Подключение однофазного двигателя к бытовой трехфазной сети: варианты и основные ошибки

В процессе проживания в частном или загородном доме владелец в определенный момент принимает решение об установке запасного источника питания. Чаще всего в роли него выступает генератор. Хотя приобретение этого устройства является довольно сложным делом, этим не оканчиваются трудности, с которыми сталкивается собственник частного домовладения. Не менее простой задачей для него становится подключение генератора к дому.

Возможно, большинство посчитает, что здесь не должно возникнуть особых проблем: ведь для этого достаточно завести генератор, подключить его к дому и после чего можно не знать забот. Следует отметить, что процесс подключения генераторов дома является достаточно сложным мероприятием, во время проведения которого довольно легко совершить серьезные ошибки, которые могут впоследствии привести к большим неприятностям. Причем поломка генератора является самой малой из них.

В этой статье мы уделим внимание особенностям подключения однофазного генератора к дому, где проложена электропроводка, предназначенная для трехфазной сети. Пусть это и кажется удивительным, однако даже и у опытных электриков часто возникают трудности, когда им приходится решать подобную задачу. Причем они сами себе создают проблемы, которые вообще можно было решить избежать на начальном этапе.

Принцип работы однофазного двигателя

Основу устройства классического однофазного двигателя образуют две обмотки, которые находятся под прямым углом относительно друг друга. У каждой из них имеется свое предназначение, что подразумевается их названием:

• главная;
• вспомогательная.

Эти обмотки могут включать в себя несколько секций, что определяется числом полюсов.

Решив использовать для подключения к дому асинхронный однофазный двигатель, следует изначально помнить о том, что он имеет определенные ограничения. Возможности статора заложены его конструкцией, которая и определяет, для решения каких задач он может использоваться. Речь идет о том, что при создании каждого электродвигателя заранее учитываются, какая из задач будет для него самой значимой: обеспечение максимального КПД, вращающего момента, рабочего цикла и пр.

Подобные асинхронные двигатели создают в процессе эксплуатации более высокий уровень шума, нежели двухфазные аналоги, что связано с наличием у них пульсирующего поля. У двигателя же с двумя фазами этот недостаток проявляется в меньшей степени, поскольку они оснащены пусковым конденсатором. Именно последнее устройство и создает условия для плавной работы электродвигателя.

Асинхронные однофазные двигатели требуют учета определенных правил их эксплуатации, чем они выделяются на фоне трехфазных аналогов. Недопустимым считается включение однофазных двигателей в режиме «холостого хода». Работа при малых нагрузках приводит к сильному их нагреву. Оптимально, когда такой двигатель работает при нагрузке, которая составляет более 25% от полной.

Правильный подход к решению проблемы

Максимально упростить для себя задачу по подключению генератора к дому можно следующим путем: для этого достаточно еще во время возведения загородного или частного дома и выполнения электромонтажных работ выделить определенную группу наиболее ответственных потребителей, которые будут обеспечены резервным электроснабжением. Чаще всего это группа используется для подачи электричества на:

• освещение;
• отопительное оборудование;
• определенные розетки;
• охранно-пожарную сигнализацию.

Этот вариант является привлекательным потому, что для решения проблемы можно использовать двигатель довольно небольшой мощности.

Но, к сожалению, так поступают лишь единицы среди владельцев загородных и частных домов. Чаще всего распространены ситуации, когда проблема покупки двигателя для трехфазной сети дома и его подключения приобретает особую актуальность тот момент, когда приходится сталкиваться с таким неприятным явлением, как перебои с электричеством.

Решить эту задачу домовладельцу часто оказывается не под силу, поскольку он не обладает специальными знаниями, чтобы подобрать подходящий вариант двигателя и в соответствии с установленными требованиями выполнить работы по его подключению к трехфазной сети. Дабы даже человек, который далек от сферы электрики, смог разобраться, что именно делать и каким образом, мы не будем прибегать к специальным терминам и другим сложностям, а попытаемся все объяснить таким образом, чтобы любой мог разобраться с сутью этих работ.

Варианты подключения однофазного двигателя

С чего же необходимо начинать подключение однофазного генератора к трехфазной сети дома? В первую очередь необходимо определиться с методом подключения, которых сегодня известно немало. Начать же их рассмотрение хочется с того, о котором уже было упомянуто нами выше — через подключение двигателя к выделенной для этих целей группе потребителей. Этот метод является основным, однако помимо него существуют и другие.

Подключение нагрузки в ручном режиме

Также подключить двигатель можно посредством использования перекидного рубильника, переключателя на 3 позиции 1-0-2. В соответствии с приведенной схемой, каждой позиции будет соответствовать следующее:

• «1» — будет подразумевать нагрузку, запитанную от промышленной городской сети;
• «0» — перевод рубильника в это положение будет означать, что нагрузка отключена;
• «2» — будет соответствовать нагрузке, обеспечиваемой резервным источником электричества. В качестве такового будет выступать бензиновый, дизельный или газовый генератор.

