Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети: рекомендации по схеме соединения через конденсатор
Такая задача, как подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети, на практике решается довольно спокойно. Требуется мотор на 380 В подсоединить к цепи на 220 вольт и произвести запуск в работу. Поначалу требование кажется невыполнимым: вместо трёх всего одна фаза, вольтаж меньше. Решение лежит в особенностях переменного тока и устройства асинхронных машин с короткозамкнутым ротором.
Асинхронные электрические машины
Самый распространённый тип. Такое название получили потому, что обороты ротора меньше, чем частота вращения магнитного поля статора — они не совпадают или асинхронны. Скорость вращения ротора зависит от частоты питания цепи и количества пар полюсов статора: при стандартной частоте в 50 Гц при одной паре обороты меньше трёх тысяч в минуту, при двух — полутора тысяч, при трёх парах полюсов обмотки мотор выдаст меньше тысячи в минуту.
Расщепление фаз
Если требуется включение трёхфазного двигателя в однофазную сеть нужно решить вопрос с недостающими фазами. Когда используется подключение трёхфазного двигателя к трёхфазной сети, то всё понято:
- На начало каждого сектора обмотки подаётся своя фаза.
- При соединении звездой концы секторов обмотки собраны вместе и замкнуты на ноль.
- При соединении треугольником конец одного сектора обмотки соединён с началом другого.
Успешная схема подключения трёхфазного электродвигателя на 220 В подразумевает наличие какого-то приспособления для получения необходимых характеристик питания цепи.
Вопрос расщепления фазы без введения в цепь ёмкостного сопротивления, которое, совместно с индуктивностью обмотки, создаёт колебательный контур, сдвигающий напряжение питания, решить нельзя. Повсюду используется схема подключения электродвигателя на 220 В через конденсатор.
Напряжение питания
На шильдике асинхронного двигателя могут указываться две цифры питающего напряжения 220/380 или просто одна — 380. Тут нужно разобраться с двумя типами значений напряжения питания в сети переменного тока:
- Максимальное напряжение.
- Действующее значение.
В каждой фазе стандартное максимальное значение составляет 380 В, но действующее значение будет иным — между нулём и фазой (соединение звездой) 220 В, а между фазами (соединение треугольником) — 380 В.
Изменение схемы подключения обмоток со звезды на треугольник решает вопрос, как подключить трёхфазный двигатель на 220.
Подбор конденсаторов
Для стабильной работы требуются неполярные конденсаторы с рабочим напряжением не менее 400 В. Для подсчёта необходимой ёмкости используются специальные формулы или онлайн-калькулятор. Они учитывают тип соединения обмоток, коэффициент мощности, мощность двигателя. При запуске под небольшой нагрузкой или без неё пусковое оборудование не требуется. При пуске нагруженного электродвигателя нужно кратковременное включение пусковых конденсаторов. Можно попытаться собрать схему из того, что есть в наличии, без точного расчёта. Конденсаторы должны удовлетворять следующим условиям:
- Ёмкость рабочих от 80 мкФ на 1 кВт мощности.
- Ёмкость пусковых в 2−3 раза выше рабочих.
Правильность подбора конденсаторов контролируется по внешним признакам: стабильный запуск и чёткая работа без излишнего перегрева. По возможности стоит замерить рабочие токи секторов обмотки, в идеале они должны быть одинаковы.
Сборка схемы
Может осуществляться в различных вариантах. Без пусковых конденсаторов собираются обычные
трёхфазные асинхронные электродвигатели даже в заводских условиях и маркируются сразу как электродвигатели на двести двадцать вольт переменного тока для использования в быту. В домашних условиях можно сделать примерно так же, обычный наждачный круг не потребует дополнительных приспособлений. Чтобы запустить нагруженный электродвигатель, требуется кнопка для ввода и вывода пусковых конденсаторов. Изменение направления вращения или реверсивный пуск требует возможности переключения ёмкостной группы с одной секции обмотки на другую.
Начинать нужно с чтения информации на шильдике — на какое напряжение рассчитан этот двигатель. Тип соединения обмоток проверяется при вскрытии клеммной коробки, в ней должно быть не менее шести выводов — три начала и три конца. Если в наличии только три или четыре клеммы, мотор собран по схеме звезда. Переключение на треугольник потребует разборки корпуса и дополнительных знаний и квалификации, тут потребуется помощь специалиста.
