный выше, является приблизительным. Во-первых, номинальное значение, указанное на корпусе электрической емкости, может существенно отличаться от фактического. Во-вторых, бумажные конденсаторы (вообще говоря, вещь недешевая) часто используются бывшие в употреблении, и они, как всякие прочие предметы, подвержены старению, что приводит к еще большему отклонению от указанного параметра. В-третьих, ток, который будет потребляться двигателем, зависит от величины механической нагрузки на валу, а потому оценить его можно только экспериментально. Как это сделать?

Здесь потребуется немного терпения. В результате может получиться довольно объемный набор конденсаторов, Главное - после окончания работы все хорошенько закрепить, чтобы не отваливались припаянные концы от вибраций, исходящих от мотора. А потом не лишним будет еще раз проанализировать результат и, возможно, упростить конструкцию.

Составление батареи емкостей

Если в распоряжении у мастера нет специальных электролитических клещей, позволяющий замерять ток без размыкания цепей, то следует подключить амперметр последовательно к каждому проводу, который входит в трехфазный двигатель. В однофазной сети будет протекать суммарное значение, а подбором конденсаторов следует стремиться к наиболее равномерной загрузке обмоток. При этом следует помнить о том, что при последовательном подключении общая емкость уменьшается по закону:

Также необходимо не забывать и о таком важном параметре, как напряжение, на которое рассчитан конденсатор. Оно должно быть не менее номинального значения сети, а лучше с запасом.

Разрядный резистор

Схема трехфазного двигателя, включенного между одной фазой и нейтральным проводом, иногда дополняется сопротивлением. Оно служит для того, чтобы на стартовом конденсаторе не накапливался заряд, остающийся после того, как машина уже выключена. Эта энергия может вызвать электрический удар, не опасный, но крайне неприятный. Для того чтобы обезопасить себя, следует параллельно с пусковой емкостью соединить резистор (у электриков это называется «зашунтировать»). Величина его сопротивления большая - от половины мегома до мегома, а по размерам он невелик, поэтому довольно и полуваттной мощности. Впрочем, если пользователь не боится быть «ущипнутым», то без этой детали вполне можно и обойтись.

Использование электролитов

Как уже отмечалось, пленочные или бумажные электрические емкости дорогие, и прибрести их не так просто, как хотелось бы. Можно произвести однофазное подключение трехфазного двигателя с использованием недорогих и доступных электролитических конденсаторов. При этом совсем уж дешевыми они тоже не будут, так как должны выдерживать 300 Вольт постоянного тока. Для безопасности их следует зашунтировать полупроводниковыми диодами (Д 245 или Д 248, например), но нелишним будет помнить о том, что при пробитии этих приборов переменное напряжение попадет на электролит, и он сперва сильно нагреется, а потом взорвется, громко и эффектно. Поэтому без крайней необходимости лучше все же использовать конденсаторы бумажного типа, работающие под напряжением хоть постоянным, хоть переменным. Некоторые мастера вполне допускают применение электролитов в пусковых цепях. В силу кратковременного воздействия на них переменного напряжения, они могут и не успеть взорваться. Лучше не экспериментировать.

Если нет конденсаторов

Где обычные граждане, не имеющие доступа к пользующимся спросом электрическим и электронным деталям, их приобретают? На барахолках и «блошиных рынках». Там они лежат, заботливо выпаянные чьими-то (обычно пожилыми) руками из старых стиральных машин, телевизоров и прочей вышедшей из обихода и строя бытовой и промышленной техники. Просят за эти изделия советского производства немало: продавцы знают, что если деталь нужна, то ее купят, а если нет - и даром не возьмут. Бывает, что как раз самого необходимого (в данном случае конденсатора) как раз и нет. И что же делать? Не беда! Сойдут и резисторы, только нужны мощные, желательно керамические и остеклованные. Конечно, идеальное сопротивление (активное) фазу не сдвигает, но в этом мире ничего нет идеального, и в нашем случае это хорошо. Каждое физическое тело обладает собственной индуктивностью, электрической мощностью и резистивностью, будь оно крошечной пылинкой или огромной горой. Включение трехфазного двигателя в розетку становится возможным, если на вышеприведенных схемах заменить конденсатор сопротивлением, номинал которого вычисляется по формуле:

R = (0,86 x U) / kI, где:

kI - величина тока при трехфазном подключении, А;

U - наши верные 220 Вольт.