Мы не будем слишком подробно останавливаться на устройстве составных элементов, правда, хочется отметить, что перекидной рубильник или трехпозиционный переключатель имеет довольно простую конструкцию, которая включает неподвижные контакты, соединенные с проводами (нагрузка-город-генератор), и подвижные контакты, задача которых заключается в обеспечении коммутации нагрузки с города на генератор и обратно.

Если возникла задача по переключению трехфазной нагрузки город-нагрузка, то происходит задействование сразу трех фаз. Здесь имеется в виду, что на рубильник подаются три городские фазы A-B-C, они же уходят на нагрузку. Для того чтобы нагрузка была переведена на генератор, мы должны совершать такие манипуляции, чтобы в итоге на каждую из фаз поддавалось электричество.

Решить эту задачу можно путем незначительного усовершенствования нашего переключателя рубильника: с той стороны, где будет подключаться генератор, потребуется установить перемычку между фазами A-B-C. В дальнейшем, когда нагрузка будет поступать на генератор, каждая из фаз будет обеспечена электричеством.

Подключение нагрузки посредством контакторов

Наряду с вышеперечисленными методами, подключить однофазный двигатель можно путем использования контакторов. Основную роль здесь будут играть два контактора, среди которых один будет обеспечивать питание нагрузки от городской электросети, а другой поможет переводить нагрузку к альтернативному источнику электричества, в качестве которого будет выступать генератор. Воспользоваться этим способом целесообразно лишь в том случае, если в системе предусмотрено автоматическое включение резервного питания.

Когда нагрузка создается городской сетью, то каждая из фаз, которая подключена к контактору, будет идти на нагрузку. При появлении в системе генератора поступают аналогичным образом, что и с перекидным рубильником: на клеммах контактора там, где подключен кабель, идущий от генератора, придется поместить перемычку между фазами и A-B-C.

Перекидной рубильник или контакторы?

Если вами не рассматривается вариант с установкой системы автоматического управления генераторами, то в этом случае для эффективного решения проблемы потребуется установить перекидной рубильник. Причем это устройство должно быть трехпозиционным 1-0-2. Если же вы решите воспользоваться блоком автоматического запуска генератора АВР, то единственным для вас вариантом станет применение контакторов.

Эксплуатация однофазного двигателя имеет один важный нюанс: этот резервный источник питания в состоянии обеспечить бесперебойную работу всех устройств, которые имеют одну фазу. Поэтому следует убедиться, что имеющиеся у вас в доме приборы соответствуют этому требованию. При обнаружении установок трехфазного типа вам придется отключить их от питания, пока вы будете использовать генератор. В противном случае вы рискуете полностью потерять их, поскольку использование их в подобной связке может стать причиной их выхода из строя.

Действия, приводящие к непоправимым результатам

Генератор, будь то газовый или бензиновый, отличается от большинства других приборов тем, что к нему неприменимы традиционные схемы подключения. Особое внимание следует уделить наиболее серьезным ошибкам, которые способны вывести из строя этот резервный источник питания.

Недопустимым считается схема подключения, при которой генератор подключается в трехфазной сети напрямую к потребителю.

Также запрещенным является метод подключения посредством использования двух автоматов, среди которых первый подключен к бытовой электросети, а другой — непосредственно к генератору. Следует иметь в виду, что совершить здесь ошибку очень легко, в результате включенным окажется не тот автомат. Последствия от такого действия будут самыми плачевными, поэтому не стоит доводить дело до подобного.

Заключение

Несмотря на обманчивое впечатление, подключить однофазный электродвигатель к трехфазной сети не так-то просто. Учитывая, что для этого можно использовать несколько методов, а каждый из них предусматривает свои особенности, такую работу должен выполнять специалист. Ведь любая ошибка, допущенная во время подключения этого резервного источника питания, может привести к тому, что выйдет из строя не только сам генератор, но и приборы, которые не рассчитаны на работу в подобной связке.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Способы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Три обмотки асинхронного двигателя вставлены в пазы статора со сдвигом 120°. Вывода этих обмоток выведены в соединительную коробку. Концы обмоток соединяются по схеме «звезда» или «треугольник». В трехфазной сети электромагнитное поле статора вращает ротор.

Трехфазный асинхронный электродвигатель

Если этот же электродвигатель включить в однофазную сеть, ротор вращаться не будет, так как нет электромагнитного поля со сдвигом 120°. Самым простым вариантом создать вращающееся магнитное поле — это использовать фазосдвигающий конденсатор. При таком подключении частота вращения ротора практически не меняется, а вот мощность падает от 30 до 50%, для разных схем подключения.