Иногда бывает проще и дешевле предусмотреть аналог сцепления у автомобилей. Сделать механическое приспособление для подачи нагрузки на вал и не разрабатывать пусковую электрическую схему.
Достаточна проста ремённая передача с прижимным роликом, она позволяет контролировать запуск мотора и убережёт его от механической перегрузки.
В любом случае стоит продумать различные варианты и наличие доступного оборудования и приспособлений.
Подключение электродвигателя через конденсатор: расчет и схема
Тема очень востребованная и вызывающая множество вопросов. Для начала разберемся какие бывают асинхронные электродвигатели переменного тока и в каких случаях применяется подключение через конденсаторы. Затем рассмотрим схемы и формулы для выбора конденсаторов. Задача, которая стоит перед нами в этой статье: подключить трехфазный двигатель к однофазному питанию используя схему с конденсаторами. Для этого будет представлена схема и формулы для выбора значения емкостей конденсаторов.
Двигатели по способу питания делятся на трехфазные и однофазные. Вначале разберемся с подключением через конденсатор трехфазного ЭД.
Коротенько про трехфазные асинхронные электродвигатели
Трехфазные асинхронные электродвигатели получили широкое применение в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, быту. ЭД состоит из статора, ротора, клеммной коробки, щитов с подшипниками, вентилятора и кожуха вентилятора.
Стягивающие шпильки я уже снимать не стал, чтобы добраться до статора с ротором. Но выпирающая часть, на которой сидит вентилятор и есть ротор. Ротор — вращающаяся часть, статор неподвижная (на рисунке его не видно).
Далее посмотрим на клеммник более внимательно. С одной стороны у нас С1-С2-С3, а ниже — С4-С5-С6. Это начала и концы обмоток фаз электродвигателя. У нас имеются три фазы, так как двигатель трехфазный — С1-С4, С2-С5, С3-С6. Также присутствует на фото ржавый болт заземления, он находится в клеммнике сверху слева.
Соединение, которое видно на фотографии называется “звезда”. Я уже писал про звезду и треугольник для трансформаторов — аналогично и при подключении электродвигателей. Сбоку на фотографии я добавил как выглядит схематично звезда для данного электродвигателя и треугольник. Вся разница в расположении перемычек. Их комбинации определяют схему соединения ЭД.
работа трехфазного электродвигателя без одной фазы при постоянной нагрузке
Электродвигатель может работать от однофазной сети и без дополнительных мер и схем. Например, при повреждении одной из фаз. Однако, в данном случае произойдет снижение частоты вращения. Снижение частоты вращения приведет к увеличению скольжения, что в свою очередь вызовет увеличение тока двигателя.
А возрастание тока приведет к нагреву обмоток. При такой ситуации необходимо разгрузить ЭД до 50%. Работа в таком режиме возможна, однако, если двигатель остановится, то повторно пуститься уже не получится.
почему для пуска от однофазной сети используют именно конденсаторы
Повторный пуск не произойдет, так как магнитное поле статора будет пульсирующим и, коротко говоря, из-за направленности определенных векторов в противоположные стороны ротор будет неподвижен. Чтобы двигатель пустился, нам необходимо изменить расположение этих векторов. Для этого и используют элементы, которые сдвигают фазы векторов. Рассмотрим схему, которая реализует эту возможность.
На схеме мы видим, что обмотка разделилась на две ветви — пусковую и рабочую. Пусковая используется с начала пуска до разворота двигателя, затем отключается и используется только рабочая. Для отключения пусковой можно использовать кнопку, например. Нажал и держи пока не развернулся двигатель, а потом отпускай и цепочка разорвана.
Фазосдвигающими элементами могут выступать сопротивления или конденсаторы. Разница в применении тех или иных в форме магнитного поля. И если, говорить проще, то выбирают конденсаторы, так как при одном значении пускового момента, меньший пусковой ток будет при использовании конденсаторов.
А при одинаковых пусковых токах у схем с конденсатором будет больше начальный вращающий момент, то есть движок будет быстрее разгоняться, что несомненно лучше для эксплуатации.
Важно: подключение через конденсаторы производят для двигателей до 1,5кВ. Вычислено, что для более мощных ЭД стоимость емкостных элементов превысит стоимость самого движка, следовательно, их установка является нерентабельной. Хотя, если достать их нахаляву, что в нашем пространстве не редкость, то можно и попробовать.