Какие двигатели подойдут?

Перед тем как приобретать за немалые деньги мотор, который рачительный хозяин собирается использовать в качестве привода для точильного круга, циркулярной пилы, сверлильного станка или другого какого-либо полезного домашнего устройства, не помешает подумать о его применимости для этих целей. Не каждый трехфазный двигатель в однофазной сети вообще сможет работать. Например, серию МА (у него короткозамкнутый ротор с двойной клеткой) следует исключить, дабы не пришлось тащить домой немалый и бесполезный вес. Вообще, лучше всего сначала поэкспериментировать или пригласить опытного человека, электромеханика, например, и посоветоваться с ним перед покупкой. Вполне подойдет асинхронный двигатель трехфазный серии УАД, АПН, АО2, АО и, конечно же, А. Эти индексы указаны на заводских табличках.

С асинхронным двигателем сталкивался практически каждый человек. Они устанавливаются в большое количество бытовой техники, а также рабочего электроинструмента. Однако часть моторов подключаются только через трехфазный провод.

Асинхронные двигатели – это надежные и практичные моторы, которые применяются повсеместно. Они малошумные и обладают неплохой производительностью. В данной статье будут показаны основные принципы работы трехфазных электродвигателей, схема подключения в сеть 220В, а также различные хитрости при работе с ними.

Большинство асинхронных двигателей работает от трехфазной сети, поэтому изначально рассмотрим понятие трехфазного тока. Трехфазный ток или трехфазная система электрических цепей – это система, состоящая из трех цепей, в которой действуют электродвижущие силы (ЭДС) одинаковой частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 1/3 периода(φ=2π/3) или 120°.

Большинство производственных генераторов построено на основе трехфазной генерации тока. По сути, в них используют три генератора переменного тока, которые располагаются относительно друг друга под углом 120°.

Схема с тремя генераторами предполагает, что из данного устройства будут выводиться 6 проводов (по два на каждый генератор переменного тока). Однако на практике видно, что бытовые, да и промышленные сети приходят к потребителю в виде трех проводов. Это делается в целях экономии электропроводки.

Катушки генераторов соединяют таким образом, что на выходе получается 3 провода, а не 6. Также данная коммутация обмоток генерирует ток мощностью 380В, вместо привычных 220В. Именно такую трехфазную сеть привыкли видеть все пользователи.

ИНФОРМАЦИЯ: Первая система трехфазного тока на шести проводах была изобретена Николой Тесла. Позже ее усовершенствовал и развил М. О. Доливо-Добровольский, который впервые предложил четырех и трех проводную систему, а также провел череду экспериментов, где выявил ряд преимуществ данной коммутации.

Большинство асинхронных двигателей работают от трехфазной сети. Рассмотрим подробнее, как устроена работа данных агрегатов.

Устройство асинхронного двигателя

Начнем с внутренней архитектуры мотора. Внешне устройство трехфазного асинхронного двигателя практически ничем не отличается от других электромоторов. Пожалуй, единственное отличие, бросающиеся в глаза – это более толстый провод питания. Основные отличия спрятаны от глаз потребителя под металлическим кожухом мотора.

Вскрыв коробку управления (место, куда заходят провода питания), можно увидеть 6 вводов проводов. Их подсоединяют двумя способами, в зависимости от того, какие характеристики нужно получить от данного мотора. Подробнее о способах коммутации трехфазных асинхронных двигателей будет рассказано ниже.

Сняв защитный металлический кожух, можно увидеть рабочую часть мотора. Он состоит из:

• вала;
• подшипниковых узлов;
• статора;
• ротора.