В однофазных сетях 220 В используют асинхронные электродвигатели марок А, АО2, АОЛ, АПН и другие с рабочим напряжением 380/220 B и 220/127 В. Первая цифра указана для схемы соединения обмоток «звезда», а вторая для «треугольника». Обычно используют электродвигатели по схеме «треугольник», имеющие меньшие потери мощности чем схема «звезда».

Если обмотки расключены по схеме «звезда» и выведено только 3 вывода для подключения, тогда есть два выбора. Первый, когда вы подключаете двигатель к однофазной сети как есть, со значительной потерей мощности по схеме «звезда». Или разбираете электродвигатель и переключаете схему обмоток на «треугольник» с 30% потерей мощности.

Электродвигатели с рабочим напряжением 220/127 В «звезда» — «треугольник» собирают только на «звезду» (220 В), так как на «треугольнике» (127 В) обмотки сгорят. Если обмотки включены по схеме «треугольник» для двигателя 380/220 В, тогда остается только подключить рабочий и пусковой конденсаторы. При соединении схемы на «звезду», можно легко ее переключить перемычками на схему «треугольника» (схема включения указывается на внутренней стороне крышки коробки соединений).

Схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Самое продуктивное подключение трехфазного двигателя к однофазной сети будет по схеме «треугольник», при которой сохраняется 70% полезной мощность электродвигателя. Здесь два вывода обмоток, подключаются к сети 220 В, а оставшуюся третью подключают через конденсатор на любой вывод сети.

Подключение асинхронного двигателя на клеммной колодке

Электродвигатель можно запускать на холостом ходу без нагрузки с одной рабочей емкостью, или под нагрузкой. Здесь запуск под нагрузкой будет более тяжелым, поэтому на время запуска подключают пусковой дополнительный конденсатор на 2 — 3 сек.

Специально для такого запуска двигателя используют кнопку с дополнительными отключающими контактами. Если установить двухпозиционный тумблер на обмотки электродвигателя, тогда можно менять направление вращения ротора. Если обмотки электродвигателя собраны по схеме «звезда», тогда рабочая емкость рассчитывается по формуле:

Cр = 2800•I/U,

в случае «треугольника»

Cр = 4800•I/U, здесь рабочая емкость Cр в мкФ, ток в амперах, а напряжение в вольтах.

Рассчитать ток можно по формуле:

I = P/(1.73•U•n•cosф),

где Р — указанная на табличке мощность электродвигателя, cosф — коэффициент мощности также указан на табличке, 1,73 — соотношение линейного и фазного тока, n — КПД двигателя указан также на табличке.

Упростить расчёт можно по формуле:

C = 70•Pн,  Pн — мощность электродвигателя в кВт.

Эта формула показывает, что на каждый 100 Вт мощности двигателя ставят приблизительно 7 мкф емкости конденсатора. Более точную подгонку емкости рабочего конденсатора проводят при эксплуатации. Большая ёмкость вызовет перегрев электродвигателя, а маленькая снизит мощность.

Схемы подключения трехфазного двигателя от однофазной сети с тяжелым пуском и реверсом

Выбрать оптимальный режим работы электродвигателя для определенной нагрузки, нужно подбором рабочей емкости с измерением тока каждой обмотки токоизмерительными клещами. Токи всех обмоток должны быть по возможности близки. При таком подборе рабочей емкости электродвигатель будет работать с минимальными шумами и максимальной мощностью для данной нагрузки.

Двигатель под нагрузкой запускается тяжелее, поэтому для такого запуска нужно подключать C пуск — пусковую ёмкость. Обычно пусковую емкость берут в 2-3 раза превышающую рабочую емкость. Например, для рабочей емкости 50 мкФ подбирают Cпуск в пределах 100 — 150 мкФ.

Значение пусковой емкости зависит от величины нагрузки, для большой нагрузки Cпуск выбирают большой, а для малых нагрузок пусковая емкость может отсутствовать. Запуск электродвигателя происходит за короткое время 2 — 3 сек, поэтому для запуска применяют электролитические конденсаторы, которые предназначены именно для пуска электродвигателей.

Устанавливают рабочую емкость Ср с запасом по напряжению в пределах 350 — 400 В. Для подключения трехфазных электродвигателей используют конденсаторы марки МБГ, МБГО, КГБ, К75-12 в металлобумажном исполнении.

Тоже интересные статьи

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через частотник

Практически вся генерируемая электроэнергия в мировом хозяйстве трехфазная. В быту, где в больших мощностях нет особой необходимости, для безопасности людей, простоты управления и удешевления применяется однофазная сеть. Что делать, если при определенных обстоятельствах возникает необходимость приспособить однополюсную бытовую розетку для питания техники, рассчитанной на трехфазное напряжение? Скажем, для подключения циркулярной пилы, насоса, наждачного или сверлильного станка.