как подключить электродвигатель через конденсатор
Так как конденсаторы выгоднее во многих смыслах для пуска ЭД, то разберем пару схемок пуска с применением конденсаторов. Для схемы соединения “треугольник” и для схемы соединения “звезда”.
Пусковая ветвь будет использоваться до момента разворота ЭД, рабочая — напротяжении всей работы двигателя.
конденсаторы для запуска электродвигателя
Логично будет далее разобраться, как рассчитать пусковой и рабочий конденсатор для двигателя. Для правильного подбора нам необходимо знать паспортные данные ЭД, или иметь шильду с заводскими значениями.
Существуют различные схемы и в каждой конденсаторы выбираются по своему. Для схем, приведенных выше расчет емкости конденсаторов осуществляется по двум формулам:
схема “звезда”:
Рабочая емкость = 2800*Iном.эд/Uсети
схема “треугольник”:
Рабочая емкость = 4800*Iном/Uсети
Пусковая емкость в обоих случаях принимается равной 2-3 от рабочей.
В формулах выше Iном — это номинальный ток фазы электродвигателя. Если посмотреть на табличку, где через дробь указываются два тока, то это будет меньший из них. Uсети — напряжение питающей сети(
220). Значит, вычислили мы ёмкость и следующим шагом нам надо знать напряжение на конденсаторе. Для схем приведенных на рисунках выше напряжение на конденсаторе равняется 1,15 от напряжения сети. Но это напряжение переменного тока, а для выбора конденсаторов надо знать напряжение постоянного тока. Тут нам и понадобится небольшая табличка:
Например, напряжение сети
220, умножаем на 1,15 получаем 253. В таблице смотрим переменка 250 соответствует постоянке 400В для емкости до 2мкФ, или 600В для емкостей 4-10мкФ. Нужно, чтобы номинальное напряжение конденсатора было равно или больше расчетного.
Далее, зная рабочее напряжение и требуемую емкость подбираем конденсаторы по параметрам: типы и нужное количество. Конденсаторы для пусковой цепи порой так и называются — пусковыми.
Вот так, шаг за шагом, мы разобрали как подключить трехфазный асинхронный электродвигатель в однофазную сеть и что для этого необходимо рассчитать и знать. Существуют и другие схемы для подключения двигателя через конденсатор, но эти вопросы рассмотрим в другой раз в другой статье.
2020 Помегерим! — электрика и электроэнергетика
Тонкости подключения трехфазного двигателя в сеть 220 Вольт
Трехфазный асинхронный двигатель можно подключить в сеть 220 Вольт практически без потери мощности, если использовать для подключения конденсатор. Именно конденсаторная емкость позволяет нивелировать падения мощности трехфазного двигателя в однофазной сети.
Асинхронные двигатели широко применяются в быту для самых различных целей. Кто-то делает из такого двигателя сверлильный станок, а кто-то самодельный рейсмус. Как бы там ни было, но для того, чтобы сделать станок, сначала нужно разобраться с подсоединением двигателя на 380 Вольт для работы в однофазной сети.
Подключение трехфазного двигателя через конденсаторы
Как было сказано выше, нивелировать падение мощности трехфазного двигателя в однофазной сети получится с помощью конденсаторов. Их для подключения асинхронного двигателя понадобится всего два — пусковой и рабочий конденсатор.
Пусковой конденсатор отвечает за пуск двигателя, а рабочий за его бесперебойную работу в момент вращения. Для расчета рабочего конденсатора достаточно знать лишь мощность двигателя в кВт. Затем можно воспользоваться следующим правилом: на 100 Вт мощности двигателя необходимо порядка 7 мкФ конденсаторной емкости.
Теперь что касается пускового конденсатора для подключения асинхронного двигателя. Пусковой конденсатор нужен только в том случае, если мощность трехфазного двигателя превышает 1 кВт. Если мощность меньше одного киловатта, то трехфазный двигатель можно подключать без пускового конденсатора.
Емкость пускового конденсатора должна быть в 2-3 раза больше емкости рабочего конденсатора.
Схема подключения двигателя и тип конденсаторов
Подключить трехфазный двигатель можно по схеме «звезда» или «треугольник». Для каждой из этих схем существуют свои формулы расчета конденсаторной емкости, но можно использовать и общую формулу, которая была приведена выше.