Основные компоненты мотора – это статор и ротор. Именно они приводят двигатель в движение.

Разберем строение данных компонентов в трехфазном асинхронном двигателе:

1. Статор. Имеет форму цилиндра, обычно состоит из листов стали. Вдоль листов располагаются продольные пазы, в которых находятся обмотки статора, изготовленные из обмоточного провода. Оси каждой обмотки расположены относительно друг друга под углом 120°. Концы обмоток соединяют методом треугольника или звезды.
2. Ротор или сердечник мотора. Это цилиндрический узел, набранный из металлических пластин, между которыми располагаются алюминиевые стержни. По краям цилиндра конструкция замыкается накоротко торцевыми кольцами. Второе название ротора асинхронного двигателя – беличья клетка. В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь.

Теперь стоит разобраться, на каких принципах построена работа асинхронного трехфазного двигателя.

Принципы работы трехфазных асинхронных двигателей

Трехфазный асинхронный двигатель работает за счет магнитных полей, которые создаются на обмотках статора. Токи, проходящие через каждую обмотки, имеют сдвиг в 120° относительно друг друга во временной и пространственной характеристике. Таким образом, совокупный магнитный поток на трех контурах является вращающим.

На обмотках статора образуется замкнутая электрическая цепь. Она взаимодействует с магнитным полем статора. Так появляется пусковой момент двигателя. Он стремится повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Со временем пусковой момент подходит к значению тормозного момент ротора, после чего он превышает его и ротор приводится в движение. В этот момент возникает эффект скольжения.

ИНФОРМАЦИЯ: Скольжение - это величина, которая показывает, насколько синхронная частота магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора, в процентном соотношении.

Рассмотрим данный параметр в разных ситуациях:

1. На холостом ходу. Без нагрузки на валу скольжение имеет минимальное значение.
2. При нарастающей нагрузке. С увеличением статического напряжения величина скольжения растет и может достигнуть критического значения. В случае, если мотор превысит данный показатель, может произойти «опрокидывание» двигателя.

Параметр скольжения находится в диапазоне от 0 до 1. У асинхронных двигателей общего назначения данный параметр составляет 1-8%.

Когда наступает равновесие между электромагнитным моментом ротора и тормозным моментом на валу мотора, процессы колебания величин прекращаются.

При наступлении равновесия между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора и тормозным моментом, создаваемым нагрузкой на валу, процессы изменения величин прекратятся. Получается, что основной принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. При этом необходимо учитывать, что вращающийся момент возникает только в результате разности частоты вращения магнитных полей на обмотках мотора.

Зная принцип работы асинхронного трехфазного двигателя, можно произвести его запуск. В этом случае стоит учитывать несколько вариантов подключения обмоток мотора.

Способы подключения обмоток асинхронных двигателей

Раскрутив блок управления двух простых двигателей асинхронного типа, можно увидеть по 6 выводов проводов в каждом из них. Однако их коммутация может значительно отличаться.

В электротехнике принято подключать обмотки трехфазные асинхронных двигателей двумя способами:

• звездой;
• треугольником.

Каждый тип подключения влияет на производительность двигателя, а также на его пиковые показатели мощности. Рассмотрим каждый из них по отдельности.

Метод звезды

В данном типе коммутации все выводы рабочих обмоток соединяются одной перемычкой в один узел. Его называют нейтральной точкой и обозначают буквой «О». Получается, что концы всех фазных обмоток соединятся в одном месте.

На практике моторы с соединением по методу звезды обладают более мягким пуском. Такая комбинация подходит, например, для токарных станков или другой техники, где требуется медленный старт. Однако данный двигатель не может развивать максимально паспортной мощности.

Метод треугольника

Данная коммутация предполагает последовательное соединение концов фазных обмоток. На выводах проводах это выглядит, как попарное соединение каждой обмотки. Получается, что конец одной обмотки переходит в начало другой.