Прежде всего, необходимо уточнить какого рода сама нагрузка. Электродвигатели бывают постоянного/переменного токаи, в то же время, делятся на синхронные/асинхронные. При этом на втором различии основываетсяэлектромагнитный принцип возникновения вращения, а постоянный/переменный тип тока используется для работы электродвигателя.

Таким образом, двигатель постоянного тока вполне может быть асинхронным. Тогда достаточно преобразовать напряжение 220 В переменного тока в 380 В постоянного тока.

Схема подключения его очень простая:

Читая чертёж слева направо, видим, что имеется однофазная сеть с переменным током. Приведение напряжения 220 к 380 В осуществляется с помощью повышающего трансформатора и мостового выпрямителя. Это делается путем выбора соответствующего соотношения обмоток каждой стороны преобразующего трансформатора.

При монтаже выпрямителя необходимо учесть полярность на выходе. Есть риск повредить конденсатор и считайте, повезёт, если этим дело ограничится. Схема мостового выпрямителя, наиболее популярная, по ней выполнена почти все выпущенные трансформаторные блоки питания. Сложно? Есть много других способов подключения.

Схема регулирования трёхфазного двигателя, подключенного в однофазную сеть через частотный преобразователь

• UZ –частотник;
• L — фаза;
• N — нулевая фаза;
• u, v, w — выводы для включения электродвигателя.Реле времени:K1 — пуск электродвигателя;
• K2 — реверс;
• K3, K4 – II и III скорости.

Принцип построения всех преобразователей частоты одинаковый. Сначала посредством выпрямителя преобразовывается напряжение переменноевпостоянное. Далее управляемым приводом создаются разно частотные импульсы.

Импульсы, распределенные по трем фазам асинхронного двигателя, порождают вращающееся магнитоэлектрическое поле статора. Регулировка частотным преобразователем может осуществляться либо с его съемной панели, либо с помощью аналоговых входов.

Существует несколько способов подключения фаз двигателя. Классические варианты соединения фаз: «звезда» и треугольник». «Звезда» — это соединение, при коем концы фазных обмоток соединяются в один узел. Подключение фаз в «треугольник», это когда конец одной фазы является началом следующей.

Но самым распространённым способом плавного пуска асинхронного двигателя считается вариант «звезда-треугольник».

Схема подключения трехфазного двигателя к 220В через преобразователя частоты по принципу «звезда – треугольник»

Для уменьшения пусковых токов и момента (P движка больше 5 кВт) часто используется комбинированный способ.

При пуске напряжение на статор подаётся по принципу «звезда», по мере разгона мотора до номинального значения скорости, питание переключается на «треугольник». В схеме задействовано реле времени, выполняющее переключение. При этом на нём выставляется продолжительность разгона, чтобы движок успел набрать обороты по номиналу.

Заключение

Пусковые токи асинхронных двигателей очень большие и, если не делать пуск плавным, их величина теоретически может достигать значений токов КЗ. Случается, она равняется 90% от номинала двигателя. Схема подключения трехфазного двигателя к 220 В по принципу «звезда-треугольник» — это один из эффективных способов плавного пуска со снижением напряжения, преимущества которого состоят в высоком пусковом моменте, снижении пускового тока, повышении КПД, широком диапазоне регулирования скорости,полном спектре встроенных защит привода.

Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети: типичная схема

Массовым применением зарекомендовали себя асинхронные трёхфазные электродвигатели переменного тока 380 вольт. Благодаря надёжной работе и минимальным требованиям по техническому обслуживанию двигатели нашли применение в быту при изменении стандартной схемы включения. Осуществить подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети могут только те, кто в совершенстве владеет знаниями в области электротехники и электромеханики.

Асинхронные трёхфазные двигатели

Асинхронные электродвигатели механически состоят из двух частей: статора и ротора. Статор является неподвижной частью, которая состоит из сердечника набранного из электротехнической стали, обладающей высокими магнитными свойствами.

Сердечник набирается из отдельных листов для предотвращения возникновения вихревых токов Фуко, которые могут возникнуть в переменном магнитном поле проводника.

Каждая из пластин отдельно изолируется специальным лаком. Пазы сердечника оснащаются медным эмалированным проводом, состоящим из трёх обмоток, которые располагаются, одна от другой с угловым расстоянием равным 120 градусов.

Свободно вращающая подвижная часть, называемая, ротор помещается внутрь сердечника на расстояние друг от друга не менее 0,5 мм до 3 мм.

Стандартное подключение

Подключение трёхфазного двигателя к трёхфазной сети осуществляется по схеме соединения типа «Звезда». При таком соединении к каждой из фаз по отдельности приложено напряжение 220 В относительно центральной общей точки «Нуля», а между каждой из фаз величина линейного напряжения составит 380 В.

Преимущество такого способа подключения:

• Малые пусковые токи.
• Мягкий старт.