Теперь настало время поговорить про тип конденсаторов, которые можно использовать для подключения трехфазного двигателя в однофазной сети. Для пускового и рабочего конденсаторов рекомендуется использовать один и тот же тип.
Для этого подойдут бумажные конденсаторы типа: МБГО, МПГО, КБП или МБГП. Допускается использовать для подключения асинхронного двигателя и электролитические конденсаторы, но несколько по другой схеме. Здесь важно предусмотреть установку диодного моста и резисторов. В противном случае, электролитические конденсаторы могут взорваться.
Наилучшим типом конденсаторов для подключения асинхронного двигателя считаются полипропиленовые конденсаторы переменного тока. Это современные конденсаторы, предназначенные для рабочего напряжения 400-450 Вольт.
Каким должно быть рабочее напряжение конденсаторов для подключения двигателя на 380 Вольт
При этом чтобы конденсаторы не перегревались и не взорвались, в первую очередь, нужно учитывать именно их рабочее напряжение. Для подключения электродвигателя нужны такие конденсаторы, которые имеют рабочее напряжение выше на 1,15 чем напряжение в сети. Рекомендуется применять конденсаторы для подключения трехфазного двигателя, рабочее напряжение которых составляет не менее чем 300 Вольт.
Также, всегда нужно прибегать к характеристикам конденсаторов, поскольку все они разные. Например, при использовании бумажных конденсаторов нельзя забывать о том, что их рабочее напряжение делится примерно на два.
То есть, если на бумажном конденсаторе написано рабочее напряжение 200 Вольт, то при использовании в сети переменного тока, рабочее напряжение бумажного конденсатора будет соответствовать меньшему значению, примерно вполовину, а именно 100 Вольт.
Схема подключения трехфазного двигателя к однофазной сети
Подключение трёхфазного двигателя к однофазной цепи может потребоваться просто потому, что другого нет под рукой, или нужно сэкономить, или просто захотелось смастерить что-то своими руками из старых запасов. Тем более асинхронники (это практически все 3-фазные электромоторы, могущие встретиться на жизненном пути Самоделкина) имеют одно очень важное конструкционное преимущество: у них нет электрических щёток — лишней расходной детали.
Подключение двигателя 380 на 220
380в — это напряжение между фазами в трёхфазной цепи (линейное), а 220в — напряжение между фазой и нулём (фазное) в той же самой цепи. В обычной однофазной цепи: дома, на даче или в гараже есть только два провода — ноль и фаза; сейчас в новых постройках появился защитный ноль (заземление) — провод жёлто-зелёного цвета, он подходит к «рогам» розетки, его в расчёт не принимаем, о заземлении разговор совсем другой.
Возникает вопрос о том, где взять недостающие фазы. Применение фазорасщепителя или инвертора (устройство, преобразующее однофазный электрический ток в трёхфазный) рассматривать не будем, не стоит принимать во внимание и индукционный с помощью катушек индуктивности способ сдвига фаз. Пойдём другим путём, ёмкостным — подключение электродвигателя 380 В на 220 В через конденсатор. Этот метод является самым простым и оптимальным, легким в реализации.
То, что имеется сам трёхфазный электродвигатель, ясно по умолчанию, нужно только определить схему подключения его обмоток и как подключить двигатель 380 на 220. Для этого надо вскрыть клеммную коробку электродвигателя и если в ней только три клеммы, стало быть, обмотки статора соединены звездой и для переделки на треугольник, а когда на шильдике движка указано рабочее напряжение 380 В, то это нужно, придётся открывать заднюю крышку мотора, искать выводы обмоток, переключать их. Тут рекомендуется позвать опытного электрика.
В коробке шесть клемм, расположенных двумя рядами — по три штуки в каждом. Рассмотрим возможные варианты
- Три клеммы ОДНОГО ряда соединены между собой — звезда.
- МЕЖДУРЯДНОЕ соединение клемм попарно — треугольник.
Какую схему соединения обмоток выбрать
Читаем информацию о рабочем напряжении на табличке:
- 380В — только треугольник.
- 380В/220В — треугольник или звезда.
- 220/127 — только звезда. Очень редкий вариант.