Двигатели с таким соединением обмоток стартуют намного быстрее, чем моторы с коммутацией методом звезды. При этом они могут развивать максимальные мощности, предусмотренные заводом изготовителем.

Трехфазные асинхронные двигатели проектируются, исходя из номинального питающего напряжения. В частности, все отечественные двигатели подразделяют на две категории:

• для сетей 220/127В;
• для сетей 380/220В.

Моторы первой группы менее распространены в силу своих слабых мощностных характеристик. Чаще всего используют моторы второй группы.

ВАЖНО: При коммутации обмоток мотора используют правило: для более низких значений напряжения выбирают подключение методом треугольника, для высоких – только методом звезды.

Некоторые заядлые радиолюбители могут определить схему подключения мотора по звуку его пуска. Обычный человек может узнать о методе коммутации обмоток двигателя несколькими способами.

Как определить, по какой схеме подключены обмотки двигателя?

Метод коммутации обмотки двигателя влияет на его характеристики, однако все соединения выводов находятся под защитным кожухом, в блоке управления. Их попросту не видно, но не стоит отчаиваться. Есть способ, который позволяет узнать метод коммутации, не прибегая к разбору блока управления.

Для этого достаточно заглянуть на номерную табличку, установленную на корпусе двигателя. На ней отмечают точные технические параметры, в том числе и метод коммутации. К примеру, на ней можно обнаружить следующие обозначения: 220/380В и геометрические обозначения треугольник/звезда. Эта последовательность говорит о том, что на моторе, работающим от сети 380В., установлена схема коммутации обмоток по типу «звезда».

Однако данный способ не всегда срабатывает наверняка. Таблички на старых двигателях часто затерты либо вовсе потеряны. В таком случае придется раскручивать блок управления.

Второй способ подразумевает визуальный осмотр выводных контактов. Контактная группа может быть соединена следующим способом:

1. Одна перемычка на трех контактах с одной стороны выводов. К свободным выводом подведены проводу питания. Это метод звезда.
2. Выводы соединены попарно тремя перемычками. На три вывода приходит три провода питания. Это метод треугольника.

На некоторых моторах в блоке управления можно обнаружить всего три вывода. Это говорит о том, что коммутация произведена внутри самого двигателя, под защитным кожухом.

Трехфазные моторы очень выносливы и ценятся в хозяйстве, ремонте и стройке. Но они бесполезны для домашнего использования, так как бытовая сеть может дать всего одну фазу, напряжением 220В. На самом деле, это не совсем верное суждение. Подключить трехфазный асинхронный двигатель к бытовой сети возможно. Это делается при помощи радиодетали – конденсатора. Разберем данный способ подробнее.

Сдвиг фаз при помощи конденсаторов

Моторы, в которых используют конденсаторы, называют конденсаторными двигателями. Сам конденсатор устанавливают в цепь статора так, чтобы он создавал сдвиг фазы в обмотках. Чаще всего данную схему используют при подключении трехфазных асинхронных двигателей к бытовой сети 220В.

Для сдвига фаз потребуется подключить одну из обмоток в разрыв с конденсатором. При этом емкость конденсатора подбирают таким образом, чтобы сдвиг фаз на обмотках получился максимально приближенным к 90°. В этом случае для ротора создается максимальный крутящий момент.

ВАЖНО: В данной схеме необходимо учесть модули магнитной индукции обмоток. Они должны быть одинаковыми. Это позволит создать суммарное магнитное поле, которое будет вращать ротор по кругу, а не по эллипсу. В этом случае ротор будет крутиться с большей эффективностью.

Оптимальный сдвиг фазы достигается правильным подбором емкости конденсатора, как в пусковом, так и в рабочем режиме. Также правильное круговое магнитное поле зависит:

• скорости вращения ротора;
• напряжения сети;
• числа витков обмотки;
• подключенных конденсаторов.

Если оптимальное значение одного из параметров отходит от нормы, то магнитное поле становится эллиптическим. Качественные характеристики двигателя сразу же упадут.