Второй способ подключения «Треугольник». Соединение обмоток подключено последовательно, по кругу. Начало первой обмотки (А) соединяют с концом третьей ©, а конец первой (А) соединён с началом второй (В), конец второй обмотки (В) соединён с началом третьей ©. Основным недостатком такого подключения в трёхфазной сети 380 В, является:

• Повышенный пусковой ток превышающий номинальный в 7—8 раз, вызывающий аварийную перегрузку сети.
• Повышенный протекающий ток в рабочем состоянии.

При подключении треугольником мощность электродвигателя становится выше, чем при соединении звездой. В автоматизированных системах запуск и разгон двигателя проводят в режиме звезды, доводя скорость до номинальных оборотов, после чего производится автопереход в режим треугольника.

Нестандартная схема

Подключить трехфазный двигатель на 220 вольт можно путём внесения изменений в стандартную схему включения, что уменьшит его паспортную мощность на 30%. Подключение электродвигателя 380 В на 220 В через конденсатор существенно отразится на его характеристиках при практическом применении конденсаторов, увеличивая ёмкостный сдвиг фаз, при простой реализации и меньших потерях.

Для сдвига фазы конденсатор можно подключить параллельно к одной из трёх фаз двигателя. Включение обмоток по схеме треугольника выдаёт полезной мощности больше, чем включение «Звезда». Для более мощных двигателей схема подключения трёхфазного электродвигателя на 220 В предусматривает применение в своих цепях пускового конденсатора, включенного на короткий срок действия. После старта и набора оборотов пусковой конденсатор отключается, а рабочий остаётся подключенным.

Пусковой конденсатор в схеме подключен параллельно основному. Запустить электродвигатель можно при помощи пусковой кнопки. Ёмкость пускового конденсатора в 2—3 раза выше, чем у рабочего и заряд на нём может оставаться длительное время. В целях безопасности в схему вводят резисторы с сопротивлением порядка 300 кОм и не выше 1 МОм, мощностью 2—3 Вт, необходимые для разряда конденсаторов.

Асинхронный двигатель при подключении на 220 В требует необходимой точности с подбором ёмкостей пускового и основного конденсатора, обеспечивающие его уверенный запуск и надёжную работу. При недостаточной ёмкости мощность электродвигателя будет недостаточной, что отразится на качестве его работы, а при избыточной возрастают протекающие через обмотки токи, вызывающие перегрев обмоток, создавая межвитковое замыкание и выходом из строя электродвигателя.

Как подобрать ёмкости конденсаторов

Чтобы не вдаваться в подробности инженерного расчёта, используя громоздкие формулы, можно использовать простой и понятный расчёт ёмкости конденсатора, исходя из условия, что на каждые 100 Вт принимается 7 мкф. Если двигатель имеет мощность 1 киловатт (1000 Вт), то рассчитывается 7 умноженное на 10, в итоге получается 70 мкф.

Полученная ёмкость при расчёте не всегда может совпадать с табличными значениями выпускаемых конденсаторов. Для получения необходимой ёмкости нужно соединить конденсаторы параллельно между собой для суммарного значения расчётной ёмкости. Пусковые конденсаторы имеют сокращённое время работы только при пуске, что даёт возможность использования недорогих ёмкостей, специально предназначенных для этих целей.

Если запуск двигателя производится без нагрузки, то необходимость в пусковом конденсаторе отпадает. При использовании нагрузки требуется в обязательном порядке использовать пусковой конденсатор.

Использовать можно плёночные конденсаторы или металлобумажные (МБГО, МБГЧ, К78−17, К75−12, БГТ и другие). Запас допустимого напряжения должен на 30% превышать напряжение питающей сети, что отражено на корпусе конденсатора.

Подключение электродвигателя 380 В на 220 В через конденсатор позволяет также изменить направление вращения электродвигателя.

Реверсное переключение можно производить при помощи магнитного пускателя. Необходимо на одну из обмоток (А) подать питание 220 В (фаза и ноль), а две другие обмотки (В и С), соединённых последовательно, подключить параллельно обмотке (А). К средней точке между обмотками (В и С) включают вывод конденсатора, а другой его вывод подключен либо к нолю, либо к фазе, что меняет направление вращения асинхронного электродвигателя.

Самостоятельное подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

У домашнего мастера может появиться необходимость подключить асинхронный электродвигатель к обычной электрической сети. Но в бытовой электрической сети имеется всего одна фаза, а для питания асинхронного двигателя нужна трехфазная сеть. Чтобы выйти из данной ситуации, существует несколько вариантов подключения включение трехфазного двигателя в однофазную сеть как с использованием конденсаторов, так и без них.