Нужно иметь в виду, что при соединении треугольником на обмотку попадает напряжение в 1,7 раза больше, чем при соединении звездой, а значит и реализуемая мощность будет выше, но звезда обеспечивает плавный пуск.
Подбираем конденсатор
В цепи переменного тока — а это как раз наш случай — не стоит пользоваться полярными, имеющими плюсовой и минусовой контакты (анод и катод) конденсаторами. Но при необходимости эту проблему обойти можно путём использования диодного моста или двух полярных конденсаторов, объединённых в один соединением одноимённых контактов, но тут опять лучше позвать опытного электрика.
Существует формула потребной ёмкости рабочего конденсатора, но рассчитав по ней, равно потребуется проверять работу устройства на практике. Если есть какие-то конденсаторы лучше сразу перейти к методу вдумчивого подбора, но именно вдумчивого, а не совсем бездумного. Конденсаторы должны быть неполярными, обладать одинаковым рабочим напряжением никак не менее 300 В, но лучше 400 В и выше.
- Рабочее напряжение конденсаторов должно быть ОДИНАКОВЫМ, иначе тот, где оно меньше, выйдет из строя.
Начните со значения 30 микрофарад (μF) на 1 киловатт паспортной мощности мотора при соединении обмоток статора звездой, при треугольнике можно пробовать с 50−70 μF. Электродвигатель на холостом ходу (без нагрузки) должен запуститься и набрать обороты не особо нагреваясь, продолжительная работа на холостом ходу нежелательна, двигатель может сгореть. Если холостой запуск происходит нормально, без перегрева и запаха гари, то рабочий конденсатор подобран, на нём и будет работать, подключайте нагрузку и продолжайте испытания уже в рабочем состоянии.
А если подключение электродвигателя 380 В на 220 В через конденсатор происходит сразу под серьёзной нагрузкой? Тут потребуется стартовый конденсатор, его ёмкость нужно начинать подбирать со значений в полтора раза больше, чем рабочий. Пример: рабочий 60 μF, тогда стартовый первоначально ставим на 90 μFи, если нормального запуска нет, то добавляем ёмкость пусковой цепи конденсаторов (примерная ёмкость пусковой цепи составляет до трёх рабочей, в нашем примере до 180 μF). После выхода на рабочие обороты пусковые конденсаторы выключаются, остаётся только рабочий. Цепи рабочего и пускового конденсаторов параллельны, в каждую можно поставить отдельный выключатель.
В бытовой сети не нужно использовать устройства мощностью более 3 квт — сработает защита или сгорит проводка.
Подсчет итоговой ёмкости
При параллельном соединении конденсаторов их ёмкости складываются, а вот при последовательном — наоборот, суммарная ёмкость будет меньше, тут равна сумма обратных значений. Когда два одинаковых конденсатора соединяются параллельно суммарная ёмкость удваивается, а если последовательно, то уменьшается в два раза. То есть сумма ёмкости двух конденсаторов по 100 микрофарад может быть и 200 μF, и 50 μF. Всё зависит от типа их соединения между собой.
Другой пример: суммарная ёмкость конденсаторов 60 μF и 90 μF при параллельном соединении будет 150 μF, при последовательном — 36 μF. Это можно творчески использовать при подборе из того, что есть, или при покупке подешевле.
Реверс
Для изменения направления вращения ротора нужно переключить ёмкостную цепь на другой провод или клемму коробки электродвигателя. На одну клемму подаётся фаза, на другую ноль, включение конденсаторной группы производим к третьей. Теперь при подключении второго провода конденсатора к фазе мотор крутится в одну сторону, к нулю — в другую.
Этого достаточно, чтобы разобраться в том как подключить трёхфазный двигатель на 220, но если всё получилось и вроде работает правильно крутит, не греется, не горит окончательно убедиться в правильности собранной схемы поможет нехитрая и в этом случае необязательная проверка. Во время работы с постоянной, одинаковой нагрузкой с помощью токоизмерительных клещей померьте токи в фазном, нулевом и конденсаторном проводах. В идеале они должны быть равны между собою, если и есть небольшие различия (процентов 30), то это не идеал, но всё-таки хорошо.
А исправляется различие токов просто — путём изменения ёмкости рабочего конденсатора. Нужно не делать резких движений и не сжечь обмотку, установив слишком большую ёмкость рабочего конденсатора.