Поэтому для решения разного типа задач подбирают двигатели с разными емкостями конденсаторов. Для обеспечения максимального пускового момента берут конденсатор большей емкости. Он обеспечивает оптимальный ток и фазу во время запуска мотора. В случае, когда пусковой момент не имеет значения, уделяют внимание только созданию необходимых условий для рабочего режима.

Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220 В?

Рассмотрим самый простой способ подключения трехфазного асинхронного двигателя в бытовую сеть. Для этого потребуется набор ручных инструментов, конденсатор, а также минимальные знания электротехники и мультиметр.

Итак, пошаговое руководство по подключению:

1. Раскручиваем блок управления двигателя и смотрим схему подключения. Если применен метод звезды, необходимо перекрутить коммутацию на треугольник.
2. Подсоединение производят только с одной стороны выводов обмоток. Для удобства обозначим их от 1 до 3.
3. На 1-ый и 2-ой вывод подсоединяем конденсатор.
4. На 1-ый и 3-ий вывод заводим провода питания 220В. При этом вывод 2 не трогаем. На нем остается только конденсатор.
5. Включаем провод питания в сеть и проверяем работу двигателя.

ВАЖНО: Расчет мощности конденсатора производят по формуле: на 100Вт /10 мкФ.

Данный способ очень прост и безопасен. Перед подсоединением конденсатора и предварительным пуском двигателя, стоит проверить целостность контура проводки на пробитие по корпусу. Это можно сделать при помощи мультиметра.

Как видно, схема довольно проста. Подключение не займет много времени и потребует минимум усилий. Есть и другие схемы подсоединения трехфазного двигателя в обычную сеть. Рассмотрим и их.

ИНФОРМАЦИЯ: К сожалению не все трехфазные двигатели хорошо работают от бытовой сети. Некоторые могут попросту перегореть. К таким относятся моторы с двойной клеткой короткозамкнутого ротора (серия МА). Для использования трехфазных моторов в бытовой сети лучше использовать двигатели серии АО2, АПН, УАД, А, АО.

Схема подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть

Для безопасной и корректной работы трехфазного асинхронного двигателя от бытовой сети необходимо использовать конденсатор. При этом его емкость должна зависеть от количества оборотов мотора.

В практическом исполнении данное устройство изготовить довольно проблематично. Для решения данной задачи используют управлением двухступенчатое управление мотором. Таким образом, в момент пуска работают два конденсатора:

• пусковой (Сп);
• рабочий (Ср).

После набора двигателем рабочих оборотов, пусковой конденсатор отключают.

Рассмотрим схему подключения двигателя при помощи двух конденсаторов.

В данном варианте предполагается использование двигателя в сети 220/380В. Схема:
Обозначения: Ср – рабочий конденсатор; Сп – пусковой конденсатор; П1 – пакетный выключатель.

Когда включают пакетный выключатель П1 происходит замыкание контактов П1.1 и П1.2. В этот момент необходимо нажать кнопку «Разгон». Когда двигатель выйдет на рабочие обороты, кнопку отпускают. Реверс двигателя осуществляется путем переключения тумблера SA1.

Рассмотрим несколько формул для подключения обмоток разными методами:

1. Для метода «звезда». Формула: Ср = 2800*(I/U); где Ср – емкость рабочего конденсатора (мкФ), I – потребляемый электродвигателем ток в (А), напряжение в сети (В).
2. Для метода «треугольник». Формула: Ср = 4800*(I/U); где Ср – емкость рабочего конденсатора (мкФ), I – потребляемый электродвигателем ток в (А), напряжение в сети (В).

Для любого метода коммутации рассчитывают потребляемый электродвигателем ток. Формула: I = P/(1.73Uŋ*cosϕ); где Р – мощность двигателя в Вт, указанная в его паспорте; ŋ – кпд; cosϕ- коэффициент мощности; U -напряжение в сети.

В данной схеме емкость пускового конденсатора Сп подбирают в 2-2.5 раза выше емкости рабочего конденсатора. При этом все конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение превышающие напряжение сети в 1.5 раза.