Схемы подключения и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Существуют две стандартные схемы подключения асинхронного электродвигателя, это «треугольник» и «звезда». Эти два способа подключения имеют свои особенности:

• При включении электродвигателя по схеме «звезда» токи в обмотках будут сравнительно небольшими, что позволяет ему выдерживать длительные нагрузки. При этом мотор выдаёт не очень большой крутящий момент;
• При включении электродвигателя по схеме «треугольник» токи в обмотках будут максимальными, поэтому он выдаёт большой крутящий момент на валу и его можно использовать под большой нагрузкой. Однако для работы на протяжении длительного времени ему требуется хорошее охлаждение.

Асинхронный электромотор имеет три обмотки, на каждую из которых, в трехфазной сети, подаётся отдельная фаза. В трехфазной сети фазы смещены на 120 градусов, то есть за оборот на треть окружности отвечает отдельная фаза. Благодаря этому магнитное поле

равномерно перемещается по кругу, и вращение электродвигателя происходит плавно, без пульсаций.

При подключении такого электродвигателя к обычной бытовой электрической сети в одной обмотке появится пульсирующее электромагнитное поле, которое не сможет создать крутящий момент. Чтобы трехфазный электродвигатель смог работать нужно сместить фазы на его обмотках.

Конденсаторные схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Чтобы обеспечить необходимый для пуска мотора сдвиг фаз можно использовать конденсатор. Такая схема подключения трехфазного электромотора является самой распространённой из-за своей простоты.

Расчёт ёмкости

В зависимости от того по какой схеме подключён ваш электродвигатель «звезда» или «треугольник» оптимальная ёмкость будет разной.

При подключении по схеме «звезда» ёмкость рассчитывается по формуле: C=2800*I/U;

Если двигатель включён по схеме «треугольник» ёмкость определяется по такой формуле: C=4800*I/U.

Где U – напряжение двухфазной сети в вольтах.

I – штатный ток фазы.

Штатный ток фазы можно измерить при помощи токоизмерительных клещей или найти в технических характеристиках вашего мотора.

Ток фазы можно рассчитать по формуле: I=P/(1.73*U*η*cos(ф)).

Где P – мощность электромотора кВт;

η – коэффициент полезного действия асинхронного двигателя;

cos(ф) – коэффициент мощности. Его можно найти на табличке двигателя или в его паспорте.

На практике иногда используется упрощённая формула для расчёта ёмкости при подключении по схеме «треугольник»: С=66*Р, где Р – мощность электромотора в киловаттах. Хотя расчёты по данной формуле могут давать небольшую погрешность, но это не сильно влияет на работу двигателя.

Если пуск двигателя осуществляется под нагрузкой необходимо на время запуска электродвигателя подключить пусковую ёмкость. Его ёмкость должна быть в 2,5 – 3 раза больше ёмкости рабочего.

Определить, правильно ли вы определили ёмкость можно по результатам работы электромотора. В том случае, если ёмкость больше оптимальной температура мотора будет слишком высокой, и он может выйти из строя. При низкой ёмкости электродвигатель не сможет развить достаточную мощность. Можно подбирать конденсаторы, включив сначала небольшую ёмкость и увеличивая их ёмкость, пока ваш электродвигатель не начнёт развивать требуемую мощность. При таком способе подбора ёмкости будет нелишним контролировать ток в обмотках при помощи измерительных клещей.

Измерение тока нужно проводить в рабочем режиме работы мотора.

Выбор конденсаторов

Обычно, для подключения асинхронного электромотора к однофазной сети используют металлобумажные конденсаторы МБГП, МПГО, МБГО или КБП. Единственным их недостатком являются то, что они имеют сравнительно большие габариты при небольшой ёмкости.

Сейчас можно купить металлизированные полипропиленовые конденсаторы модели СВВ, которые при большой ёмкости имеют маленькие размеры. Этот тип имеет высокую надёжность и хорошо зарекомендовал себя в работе.

Помимо ёмкости, следует также обратить внимание на напряжение, на которое они рассчитаны. Покупать конденсатор, рассчитанный на большое напряжение, не стоит из-за их высокой стоимости и больших габаритов. Если подключить конденсаторы, рассчитанные на напряжение меньше действующего, то они очень быстро выйдут из строя. Максимальное напряжение должно быть в 1,5 – 2 раза выше чем напряжение электрической сети. Например, для бытовой сети 220 вольт напряжение конденсатора должно быть больше 1,5*220= 330 вольт, а лучше выбирать конденсаторы, рассчитанные на 400 – 450 вольт.

Если вы не можете найти конденсатор нужной ёмкости, то можете соединить параллельно несколько конденсаторов меньшей ёмкости. При параллельном соединении ёмкости складываются. Например, чтобы получить ёмкость 20 микрофарад нужно соединить параллельно два конденсатора по 10 микрофарад.

Бесконденсаторные схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Существует несколько схем, как подключить трехфазный двигатель в однофазной сети без конденсаторов. При использовании таких схем можно сэкономить на покупке достаточно дорогих конденсаторов, однако они достаточно сложны и намного менее популярны по сравнению с ёмкостными схемами.