ИНФОРМАЦИЯ: Для бытовых сетей 220В хорошо подходят конденсаторы типа МБГО, МБПГ, МБГЧ с рабочим напряжением 500В и выше. Для кратковременного подключения используют конденсаторы К50-3, ЭГЦ-М, КЭ-2 в качестве пусковых. При этом их рабочее напряжение должно быть не менее 450 В. Для большей надежности электролитические конденсаторы соединяют последовательно, соединяя между собой их минусовые выводы, и шунтируют диодами

Применение электролитических конденсаторов в качестве пусковых

Для подключения трехфазных асинхронных электродвигателей в бытовую сеть используют, как правило, простые бумажные конденсаторы. За долгое время применения они показали себя не самым лучшим образом, поэтому сейчас большие бумажные конденсаторы практически не используются. Им на смену пришли оксидные (электролитические) конденсаторы. Они имеют меньшие габариты и широко распространены на рынках радиодеталей. Рассмотрим схему замены бумажного конденсатора на оксидный:

Из схемы видно, что положительная волна переменного тока проходит через элементы VD1, С2, а отрицательная – через VD2, С2. Это говорит о том, что данные конденсаторы можно использовать с допустимым напряжением в 2 раза меньшим, чем у обычных конденсаторов аналогичной емкости. Емкость для оксидного конденсатора рассчитывается по тому же методу, что и для бумажных конденсаторов.

ИНФОРМАЦИЯ: Так в схеме однофазной сети 220В используют бумажной конденсатор с напряжением 400В. При его замене на оксидный конденсатор, достаточно мощности 200В.

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Стоит отметить, что у подключенного двигателя в бытовую сеть 220В, без особой нагрузки будет страдать одна из обмоток. Это контур, который подключается через конденсатор. В этом случае на него поступает ток, на 20-30% выше номинального. Из этого следует, что на недогруженном моторе емкость конденсатора необходимо уменьшить. Но тогда, если двигатель запускался без пускового конденсатора, последний может потребоваться.

Решить данную задачу поможет замена одного большого конденсатора на несколько, соединенных в цепь параллельным способом. Так можно подключать или отключать ненужные компоненты, используя конденсаторы в качестве пусковых. При параллельном соединении суммарную емкость в мкФ считают по формуле: Cобщ = C1 + C1 + … + Сn.

Необходимые инструменты и комплектующие

Любой монтаж вышеперечисленных схем потребует минимальных знаний электротехники, а также навыков работы с радиоэлектроникой и пайкой мелких деталей.

Из инструментов потребуется:

1. Набор отверток для сбора/разбора блока управления двигателя. Для старых двигателей лучше подбирать мощные плоские отвертки из хорошей стали. За длительное время работы двигателя болты в корпусе могут «прикипеть». Для их откручивания потребуется немало сил и хороший инструмент.
2. Пассатижи для обжатия проводов и других манипуляций.
3. Острый нож для снятия изоляции.
4. Паяльник.
5. Канифоль и припой.
6. Индикаторная отвертка для поиска фазы, а также индикации разрыва на кабеле.
7. Мультиметр. Один из основных диагностирующих устройств.

Также потребуются радиодетали:

• Конденсаторы.
• Кнопка пуска.
• Магнитный пускатель.
• Тумблер реверса.
• Контактная плата.

Перечисленных инструментов и радиокомпонентов хватит для сборки представленных выше схем.

ВАЖНО: Не подключайте двигатель в сеть, не проверив работу собранной схемы. Ее можно протестировать при помощи мультиметра. Это убережет технику от короткого замыкания.

Заключение

Трехфазный асинхронный двигатель – это надежный и эффективный мотор, который можно подключить как к трехфазной, так и однофазной сети. При этом необходимо соблюдать ряд правил. В частности – правильно рассчитывать емкости конденсаторов. Если все расчеты верны, двигатель будет работать в оптимальном режиме с высоким уровнем КПД.