Обычно в бесконденсаторных схемах используются симисторы и они требуют тщательной отладки и подгонки.

Одна из таких схем была напечатана в журнале «Сигнал» номер 4 за 1999 год. В этой схеме симистор служит для сдвига тока по фазе, в одной из обмоток, на величину от 50 до 70 градусов и тем самым обеспечивает необходимых для пуска крутящий момент. Для сдвига фаз имеется RC-цепочка. Подбирая сопротивление в данной цепочке, можно получить напряжение, сдвинутое на требуемый угол.

Динистор играет роль ключевого элемента в данной схеме. Когда напряжение на фазосдвигающей цепочке достигнет требуемого уровня, динистор подключит RC цепочку к выводу симистора и включит его. Таким образом, напряжение, сдвинутое по фазе на нужный угол, поступит на электродвигатель. При подключении электромотор в данной схеме включён по схеме «треугольник».

Заключительные моменты

Что ещё следует знать о том, как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть:

• Подключить трехфазный электромотор к однофазной сети достаточно и многие инженеры и домашние умельцы предлагают свои новаторские схемы;
• Несмотря на наличие множества разнообразных схем, они не могут обеспечить стопроцентное использование мощности мотора из-за потерь электроэнергии при преобразовании напряжения. Трехфазный электродвигатель в однофазной сети работает с большими затратами электроэнергии и пониженным коэффициентом полезного действия;
• Мощность трехфазного электромотора при подключении к однофазной сети снижается до 70-80 % от номинальной;
• Использование оборудования с таким приводом на протяжении длительного времени не экономически невыгодна из-за больших затрат энергии;
• Этот способ можно применять для подключения оборудования на короткий промежуток времени;
• Чтобы заставить электромотор вращаться в обратную сторону нужно подключить пусковой конденсатор к другой обмотке;
• Подключать асинхронный электромотор следует к трехфазной сети. Если такой возможности нет, нужно купить инверторный преобразователь. Хотя такой преобразователь стоит достаточно дорого, при длительной эксплуатации он окупит себя.
• Для бытовых нужд лучше подойдёт однофазный мотор. Он дешевле в работе и способен справиться с возложенными на него обязанностями.

Запуск 3х фазного двигателя от 220 Вольт

Запуск 3х фазного двигателя от 220 Вольт

 

Часто возникает необходимость в подсобном хозяйстве подключать трехфазный электродвигатель, а есть только однофазная сеть (220 В). Ничего, дело поправимое. Только придется подключить к двигателю конденсатор, и он заработает.

Читаем подробно далее

 

 

Емкость применяемого конденсатора, зависит от мощности электродвигателя и рассчитывается по формуле

С = 66·Р_ном ,

где С — емкость конденсатора, мкФ,   Р_ном — номинальная мощность электродвигателя, кВт.

То есть можно считать, что на каждые 100 Вт мощности трехфазного электродвигателя требуется около 7 мкФ электрической емкости.

Например, для электродвигателя мощностью 600 Вт нужен конденсатор емкостью 42 мкФ. Конденсатор такой емкости можно собрать из нескольких параллельно соединенных конденсаторов меньшей емкости:

C_общ = C₁ + C₁ + … + С_n

Итак, суммарная емкость конденсаторов для двигателя мощностью 600 Вт должна быть не менее 42 мкФ. Необходимо помнить, что подойдут конденсаторы, рабочее напряжение которых в 1,5 раза больше напряжения в однофазной сети.

В качестве рабочих конденсаторов могут быть использованы конденсаторы типа КБГ, МБГЧ, БГТ. При отсутствии таких конденсаторов применяют и электролитические конденсаторы. В этом случае корпуса конденсаторов электролитических соединяются между собой и хорошо изолируются.

Отметим, что частота вращения трехфазного электродвигателя, работающего от однофазной сети, почти не изменяется по сравнению с частотой вращения двигателя в трехфазном режиме.

Большинство трехфазных электродвигателей подключают в однофазную сеть по схеме «треугольник» (рис. 1). Мощность, развиваемая трехфазным электродвигателем, включенным по схеме «треугольник», составляет 70-75% его номинальной мощности.

Рис 1.   Принципиальная (а) и монтажная (б) схемы подсоединения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть по схеме «треугольник»

Трехфазный электродвигатель подключают так же по схеме «звезда» (рис. 2).

 

Рис. 2.   Принципиальная (а) и монтажная (б) схемы подсоединения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть по схеме «звезда»

 

Чтобы произвести подключение по схеме «звезда», необходимо две фазные обмотки электродвигателя подключить непосредственно в однофазную сеть (220 В), а третью — через рабочий конденсатор (С_р) к любому из двух проводов сети.

Для пуска трехфазного электродвигателя небольшой мощности обычно достаточно только рабочего конденсатора, но при мощности больше 1,5 кВт электродвигатель либо не запускается, либо очень медленно набирает обороты, поэтому необходимо применять еще пусковой конденсатор (С_п). Емкость пускового конденсатора в 2,5-3 раза больше емкости рабочего конденсатора. В качестве пусковых конденсаторов лучше всего применяют электролитические конденсаторы типаЭП или такого же типа, как и рабочие конденсаторы.

Схема подключения трехфазного электродвигателя с пусковым конденсатором С_п показана на рис. 3.

 

Рис. 3.   Схема подсоединения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть по схеме «треугольник» с пусковым конденсатором С_п

 

Нужно запомнить: пусковые конденсаторы включают только на время запуска трехфазного двигателя, подключенного к однофазной сети на 2-3 с, а затем пусковой конденсатор отключают и разряжают.

Обычно выводы статорных обмоток электродвигателей маркируют металлическими или картонными бирками с обозначением начал и концов обмоток. Если же бирок по каким-либо причинам не окажется, поступают следующим образом. Сначала определяют принадлежность проводов к отдельным фазам статорной обмотки. Для этого возьмите любой из 6 наружных выводов электродвигателя и присоедините его к какому-либо источнику питания, а второй вывод источника подсоедините к контрольной лампочке и вторым проводом от лампы поочередно прикоснитесь к оставшимся 5 выводам статорной обмотки, пока лампочка не загорится. Загорание лампочки означает, что 2 вывода принадлежат к одной фазе. Условно пометим бирками начало первого провода С1, а его конец — С4. Аналогично найдем начало и конец второй обмотки и обозначим их C2 и C5, а начало и конец третьей — СЗ и С6.

Следующим и основным этапом будет определение начала и конца статорных обмоток. Для этого воспользуемся способом подбора, который применяется для электродвигателей мощностью до 5 кВт. Соединим все начала фазных обмоток электродвигателя согласно ранее присоединенным биркам в одну точку (используя схему «звезда») и включим двигатель в однофазную сеть с использованием конденсаторов.

Если двигатель без сильного гудения сразу наберет номинальную частоту вращения, это означает, что в общую точку попали все начала или все концы обмотки. Если при включении двигатель сильно гудит и ротор не может набрать номинальную частоту вращения, то в первой обмотке поменяйте местами выводы С1 и С4. Если это не помогает, концы первой обмотки верните в первоначальное положение и теперь уже выводы C2 и С5 поменяйте местами. То же самое сделайте в отношении третьей пары, если двигатель продолжает гудеть.

При определении начал и концов фазных обмоток статора электродвигателя строго придерживайтесь правил техники безопасности. В частности, прикасаясь к зажимам статорной обмотки, провода держите только за изолированную часть. Это необходимо делать еще и потому, что электродвигатель имеет общий стальной магнитопровод и на зажимах других обмоток может появиться большое напряжение.

Для изменения направления вращения ротора трехфазного электродвигателя, включенного в однофазную сеть по схеме «треугольник» (см. рис. 1), достаточно третью фазную обмотку статора (W) подсоединить через конденсатор к зажиму второй фазной обмотки статора (V).

Чтобы изменить направление вращения трехфазного электродвигателя, включенного в однофазную сеть по схеме «звезда» (см. рис. 2, б), нужно третью фазную обмотку статора (W) подсоединить через конденсатор к зажиму второй обмотки (V). Направление вращения однофазного двигателя изменяют, поменяв подключение концов пусковой обмотки П1 и П2 (рис. 4).

При проверке технического состояния электродвигателей нередко можно с огорчением заметить, что после продолжительной работы появляются посторонний шум и вибрация, а ротор трудно повернуть вручную. Причиной этого может быть плохое состояние подшипников: беговые дорожки покрыты ржавчиной, глубокими царапинами и вмятинами, повреждены отдельные шарики и сепаратор. Во всех случаях необходимо детально осмотреть электродвигатель и устранить имеющиеся неисправности. При незначительном повреждении достаточно промыть подшипники бензином, смазать их, очистить корпус двигателя от грязи и пыли.

Чтобы заменить поврежденные подшипники, удалите их винтовым съемником с вала и промойте бензином место посадки подшипника. Новый подшипник нагрейте в масляной ванне до 80° С. Уприте металлическую трубу, внутренний диаметр которой немного превышает диаметр вала, во внутреннее кольцо подшипника и легкими ударами молотка по трубе насадите подшипник на вал электродвигателя. После этого заполните подшипник на 2/3 объема смазкой. Сборку производите в обратном порядке. В правильно собранном электродвигателе ротор должен вращаться без стука и вибрации.

 

Рис. 4.   Изменение направления вращения ротора однофазного двигателя переключением пусковой обмотки

 

схема на 220 В, 380 В через конденсатор, схема соединения обмоток, методика расчета и нюансы монтажа

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 электроустановках, 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: