Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети. Схема подключения трехфазного электродвигателя к трехфазной сети
Необходимо подключить к домашней сети на 220 В. Так как двигатель при этом не запустится, необходимо изменить в нем некоторые детали. Это можно без труда сделать самостоятельно. Даже несмотря на то что КПД несколько снизится, такой подход бывает оправданным.
Трехфазные и однофазные двигатели
Чтобы разобраться, как подключить электродвигатель с 380 на узнаем, что значит питание на 380 вольт.
Трехфазные двигатели имеют множество преимуществ по сравнению с бытовыми однофазными. Поэтому их применение в промышленности обширно. И дело заключается не только в мощности, но и в коэффициенте полезного действия. В них также предусмотрены пусковые обмотки и конденсаторы. Это упрощает конструкцию механизма. К примеру, пусковое защитное реле холодильника отслеживает, сколько врублено обмотки. А в трехфазном двигателе в этом элементе необходимость отпадает.
Это достигается тремя фазами, во время работы которых внутри статора вращается электромагнитное поле.
Почему 380 В?
Когда поле внутри статора вращается, ротор двигается также. Обороты не совпадают с пятьюдесятью Герцами сети из-за того, что больше обмоток, количество полюсов отличное, а также по разным причинам происходит проскальзывание. Эти показатели применяются для регуляции вращения моторного вала.
Все три фазы имеют значение по 220 В. Однако разница между любыми двумя из них в любое время будет отличным от 220. Так и получится 380 Вольт. То есть двигатель применяет для работы, при этом имеется сдвиг фаз, составляющий сто двадцать градусов.
Потому как подключить электродвигатель 380 на 220 Вольт напрямую невозможно, приходится использовать ухищрения. Конденсатор считается самым простым способом. Когда емкость проходит фазу, последняя изменяется на девяносто градусов. Хоть до ста двадцати она не доходит, этого достаточно для запуска и работы трехфазного двигателя.
Как подключить электродвигатель с 380 на 220 В
Для реализации задачи необходимо понимать, как устроены обмотки. Обычно корпус защищен кожухом, а под ним расположена разводка. Сняв его, нужно изучить содержимое. Часто здесь можно найти схему соединений. Чтобы к сети 380-220 состоялось, используется коммутация в форме звезды. Концы обмоток находятся в общей точке, которая называется нейтралью. Фазы подаются на противоположную сторону.
«Звезду» придется изменить. Для этого обмотки мотора необходимо соединить в другую форму - в виде треугольника, объединив их на концах друг с другом.
Как подключить электродвигатель с 380 на 220: схемы
Схема может выглядеть следующим образом:
- напряжение сети прикладывается к третьей обмотке;
- тогда на первую обмотку напряжение перейдет через конденсатор при фазовом сдвиге в девяносто градусов;
- на второй обмотке скажется разница напряжений.
Понятно, что сдвиг фаз получится на девяносто и сорок пять градусов. Из-за этого вращение равномерным не получится. К тому же форма фазы на второй обмотке не будет синусоидальной. Поэтому, после того как подключить трехфазный электродвигатель к 220 вольтам удастся, он не сможет реализовываться без потерь мощности. Иногда вал даже залипает и перестает крутиться.
Рабочая емкость
После набора оборотов емкость пуска уже будет не нужна, так как сопротивление движению станет незначительным. Для разряжения емкости ее укорачивают на сопротивление, через которое ток уже не пройдет. Для правильного выбора рабочей и пусковой емкости в первую очередь нужно учитывать, что рабочее конденсаторное напряжение должно существенно перекрывать 220 Вольт. Минимум оно должно составлять 400 В. Также нужно обратить внимание на провода, чтобы токи были предназначены для однофазной сети.
При слишком малой рабочей емкости вал будет залипать, поэтому для него используется начальное ускорение.
Рабочая емкость также зависит от следующих факторов:
- Чем мощнее мотор, тем больше конденсаторный номинал потребуется. Если значение составляет 250 Вт, то хватит и нескольких десятков мкФ. Однако если мощность будет выше, то и номинал может считаться сотнями. Конденсаторы лучше приобретать пленочные, потому что электрические придется дополнительно доделывать (они предназначены для постоянного, а не переменного тока, и без переделок могут взорваться).
- Чем больше обороты мотора, тем и номинал необходим выше. Если взять двигатель на 3000 оборотов в минуту и мощностью 2,2 кВт, то батарея ему потребуется от 200 до 250 мкФ. А это огромное значение.
Еще эта емкость зависит и от нагрузки.
Завершающий этап
Известно, что электрический двигатель 380 В в 220 Вольтах будет лучше работать в том случае, если напряжения получатся с равными значениями. Для этого обмотку, подсоединяющуюся к сети, трогать не нужно, но потенциал измеряется на обеих других.
У асинхронного мотора имеется свое Необходимо определить минимум, при котором он начнет вращение. После этого номинал понемногу увеличивают до тех пор, пока все обмотки не выравняются.
Но когда двигатель раскрутится, может получиться, что равенство нарушится. Это происходтит из-за снижения сопротивления. Поэтому, перед тем как подключить электродвигатель с 380 на 220 Вольт и зафиксировать это, нужно сравнять значения и при работающем агрегате.
Напряжение может быть и выше 220 В. Посмотрите, чтобы обеспечивалась стабильная стыковка контактов, и не было потери мощности или перегрева. Лучше всего коммутация производится на специальных клеммах с закрепленными болтами. После того как подключить электродвигатель с 380 на 220 Вольт получилось с необходимыми параметрами, на агрегат снова надевают кожух, а провода пропускают по бокам через резиновый уплотнитель.
Что еще может случиться и как решить проблемы
Нередко после сборки обнаруживается, что вал вращается не в ту сторону, в которую нужно. Направление необходимо поменять.
Для этого третью обмотку подключают через конденсатор к резьбовой клемме второй обмотки статора.
Бывает, что из-за длительной работы с течением времени появляется шум двигателя. Однако этот звук совсем иного рода по сравнению с гулом при неправильном подключении. Случается со временем и вибрация мотора. Иногда даже приходится с силой вращать ротор. Обычно это вызвано износом подшипников, из-за чего возникают слишком большие зазоры и появляется шум. Со временем это может привести к заклиниванию, а позже - к порче деталей двигателя.
Лучше такого не допускать, иначе механизм придет в негодность. Проще заменить подшипники на новые. Тогда электродвигатель прослужит еще долгие годы.
Асинхронные трехфазные двигатели, а именно их, из-за широкого распространения, часто приходится использовать, состоят из неподвижного статора и подвижного ротора. В пазах статора с угловым расстоянием в 120 электрических градусов уложены проводники обмоток, начала и концы которых (C1, C2, C3, C4, C5 и C6) выведены в распределительную коробку. Обмотки могут быть соединены по схеме "звезда" (концы обмоток соединены между собой, к их началам подводится питающее напряжение) или "треугольник" (концы одной обмотки соединены с началом другой).
В распределительной коробке контакты обычно сдвинуты - напротив С1 не С4, а С6, напротив С2 - С4.
При подключении трехфазного двигателя к трехфазной сети по его обмоткам в разный момент времени по очереди начинает идти ток, создающий вращающееся магнитное поле, которое взаимодействует с ротором, заставляя его вращаться. При включении двигателя в однофазную сеть, вращающий момент, способный сдвинуть ротор, не создается.
Среди разных способов подключения трехфазных электродвигателей в однофазную сеть наиболее простой - подключение третьего контакта через фазосдвигающий конденсатор.
Частота вращения трехфазного двигателя, работающего от однофазной сети, остается почти такой же, как и при его включении в трехфазную сеть. К сожалению, этого нельзя сказать о мощности, потери которой достигают значительных величин. Точные значения потери мощности зависят от схемы подключения, условий работы двигателя, величины емкости фазосдвигающего конденсатора. Ориентировочно, трехфазный двигатель в однофазной сети теряет около 30-50% своей мощности.
Не все трехфазные электродвигатели способны хорошо работать в однофазных сетях, однако большинство из них справляются с этой задачей вполне удовлетворительно - если не считать потери мощности. В основном для работы в однофазных сетях используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (А, АО2, АОЛ, АПН и др.).
Асинхронные трехфазные двигатели рассчитаны на два номинальных напряжения сети - 220/127, 380/220 и т.д. Наиболее распространены электродвигатели с рабочим напряжением обмоток 380/220В (380В - для "звезды", 220 - для "треугольника). Большее напряжение для "звезды", меньшее - для "треугольника". В паспорте и на табличке двигателей кроме прочих параметров указывается рабочее напряжение обмоток, схема их соединения и возможность ее изменения.
Обозначение на табличке А говорит о том, что обмотки двигателя могут быть подключены как "треугольником" (на 220В), так и "звездой" (на 380В). При включении трехфазного двигателя в однофазную сеть желательно использовать схему "треугольник", поскольку в этом случае двигатель потеряет меньше мощности, чем при подключении "звездой".
Табличка Б информирует, что обмотки двигателя подсоединены по схеме "звезда", и в распределительной коробке не предусмотрена возможность переключить их на "треугольник" (имеется всего лишь три вывода). В этом случае остается или смириться с большой потерей мощности, подключив двигатель по схеме "звезда", или, проникнув в обмотку электродвигателя, попытаться вывести недостающие концы, чтобы соединить обмотки по схеме "треугольник".
Если рабочее напряжение двигателя составляет 220/127В, то к однофазной сети на 220В двигатель можно подключить только по схеме "звезда". При подключении 220В по схеме "треугольник", двигатель сгорит.
Начала и концы обмоток (различные варианты)
Пожалуй, основная сложность подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть заключается в том, чтобы разобраться в проводах, выходящих в распределительную коробку или, при отсутствии последней, просто выведенных наружу двигателя.Самый простой случай, когда в имеющемся двигателе на 380/220В обмотки уже подключены по схеме "треугольник". В этом случае нужно просто подсоединить токоподводящие провода и рабочий и пусковой конденсаторы к клеммам двигателя согласно схеме подключения.
Если в двигателе обмотки соединены "звездой", и имеется возможность изменить ее на "треугольник", то этот случай тоже нельзя отнести к сложным. Нужно просто изменить схему подключения обмоток на "треугольник", использовав для этого перемычки.
Определение начал и концов обмоток . Дело обстоит сложнее, если в распределительную коробку выведено 6 проводов без указания об их принадлежности к определенной обмотке и обозначения начал и концов. В этом случае дело сводится к решению двух задач (Но прежде чем этим заниматься, нужно попробовать найти в Интернете какую-либо документацию к электродвигателю. В ней может быть описано к чему относятся провода разных цветов.):
- определению пар проводов, относящихся к одной обмотке;
- нахождению начала и конца обмоток.
Первая задача решается "прозваниванием" всех проводов тестером (замером сопротивления). Если прибора нет, можно решить её с помощью лампочки от фонарика и батареек, подсоединяя имеющиеся провода в цепь последовательно с лампочкой. Если последняя загорается, значит, два проверяемых конца относятся к одной обмотке. Таким способом определяются три пары проводов (A, B и C на рисунке ниже) относящихся к трем обмоткам.
Вторая задача (определение начала и конца обмоток) несколько сложнее и требует наличия батарейки и стрелочного вольтметра. Цифровой не годится из-за инертности. Порядок определения концов и начал обмоток показан на схемах 1 и 2.
К концам одной обмотки (например, A ) подключается батарейка, к концам другой (например, B ) - стрелочный вольтметр. Теперь, если разорвать контакт проводов А с батарейкой, стрелка вольтметра качнется в ту или иную сторону. Затем необходимо подключить вольтметр к обмотке С и проделать ту же операцию с разрывом контактов батарейки. При необходимости меняя полярность обмотки С (меняя местами концы С1 и С2) нужно добиться того, чтобы стрелка вольтметра качнулась в ту же сторону, как и в случае с обмоткой В . Таким же образом проверяется и обмотка А - с батарейкой, подсоединенной к обмотке C или B .
В итоге всех манипуляций должно получиться следующее: при разрыве контактов батарейки с любой из обмоток на 2-х других должен появляться электрический потенциал одной и той же полярности (стрелка прибора качается в одну сторону). Теперь остается пометить выводы одного пучка как начала (А1, В1, С1), а выводы другого - как концы (А2, В2, С2) и соединить их по необходимой схеме - "треугольник" или "звезда" (если напряжение двигателя 220/127В).
Извлечение недостающих концов . Пожалуй, самый сложный случай - когда двигатель имеет соединение обмоток по схеме "звезда", и нет возможности переключить ее на "треугольник" (в распределительную коробку выведено всего лишь три провода - начала обмоток С1, С2, С3) (см. рисунок ниже). В этом случае для подключения двигателя по схеме "треугольник" необходимо вывести в коробку недостающие концы обмоток С4, С5, С6.
Чтобы сделать это, обеспечивают доступ к обмотке двигателя, сняв крышку и, возможно, удалив ротор. Отыскивают и освобождают от изоляции место спайки. Разъединяют концы и припаивают к ним гибкие многожильные изолированные провода. Все соединения надежно изолируют, крепят провода прочной нитью к обмотке и выводят концы на клеммный щиток электродвигателя. Определяют принадлежность концов началам обмоток и соединяют по схеме "треугольник", подсоединив начала одних обмоток к концам других (С1 к С6, С2 к С4, С3 к С5). Работа по выводу недостающих концов требует определенного навыка. Обмотки двигателя могут содержать не одну, а несколько спаек, разобраться в которых не так-то и просто. Поэтому если нет должной квалификацией, возможно, не останется ничего иного, как подключить трехфазный двигатель по схеме "звезда", смирившись со значительной потерей мощности.
Схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть
Подключение по схеме "треугольник" . В случае бытовой сети, с точки зрения получения большей выходной мощности наиболее целесообразным является однофазное подключение трехфазных двигателей по схеме "треугольник". При этом их мощность может достигать 70% от номинальной. Два контакта в распределительной коробке подсоединяются непосредственно к проводам однофазной сети (220В), а третий - через рабочий конденсатор Ср к любому из двух первых контактов или проводам сети.
Обеспечение пуска . Пуск трехфазного двигателя без нагрузки можно осуществлять и от рабочего конденсатора (подробнее ниже), но если электродвигатель имеет какую-то нагрузку, он или не запустится, или будет набирать обороты очень медленно. Тогда для быстрого пуска необходим дополнительный пусковой конденсатор Сп (расчет емкости конденсаторов описан ниже). Пусковые конденсаторы включаются только на время пуска двигателя (2-3 сек, пока обороты не достигнут примерно 70% от номинальных), затем пусковой конденсатор нужно отключить и разрядить.
Подключение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть по схеме "треугольник" с пусковым конденсатором Сп
Удобен запуск трехфазного двигателя с помощью особого выключателя, одна пара контактов которого замыкается при нажатой кнопке. При ее отпускании одни контакты размыкаются, а другие остаются включенными - пока не будет нажата кнопка "стоп".
Реверс . Направление вращения двигателя зависит от того, к какому контакту ("фазе") подсоединена третья фазная обмотка.
Направлением вращения можно управлять, подсоединив последнюю, через конденсатор, к двухпозиционному тумблеру, соединенному двумя своими контактами с первой и второй обмотками. В зависимости от положения тумблера двигатель будет вращаться в одну или другую сторону.
На рисунке ниже представлена схема с пусковым и рабочим конденсатором и кнопкой реверса, позволяющая осуществлять удобное управление трехфазным двигателем.
Подключение по схеме "звезда" . Подобная схема подключения трехфазного двигателя в сеть с напряжением 220В используется для электродвигателей, у которых обмотки рассчитаны на напряжение 220/127В.
Необходимая емкость рабочих конденсаторов для работы трехфазного двигателя в однофазной сети зависит от схемы подключения обмоток двигателя и других параметров. Для соединения "звездой" емкость рассчитывается по формуле:
Для соединения "треугольником":
Где Ср - емкость рабочего конденсатора в мкФ, I - ток в А, U - напряжение сети в В. Ток рассчитывается по формуле:
I = P/(1.73 U n cosф)
Где Р - мощность электродвигателя кВт; n - КПД двигателя; cosф - коэффициент мощности, 1.73 - коэффициент, характеризующий соотношение между линейным и фазным токами. КПД и коэффициент мощности указаны в паспорте и на табличке двигателя. Обычно их значение находится в диапазоне 0,8-0,9.
На практике величину емкости рабочего конденсатора при подсоединении "треугольником" можно посчитать по упрощенной формуле C = 70 Pн, где Pн - номинальная мощность электродвигателя в кВт. Согласно этой формуле на каждые 100 Вт мощности электродвигателя необходимо около 7 мкФ емкости рабочего конденсатора.
Правильность подбора емкости конденсатора проверяется результатами эксплуатации двигателя. Если её значение оказалось больше, чем требуется при данных условиях работы, двигатель будет перегреваться. Если емкость оказалась меньше требуемой, выходная мощность электродвигателя будет слишком низкой. Имеет резон подбирать конденсатор для трехфазного двигателя, начиная с малой емкости и постепенно увеличивая её значение до оптимального. Если есть возможность, лучше подобрать емкость измерением тока в проводах подключенных к сети и к рабочему конденсатору, например токоизмерительными клещами. Значение тока должно быть наиболее близким. Замеры следует производить при том режиме, в котором двигатель будет работать.
При определении пусковой емкости исходят, прежде всего, из требований создания необходимого пускового момента. Не путать пусковую емкость с емкостью пускового конденсатора. На приведенных выше схемах, пусковая емкость равна сумме емкостей рабочего (Ср) и пускового (Сп) конденсаторов.
Если по условиям работы пуск электродвигателя происходит без нагрузки, то пусковая емкость обычно принимается равной рабочей, то есть пусковой конденсатор не нужен. В этом случае схема включения упрощается и удешевляется. Для такого упрощения и главное удешевления схемы, можно организовать возможность отключения нагрузки, например, сделав возможность быстро и удобно изменять положение двигателя для ослабления ременной передачи, или сделав для ременной передачи прижимной ролик, например, как у ременного сцепления мотоблоков.
Пуск под нагрузкой требует наличия дополнительной емкости (Сп) подключаемой на время запуска двигателя. Увеличение отключаемой емкости приводит к возрастанию пускового момента, и при некотором определенном ее значении момент достигает своего наибольшего значения. Дальнейшее увеличение емкости приводит к обратному результату: пусковой момент начинает уменьшаться.
Исходя из условия запуска двигателя под нагрузкой близкой к номинальной, пусковая емкость должна быть в 2-3 раза больше рабочей, то есть, если емкость рабочего конденсатора 80 мкФ, то емкость пускового конденсатора должна быть 80-160 мкФ, что даст пусковую емкость (сумма емкости рабочего и пускового конденсаторов) 160-240 мкФ. Но если двигатель имеет небольшую нагрузку при запуске, емкость пускового конденсатора может быть меньше или, как писалось выше, его вообще может не быть.
Пусковые конденсаторы работают непродолжительное время (всего несколько секунд за весь период включения). Это позволяет использовать при запуске двигателя наиболее дешевые пусковые электролитические конденсаторы, специально предназначенные для этой цели (http://www.platan.ru/cgi-bin/qweryv.pl/0w10609.html).
Отметим, что у двигателя подключенного к однофазной сети через конденсатор, работающего без нагрузки, по обмотке, питаемой через конденсатор, идет ток на 20-30% превышающий номинальный. Поэтому, если двигатель используется в недогруженном режиме, то емкость рабочего конденсатора следует уменьшить. Но тогда, если двигатель запускался без пускового конденсатора, последний может потребоваться.
Лучше использовать не один большой конденсатор, а несколько поменьше, отчасти из-за возможности подбора оптимальной емкости, подсоединяя дополнительные или отключая ненужные, последние можно использовать в качестве пусковых. Необходимое количество микрофарад набирается параллельным соединением нескольких конденсаторов, исходя из того, что суммарная емкость при параллельном соединении подсчитывается по формуле: C общ = C 1 + C 1 + ... + С n .
В качестве рабочих используются обычно металлизированные бумажные или пленочные конденсаторы (МБГО, МБГ4, К75-12, К78-17 МБГП, КГБ, МБГЧ, БГТ, СВВ-60). Допустимое напряжение должно не менее чем в 1,5 раза превышать напряжение сети.
При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.
Доморощенные «кулибины» используют для электромеханических поделок то, что попадется под руку. При выборе электродвигателя, обычно попадаются трехфазные асинхронные. Этот тип получил широкое распространение благодаря удачной конструкции, хорошей балансировке и экономичности.
Особенно это актуально в мощных промышленных агрегатах. За пределами частного дома или квартиры, проблем с трехфазным питанием нет. А как организовать подключение трехфазного двигателя к однофазной сети, если ваш счетчик имеет два провода?
Рассмотрим вариант штатного подключения
Трехфазный двигатель, имеет три обмотки под углом 120°. На контактную колодку выводится три пары контактов. Соединение можно организовать двумя способами:
Подключение по схеме “звезда” и “треугольник”
Каждая обмотка одним концом соединяется с двумя другими обмотками, образуя так называемую нейтраль. Оставшиеся концы соединяются с тремя фазами. Таким образом, на каждую пару обмоток подается 380 вольт:
В распределительной колодке, перемычки соединены соответственно, перепутать контакты невозможно. Понятия полярности в переменном токе нет, поэтому не имеет значения, какую фазу, на какой провод подавать.
При таком способе конец каждой обмотки соединяется со следующей, в результате получается замкнутый круг, точнее треугольник. На каждой обмотке присутствует напряжение 380 вольт.
Схема подключения:
Соответственно, на клемной колодке перемычки устанавливаются по-иному. Аналогично с первым вариантом, полярность отсутствует, как класс.
На каждую группу контактов, ток поступает в разный момент времени, следуя понятию «сдвиг фазы». Поэтому магнитное поле последовательно увлекает за собой ротор, создавая непрерывный крутящий момент. Так работает двигатель при «родном» для него трехфазном питании.
А если вам достался двигатель в отличном состоянии, а подключить его надо к однофазной сети? Не стоит расстраиваться, схема подключения трехфазного двигателя давно отработана инженерами. Мы поделимся с вами секретами нескольких популярных вариантов.
Подключение трехфазного двигателя к сети 220 вольт (одна фаза)
На первый взгляд, работа трехфазного мотора при подключении к одной фазе ничем не отличается от правильного включения. Ротор вращается, практически не теряя оборотов, никаких рывков и замедлений не наблюдается.
Однако достичь штатной мощности при таком питании невозможно. Это вынужденная потеря, ее никак не исправить, приходится с этим считаться. В зависимости от управляющей схемы, снижение мощности колеблется от 20% до 50%.
При этом электроэнергия расходуется так же, как будто вы используете всю мощь. Чтобы выбрать наиболее выгодный вариант, предлагаем ознакомиться с различными способами.
Трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на 220 вольт. Если у Вас в доме или гараже есть ввод на 380 Вольт, тогда обязательно покупайте компрессор или станок с трехфазным электродвигателем. Это обеспечит более стабильную и экономичную работу устройств. Для пуска мотора не понадобятся различные пусковые устройства и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к электросети 380 Вольт.
Выбор схемы включения электродвигателя
Схемы подключения 3-х фазных двигателей при помощи магнитных пускателей Я подробно описывал в прошлых статьях: « » и « «.
Подключить трех фазный двигатель возможно и в сеть 220 Вольт с использованием конденсаторов по . Но будет значительное падение мощности и эффективности его работы.
В статоре асинхронного двигателя на 380 В расположены три отдельные обмотки, которые соединяются между собой в треугольник или звезду и к трем лучам или вершинам подключаются 3 разноименные фазы.
Вы должны учитывать , что при подключении звездой пуск будет плавным, но для того что бы достичь полной мощности необходимо подключить мотор треугольником. При этом мощность возрастет в 1.5 раза, но ток при запуске мощных или средних моторов будет очень высоким, и да же может повредить изоляцию обмоток.
Перед подключением электродвигателя ознакомьтесь с его характеристиками в паспорте и на шильдике. Особенно это важно при подключении 3 фазных электродвигателей западно-европейского производства, которые рассчитаны на работу от сети напряжением 400/690. Пример такого шильдика на картинке снизу. Такие моторы подключаются только по схеме «треугольник» к нашей электросети. Но многие монтажники подключают их аналогично отечественным в «звезду» и электромоторы при этом сгорают, особенно быстро под нагрузкой.
На практике все электродвигатели отечественного производства
на 380 Вольт подключаются звездой. Пример на картинке. 
В очень редких случаях на производстве для того что бы, выжать всю мощность используется комбинированная схема включения звезда-треугольник. Об этом подробно узнаете в самом конце статьи.
Схема подключения электродвигателя звезда треугольник
В некоторых наших электромоторах выходит всего 3 конца из статора с обмотками- это означает, что уже внутри двигателя собрана звезда. Вам только остается подключить к ним 3 фазы. А для того, что бы собрать звезду необходимы оба конца, каждой обмотки или 6 выводов.
Нумерация концов обмоток на схемах идет слева направо. К номерам 4, 5 и 6 подключаются 3 фазы А-В-С от электросети.
При соединении звездой трёхфазного электродвигателя начала его обмоток статора соединяются вместе в одной точке, а к концам обмоток подключаются 3 фазы электропитания на 380 Вольт.
При соединении треугольником статорные обмотки между собой соединяются последовательно. Практически, необходимо соединить конец одной обмотки с началом следующей. К трем точкам соединения их между собой подключаются 3 фазы питания.
Подключение схемы звезда-треугольник
Для подключения мотора
по довольно редкой схеме звезды при запуске, с последующим переводом для работы в рабочем режиме в схему треугольника. Так Мы сможем выжать максимум мощности, но получается довольно сложная схема без возможности реверсирования или изменения направления вращения. 
Для работы схемы необходимы 3 пускателя. На первый К1 подключено электропитание с одной стороны, а с другой — концы обмоток статора. Их же начала подключены к К2 и К3. С пускателя К2 начала обмоток подключаются соответственно на другие фазы по схеме треугольник. При включении К3 все 3 фазы закорачиваются между собой и получается схема работы звездой.
Внимание , одновременно не должны включаться магнитные пускатели К2 и К3, а то произойдет произойдет аварийное отключение автомата защиты из-за возникновения межфазного короткого замыкания. Поэтому и делается электрическая блокировка между ними- при включении одного из них размыкается блок контактами цепь управления другого.
Схема работает следующим образом. При включении пускателя К1 реле времени включает К3 и двигатель запускается по схеме звезда. По истечении заданного промежутка, достаточного для полного запуска двигателя реле времени отключает пускатель К3 и включает К2. Мотор переходит на работу обмоток по схеме треугольник.
Отключение происходит пускателем К1. При повторном запуске все снова повторяется.
Похожие материалы:
Опытный Электрик :
Роман, здравствуйте. Для этого надо читать инструкцию или задавать вопросы производителю инвертора, а именно, способен ли инвертор на подключение к нагрузке (или другими словами его перегрузочная способность в течение короткого времени). Если же не рисковать, то проще (когда пропадает 220 вольт), отключить автоматом или рубильником электродвигатель, включить перекидным рубильником питание от инвертора (таким образом запитать частотник) и затем уже включить двигатель. Или делать схему бесперебойной работы — на постоянной основе подавать сетевое напряжение на инвертор, а с инвертора забирать на частотник. В случае отключения электричества, инвертор остается в работе благодаря АКБ и перерыва в электроснабжении не наступает.
Сергей :
Добрый день. Однофазный двигатель от старой, советской стиральной машины при каждом запуске вращается в разные стороны (нет системы). У двигателя есть 4 вывода(2 толстых,2 тонких. Подключил через выключатель с третьим отходящим контактом. После запуска двигатель работает устойчиво (не греется). Не могу понять почему идет вращение в разные стороны.
Опытный Электрик :
Сергей, здравствуйте. Все дело в том, что однофазному двигателю без разницы куда вращаться. Поле не круговое (как в трехфазной сети), а пульсирующее 1/50 секунды на фазе «плюс» относительно нуля, а 1/50 — «минус». Все равно что сто раз в секунду вы будете крутить батарейку. Только после того, как двигатель раскрутился тогда уже он сохраняет свое вращение. В старой стиральной машине могло и не предусматриваться строгое направление вращения. Если предположить такое, то в момент запуска на «положительной» полуволне синусоиды он запускается в одну сторону, при отрицательной полуволне — в другую. Есть смысл попробовать задать смещение тока пусковой обмотки через конденсатор. Ток в пусковой обмотке начнет опережать напряжение и будет задавать вектор вращения. Я так понимаю, у вас сейчас два провода (фаза и ноль) идут на двигатель от рабочей обмотки. Один из проводов пусковой обмотки объединен с фазой (условно, просто фактически намертво с одним из проводов), а второй провод через третий нефиксирующийся контакт идет на ноль (тоже условно, по факту на другой из сетевых проводов). Вот и попробуйте между проводом и нефискирующимся контактом установить конденсатор емкостью от 5 до 20 мкФ и понаблюдайте за результатом. В теории вы должны жестко задать этим направление магнитного поля. По факту это конденсаторный двигатель (однофазные асинхронные все конденсаторные) и тут возможны только три момента: либо конденсатор работает всегда и тогда надо подбирать емкость, либо он задает вращение, либо запуск происходит без него, но в любую сторону.
Галина :
Здравствуйте
Сергей :
Добрый день. Собрал схему, как вы говорили, конденсатор установил на 10 мкф, запускается двигатель устойчиво теперь только в одну сторону. Смена направления вращения только в случае если поменять местами концы пусковой обмотки. Поэтому теория на практике сработала безупречно. Спасибо большое за совет.
Galina :
Спасибо за ответ, Я купила в китае фрезерный станок с чпу, двигатель 3х фазный на 220, а у нас (я живу в аргентине) сеть однофазная на 220, либо 3х фазная на 380
консультировалась у местных специалистов — говорят что надо менять двигатель, но очень не хочется. Помогите советом как подключить станок.Galina :
Здравствуйте! Огромное Вам спасибо за информацию! Через пару дней приходит станок. посмотрю что там на самом деле, а не только на бумаге, и я полагаю у меня ещё будут к Вам вопросы. Ещё раз спасибо!
-
Здравствуйте! А возможен такой вариант: провести линию 3 фазы 380 v и поставить понижающий трансформатор, чтобы иметь 3 фазы 220v? В станке 4 двигателя, основной мощностью 5,5 kw. Если это возможно, то какой тр-р нужен?
Юра :
Здравствуйте!
Подскажите пожалуйста — можно ли запитать асинхронный трехфазный эл-двигатель 3,5 кВт от 12-ти вольтовых аккумуляторов? Например с помощью трёх бытовых инверторов 12-220 с чистой синусоидой.Опытный Электрик :
Юрий, здравствуйте. Чисто теоретически это возможно, но на практике вы столкнетесь с тем, что при запуске асинхронный двигатель создает большой пусковой ток и вам придется брать соответствующий инвертор. Второй момент это полное фазирование (сдвиг частоты у трех инверторов на угол 120° относительно друг друга), что невозможно сделать, если это не предусмотрено производителем, потому добиться синхронизации вручную при частоте 50 Гц (50 раз в секунду) вы не сможете. Плюс мощность двигателя довольно большая. Исходя из этого я бы вам порекомендовал обратить внимание на связку «аккумулятор-инвертор-частотный преобразователь». Частотный преобразователь способен выдавать требуемые сихнронизированные фазы того напряжение, которое будет на входе. Практически все двигатели имеют возможность включения на 220 и 380 вольт. Следовательно, получив нужный вольтаж и получив нужную схему соединения можно с помощью частотного преобразователя сделать плавный запуск избежав больших пусковых токов.
Юра :
я немного не понял — инверторы у меня на 1,5кВт, то есть вы советуете использовать батарею аккумуляторов и один такой инвертор в связке с частотником? а как он вытянет???
или же вы советуете использовать инвертор соответсвующей мощности — 3,5кВт? тогда непонятна необходимость частотного преобразователя…Опытный Электрик :
Постараюсь объяснить.
1. Изучите информацию о трехфазном токе. Три фазы, это не три напряжения на 220 вольт. Каждая фаза имеет частоту 50 герц, то есть 100 раз в секунду меняет свое значение с плюса на минус. Для того, чтобы асинхронный двигатель начал работать, ему нужно круговое поле. В этом поле три фазы сдвинуты друг относительно друга на угол 120°. Другими словами фаза А достигает своего пика, через 1/3 времени этого пика достигает фаза В, через 2/3 времени фаза С, затем процесс повторяется. Если смена пиков синусоиды будет происходить хаотично, двигатель не начнет вращаться, он будет просто гудеть. Следовательно, либо ваши инверторы должны быть сфазированы, либо в них нет смысла.
2. Изучите информацию об асинхронных двигателях. Пусковой ток достигает значений 3-8 кратных номинальному. Следовательно, если взять примерное значение 5 ампер, то при запуске двигателя ток может быть 15-40 ампер или 3,3 — 8,8 кВт на фазу. Инвертор меньшей мощности сгорит сразу, значит надо брать инвертор по максимальной мощности, даже если она будет длиться всего полсекунды или еще меньше, а это будет дорогое удовольствие.
3. Изучите информацию по частотному преобразователю. Частотник может обеспечить как плавный запуск, так и преобразование одной фазы в три. Плавный запуск позволит избежать больших пусковых токов (и покупки сверхмощного инвертора), а преобразование одной фазы в три позволит избежать дорогостоящей процедуры сфазирования инверторов (если они изначально к этому не приспособлены, то своими силами вы точно не сможете это сделать и вам придется найти хорошего электронщика).Я советую взять мощный инвертор в связке с частотным преобразователем, если вам очень необходимо получить полную мощность от вашего двигателя.
Валерий :
Спасибо большое за все. За терпение, повторное разъяснение всего, что много раз повторялось в других комментариях. Все это я перечитал, местами не раз. Я много читал инф. на разных сайтах по переводу 3-х ф.двиг. в сеть 220v. (с момента, как мне помощники подпалили эл. двиг. самодельного небольшого станка). Но у вас я почерпнул намного больше, такие особенности, о которых не знал и не встречал раньше. Сегодня после поисковика зашел на этот сайт, перечитал почти все комментарии и был поражен полезностью, доступностью информации.
По поводу моих вопросов. Дело вот в чем. На моем старом станке (бывшем, отца) стоит такой же старый эл. дв. Но потерял мощность, «бьется» с корпуса (наверное, подгоревшая обмотка коротит). Там нет бирки, классический треугольник, без клем — когда-то переделывался, наверное. Мне предлагают новый двиг, польский, кажется, с приведенными вариантами на бирке. Кстати, там 50 Гц по каждому варианту. И после отправки комментария внимательно посмотрел все 4 приведенные варианта и понял почему в треугольнике ток выше.
Буду брать, включать в 220 по 1 варианту в треугольник через конденсаторы с 70% мощности. Передаточное число можно увеличить, но мощности для станка могло бы быть и больше.
Да, кроме классического треугольника и звезды встречаются другие варианты включения 380 в сеть 220. И существует (Вы знаете) более простой способ определения начала обмоток с помощью батарейки и стрелочника.Валерий :
Сегодня получил фото шильды эл. дв. Вы правы. Там по 3 и 4 варианту 60Гц. И теперь понятно, что не могло быть иначе и что при 50Гц — максимум 3000 об. Еще вопрос. Как надежно и продолжительно при одном включении работают электролитические конденсаторы через мощный диод в качестве рабоч. конд.?
Александр :
Здравствуйте,подскажите- как прикрепить файл с фоткой, чтобы задать вопросик?
Сергей :
Добрый день.
Немного истории. На водогрейном котле (промышленный большой — для отопления предприятия) использую два циркуляционных насоса ВИЛО с германским электродвигателем 7,5 кВт каждый. При получении обоих насосов мы их подключили «треугольником». Проработали неделю (все нормально было). Приехали наладчики автоматики водогрейного котла и сказали нам, что схему подключения обоих двигателей переключить на «звезду». Проработали неделю и один за другим оба движка сгорели. Подскажите, может ли переподключение с треугольника на звезду явиться причиной перегоревших германских двигателей? Спасибо.Александр :
Здравствуйте Опытный Электрик) Скажите свое мнение по поводу такой схемы подключения двигателей, наткнулся на нее на одном форуме
«Неполная звезда встречная, с рабочими конденсаторами в двух обмотках»
Ссылка на схему и диаграмму с описанием принципа работы такой схемы — https://1drv.ms/f/s!AsqtKLfAMo-VgzgHOledCBOrSua9Говориться, что такая схема подключения двигателя была разработана для двухфазной сети и наилучшие результаты показывает при подключении на 2 фазы. Но в однофазной сети 220в она применяется потому что,имеет лучшие характеристики чем классические:звезда и треугольник.
Что скажите про такой вариант подключения трех-фазного двигателя в сеть 220в. Имеет право на жизнь? хочу попробовать ее на самодельной газонокосилке.Опытный Электрик :
Александр, здравствуйте. Ну что вам сказать? Во-первых, невероятно сильно «подкупает» грамотность как изложения материала, так и грамотность языка статьи. Во-вторых, про этот способ почему-то знает очень мало людей. В-третьих, если бы этот способ был действенным и лучшим, его бы давно включили в учебную литературу. В-четвертых, нигде нет теоретической выкладки этого способа. В-пятых есть пропорции, но нет формул для расчета емкости (то есть, условно, можно взять за точку отсчета 1000 мкФ или 0,1 мкФ — главное — соблюсти пропорции???). В-шестых, тему писал совсем не электрик. В седьмых, лично у меня не укладывается в голове первая обмотка, которая включена задом наперед и через конденсатор — все это наводит на размышления, что кто-то что-то придумал и хочет что-то выдать за изобретение, которое якобы лучше работает для двухфазной сети. Теоретически, такое можно допустить, но для размышлений мало теоретических данных. В теории, если каким-то образом получать то одну, то другую полуволну из одной или другой фазы, но схема тогда должна иметь другой вид (при использовании двух фаз, это однозначно звезда, но с использованием нулевого провода и двух конденсаторов к нему или от него… и опять же, получается фигня. В общем, поэкспериментируйте, а потом отпишитесь — мне интересно, что получится, но я лично, подобные эксперименты проводить не хочу, ну или если мне дадут двигатель и скажут — его можно убивать, тогда поэкспериментирую. По поводу подбора конденсаторов я уже писал и в комментариях, и в ссылках на статью «Конденсатор для трехфазного двигателя» на этом сайте и на сайте «потомственного мастера» — бездумно ставить конденсатор по формуле не надо. Надо учитывать нагрузку двигателя и подбирать конденсатор по рабочему току в конкретном цикле работы.
Александр :
Спасибо за ответ.
На форуме где я на это наткнулся, несколько человек пробовали эту схему на своих двигателях (включая человека который ее выложил)-говорят что результатами ее работы очень довольны. По поводу компетентности человека ее предложившего, я так понял он вроде в теме (и модератор того форума), схема не его, как он говорил сам ее нашел в каких то старых книгах по двигателям.Но то такое, у меня есть движок подходящий для экспериментов, попробую на нем.
По поводу формул, я просто не все записи с той ветки представил, там много чего написано,из главного вот еще добавил если интересно посмотрите по той же ссылке.Опытный Электрик :
Александр, поэкспериментируйте, и напишите результат. Я могу сказать одно — я любознательный товарищ, но про такую схему ни из учебников, ни из уст многих авторитетных старших товарищей не слышал. У меня сосед еще более любознательный электронщик с уклоном в электричество тоже не слышал. На днях попробую спросить его.
Компетентность штука такая… сомнительная, когда речь идет об интернете. Вы никогда не знаете, кто сидит с той стороны экрана и что он из себя представляет, и висит ли у него на стене диплом, о котором он говорит, и знает ли он что либо из предметов, которые указаны в дипломе. Я нисколько не пытаюсь обхаять человека, просто пытаюсь сказать, что не всегда надо верить на сто процентов человеку с той стороны экрана. Случись что, вы его не сможете за вредный совет прижать к стенке, а это рождает полную безответственность.
Есть еще один «черный» момент — форумы зачастую создаются для того, чтобы приносить доход и для этого хороши все средства, как вариант, предложить какую-то хитрую тему, раскрутить ее, пусть даже она не совсем рабочая, но уникальная, то есть, только на его сайте. А «несколько» человек, это может быть как раз модератор, под несколькими никами сам с собой побеседовать для раскрутки темы. Опять же не хаю конкретно того человека, но такой вот черный пиар форума уже встречал.
Теперь коснемся старых книг и советского союза. В СССР было мало дураков (среди тех, кто занимался разработками) и если бы схема себя зарекомендовала, наверняка она была бы включена в учебники, по которым я учился, хотя бы для упоминания и для общего развития, что такой вариант возможен. Да и преподаватели у нас были не дураки, а по электрическим машинам дядька так вообще давал очень много интересной информации сверх учебного плана, но и он об этой схеме не слыхивал.
Вывод, я не верю, что эта схема лучше (возможно для двух фаз и лучше, но это еще надо посмотреть и нарисовать «правильную» схему, чтобы было понятно действие токов и их смещение), хотя и допускаю, что она работает. Таких вариантов, когда кто-то что-то намудрил, а оно работает — полно 🙂 Как правило, человек сам не понимает, что сделал и не вникает в суть, но пытается усиленно что-то модернизировать.
Ну и еще один вывод: если бы эта схема реально была бы лучше, то она была бы как минимум известна, но я о ней узнал только от вас при всей своей неуёмной любознательности.
В общем, жду от вас мнений и результатов, а там глядишь и сам проведу эксперимент с соседом уже на практико-теоретической базе.
Александр :
Добрый день всем. Могу теперь, как обещал рассказать об экспериментах при подключении моего двигателя АОЛ по найденой на одном форуме схеме — так называемой
«неполная звезда, встречная» В общем сделал саму косилку и установил движок на нее. Рассчитал конденсаторы по формулам которые давались в описании схемы, которых не было — купил на рынке, оказалось высоковольтные на 600В или выше найти не так просто. Все собрал по приведенной схеме, да схемка оказалась не простенькой! (для меня, по сравнению с треугольником)Два раза все перепроверял. Оказалось, двигатель с ножами шустро запустился только когда к расчетным пусковым конденсаторам добавил еще 30mkF (на расчетных запускался туговато). Пол часа покрутил двигатель в холостую в мастерской и понаблюдал за нагревом — все оказалось хорошо, двигатель почти не грелся.Работа двигателя в холостую очень понравилась,на звук и визуально двигатель работал вроде как от родных 380В (проверял на работе от 380в) Выехал покосить уже на следующий день с утра. В общем косил больше часа,высокую траву (чтобы дать нагрузку) — результат отличный, двигатель нагрелся но руку вполне держать можно (учитывая что и на улице было +25,)Пару раз двигатель «глох» в высокой траве, но у него всего 0,4 кВт. Рабочие конденсаторы во второй цепи немного нагрелись (добавил 1,5мкф к расчетным), остальные были холодными. Потом косил еще два раза — двигатель работал «как часы»,в общем результатом подключения двигателя доволен, вот только двигатель чуть мощнее бы был, (0,8 кВт) была бы вообще красота)Конденсаторы в итоге поставил следующие:
Пусковые = 100мкФ на 300в.
Рабочие 1 обмотка = 4,8 мкф на 600в.
Рабочие 2 обмотка = 9,5 мкф на 600в.
На моем двигателе такая схема работает. Интересно пробовать такое подключение на двигателе по мощнее 1,5-2 кВт.Александр :
Здравствуйте. Вы правы) я треугольником сразу подключал в мастерской, правда не косил на нем, и работу двигателя могу оценить только визуально,на слух и по своим ощущениям) так как делать замеры тех же токов на разных схемах у меня нечем. Я от серьезной электрики далекий, могу в основном по готовой схеме с уже известными деталями что то в кучу скрутить, прозвонить да 220-380 вольтметром проверить). В описании схемы было сказано, что ее преимущество в меньших потерях мощности двигателя и в режиме его работы, приближенном к номинальному. Скажу, что на треугольнике мне легче было затормозить вал на двигателе, чем на этой схеме. Да и вращался он на ней, я бы сказал шустрее. У меня на этом двигателе она работает и как работает сам двигатель мне понравилось, поэтому собирать и запихивать по очереди две схемы в одну коробку и проверять как косит я не стал. Я пока конденсаторы во временную коробку запихнул, чтоб посмотреть как будет работать еще (может добавить или убрать придется чего то еще), а потом думал все это дело красиво и компактно оформить с защитой какой то может. Мне вот интересно там где я на эту схему наткнулся, люди по ней подключали мало мощные двигатели и никто не писал про подключение хотя бы 1,5 или 2 кВт. Для них я так понимаю нужно много (по сравнению с треугольником) конденсаторов, да еще и на высокое напряжение должны быть. Я здесь и решил поспрашивать про эту схему,так как действительно нигде раньше о ней не слышал и думал может спецы скажут с точки зрения теории и науки — должна она работать или нет.
Точно могу сказать двигатель крутиться и как по мне — очень даже неплохо, а вот что там должно быть с токами, напряжениями и что там должно отставать или опережать по этой схеме и хотелось бы услышать от кого то знающего. Может эта схемка просто развод? и она от того же треугольника ничем не отличается (кроме лишних проводов и конденсаторов. У меня дома сейчас уже нет надобности в мощных двигателях, что бы попробовать подключить их через конденсаторы по этой схеме и посмотреть как бы они работали. Раньше были и циркулярка и фуганок, так на них двигатели около 2,5 кВт подключенные по треугольнику, глохли если чуть больше нагрузку дашь, как будто в них не больше киловатта было. Сейчас просто все это в цеху есть в котором 380 есть. Еще пару-тройку раз покошу, и если все будет «гут» оформлю свою чудо-косилку грамотно и выложу фото, может кому то пригодиться.Владимир :
Добрый вечер подскажите как поменять направление вращения вала электродвигателясинхронного 380В подключенный со звезды на треугольник.
попробовал еще такой вариант.соединение звезда.запускаю двигатель 3 киловатт при помощи конденсатора 160 микрофарад.а дальше убираю его из сети(если не убрать из сети то конденсатор начинает греться) .и двигатель работает самостоятельно на довольно таки неплохих оборотах. возможно ли в таком варианте его использовать?не опасно?
Роман :
Здравствуйте! Есть Частотник Веспер на 1,5 квт, который трансформирует от одной фазы 220 вольт сети в 3 фазы на выходе с межфазным 220в для питания асинхронного 1,1 квт. дв. 1500 об/мин. Однако при отключении сети 220 вольт необходимо запитать его от Инвертора прямого тока, который в качестве резервного источника питания использует АКБ. Вопрос в том, возможно ли сделать такое через перекидной рубильник АВВ (т.е. перейти вручную на питание Веспера от инвертора прямого тока) и не повредится ли при этом Инвертор прямого тока?
Валерий :
Здравствуйте. Подскажите, пожалуйста, можно ли использовать этот двигатель (импортный) для включения в нашу сеть 220V для деревообрабатывающего станка?
На шильде 4 варианта:
— 230, треугольник, 1.5kw, 2820 /мин., 5.7А, 81.3%
— 400, звезда, 1.5kw, 2800/мин., 3.3А, 81.3%
— 265, треугольник, 1.74kw, 3380/мин, 5.7А, 84%
— 460, эвезда, 1.74kw, 3380/мин, 3.3А, 84%
Судя по этому, данный двигатель очень хорошо подойдет для д.о. станка (по 1-му варианту). Наверное, в коробке 6 контактов? Хорошие (относительно) обороты. Смущает 230V — как поведет себя в сети 220V? Почему максимальный ток именно по варианту 1, 3?
Можно ли использовать этот двигатель для д/о станка и как подключать в сеть 220V?
Трехфазные асинхронные двигатели совершенно заслужено являются самыми массовыми в мире, благодаря тому, что они очень надежны, требуют минимального технического обслуживания, просты в изготовлении и не требуют при подключении каких-либо сложных и дорогостоящих устройств, если не требуется регулировка скорости вращения. Большинство станков в мире приводятся в действие именно трёхфазными асинхронными двигателями, они также приводят в действие насосы, электроприводы различных полезных и нужных механизмов.
Но как быть тем, кто в личном домовладении не имеет трехфазного электроснабжения, а в большинство случаев это именно так. Как быть, если хочется в домашней мастерской поставить стационарную циркулярную пилу, электрофуганок или токарный станок? Хочется порадовать читателей нашего портала, что выход из этого затруднительного положения есть, причем достаточно просто реализуемый. В этой статье мы намерены рассказать, как подключить трехфазный двигатель в сеть 220 В.
Рассмотрим кратко принцип работы асинхронного двигателя в своих «родных» трехфазных сетях 380 В. Это очень поможет впоследствии адаптировать двигатель для работы в других, «не родных» условиях – однофазных сетях 220 В.
Устройство асинхронного двигателя
Большинство производимых в мире трехфазных двигателей – это асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКЗ), которые не имеют никакой электрической контактной связи статора и ротора. В этом их основное преимущество, так как щетки и коллекторы, – самое слабое место любого электродвигателя, они подвержены интенсивному износу, требуют технического обслуживания и периодической замены.
Рассмотрим устройство АДКЗ. Двигатель в разрезе показан на рисунке.
В литом корпусе (7) собран весь механизм электродвигателя, включающий две главные части – неподвижный статор и подвижный ротор. В статоре имеется сердечник (3), который набран из листов специальной электротехнической стали (сплава железа и кремния), которая обладает хорошими магнитными свойствами. Сердечник набран из листов по причине того, что в условиях переменного магнитного поля в проводниках могут возникнуть вихревые токи Фуко, которые в статоре нам абсолютно не нужны. Дополнительно каждый лист сердечника еще покрыт с обеих сторон специальным лаком, чтобы вообще свести на нет протекание токов. Нам от сердечника нужны только магнитные его свойства, а не свойства проводника электрического тока.
В пазах сердечника уложена обмотка (2), выполненная из медного эмалированного провода. Если быть точным, то обмоток в трехфазном асинхронном двигателе как минимум три – по одной на каждую фазу. Причем уложены это обмотки в пазы сердечника с определенным порядком – каждая расположена так, что находится под угловым расстоянием в 120° к другой. Концы обмоток выведены в клеммную коробку (на рисунке она расположена в нижней части двигателя).
Ротор помещен внутрь сердечника статора и свободно вращается на валу (1). Зазор между статором и ротором для повышения КПД стараются сделать минимальным – от полумиллиметра до 3 мм. Сердечник ротора (5) также набран из электротехнической стали и в нем тоже имеются пазы, но они предназначены не для обмотки из провода, а для короткозамкнутых проводников, которые расположены в пространстве так, что напоминают беличье колесо (4), за что и получили свое название.
Беличье колесо состоит из продольных проводников, которые связаны и механически, и электрически с торцевыми кольцами Обычно беличье колесо изготавливают путем заливки в пазы сердечника расплавленного алюминия, а заодно еще формуют монолитом и кольца, и крыльчатки вентиляторов (6). В АДКЗ большой мощности в качестве проводников клетки применяют медные стержни, сваренные с торцевыми медными кольцами.
Что такое трехфазный ток
Для того чтобы понять какие силы заставляют вращаться ротор АДКЗ, надо рассмотреть что такое трехфазная система электроснабжения, тогда все встанет на свои места. Мы все привыкли к обычной однофазной системе, когда в розетке есть только два или три контакта, один из которых фаза (L), второй рабочий ноль (N), а третий защитный ноль (PE). Среднеквадратичное фазное напряжение в однофазной системе (напряжение между фазой и нулем) равно 220 В. Напряжение (а при подключении нагрузки и ток) в однофазных сетях изменяются по синусоидальному закону.
Из приведенного графика амплитудно-временной характеристики видно, что амплитудное значение напряжения не 220 В, а 310 В. Чтобы у читателей не было никаких «непоняток» и сомнений, авторы считают своим долгом сообщить, что 220 В – это не амплитудное значение, а среднеквадратичное или действующее. Он равно U=U max /√2=310/1,414≈220 В. Для чего это делается? Только для удобства расчетов. За эталон принимают постоянное напряжение, по его способности произвести какую-то работу. Можно сказать, что синусоидальное напряжение с амплитудным значением в 310 В за определенный промежуток времени произведет такую же работу, которое бы сделало постоянное напряжение 220 В за тот же промежуток времени.
Надо сразу сказать, что практически вся генерируемая электрическая энергия в мире трехфазная. Просто с однофазной энергией проще управляться в быту, большинству потребителей электроэнергии достаточно и одной фазы для работы, да и однофазные проводки гораздо дешевле. Поэтому из трехфазной системы «выдергивается» один фазный и нулевой проводник и направляются к потребителям – квартирам или домам. Это хорошо видно в подъездных щитах, где видно, как с одной фазы провод идет в одну квартиру, с другой во вторую, с третьей в третью. Это так же хорошо видно на столбах, от которых линии идут к частным домовладениям.
Трехфазное напряжение, в отличие от однофазного, имеет не один фазный провод, а три: фаза A, фаза B и фаза C. Фазы еще могут обозначать L1, L2, L3. Кроме фазных проводов, естественно, присутствует еще общий для всех фаз рабочий ноль (N) и защитный ноль (PE). Рассмотрим амплитудно-временную характеристику трехфазного напряжения.
Из графиков видно, что трехфазное напряжение – это совокупность трех однофазных, с амплитудой 310 В и среднеквадратичным значением фазного (между фазой и рабочим нулем) напряжения в 220 В, причем фазы смещены относительно друг друга с угловым расстоянием 2*π/3 или 120°. Разность потенциалов между двумя фазами называют линейным напряжением и оно равно 380 В, так как векторная сумма двух напряжений будет U л =2* U ф * sin(60°)=2*220* √3/2=220* √3=220*1,73=380,6 В , где U л – линейное напряжение между двумя фазами, а U ф – фазное напряжение между фазой и нулем.
Трехфазный ток легко генерировать передавать к месту назначения и в дальнейшем преобразовывать в любой нужный вид энергии. В том числе и в механическую энергию вращения АДКЗ.
Как работает трехфазный асинхронный двигатель
Если подать переменное трехфазное напряжение на обмотки статора, то через них начнут протекать токи. Они, в свою очередь, вызовут магнитные потоки, также изменяющиеся по синусоидальному закону и также сдвинутые по фазе на 2*π/3=120°. Учитывая, что обмотки статора расположены в пространстве на таком же угловом расстоянии – 120°, внутри сердечника статора образуется вращающееся магнитное поле.
Это постоянно изменяющееся поле пересекает «беличье колесо» ротора и вызывает в нем ЭДС (электродвижущую силу), которая также будет пропорциональна скорости изменения магнитного потока, что на математическом языке означает производную от магнитного потока по времени. Так как магнитный поток изменяется по синусоидальному закону, значит, ЭДС будет изменяться по закону косинуса, ведь (sinx )’= cosx . Из школьного курса математики известно, что косинус «опережает» синус на π/2=90°, то есть, когда косинус достигает максимума, синус его достигнет через π/2 — через четверть периода.
Под воздействием ЭДС в роторе, а, точнее, в беличьем колесе возникнут большие токи, учитывая, что проводники замкнуты накоротко и имеют низкое электрическое сопротивление. Эти токи образуют свое магнитное поле, которое распространяется по сердечнику ротора и начинает взаимодействовать с полем статора. Разноименные полюса, как известно, притягиваются, а одноименные отталкиваются друг от друга. Возникающие силы создают момент заставляющий ротор вращаться.
Магнитное поле статора вращается с определенной частотой, которая зависит от питающей сети и количества пар полюсов обмоток. Рассчитывается частота по следующей формуле:
n 1 = f 1 *60/ p, где
- f 1 – частота переменного тока.
- p – число пар полюсов обмоток статора.
С частотой переменного тока все понятно – она в наших сетях электроснабжения составляет 50 Гц. Число пар полюсов отражает, сколько пар полюсов имеется на обмотке или обмотках, принадлежащих одной фазе. Если к каждой фазе подключается одна обмотка, отстоящая на 120° от других, то число пар полюсов будет равно единице. Если одной к одной фазе подключаются две обмотки, тогда число пар полюсов будет равно двум и так далее. Соответственно и меняется угловое расстояние между обмотками. Например, при числе пар полюсов равным двум, в статоре размещается обмотка фазы A, которая занимает сектор не 120°, а 60°. Затем за ней следует обмотка фазы B, занимающая такой же сектор, а затем и фазы C. Далее чередование повторяется. При увеличении пар полюсов соответственно уменьшаются сектора обмоток. Такие меры позволяют уменьшить частоту вращения магнитного поля статора и соответственно ротора.
Приведем пример. Допустим, трехфазный двигатель имеет одну пару полюсов и подключен к трехфазной сети частотой 50 Гц. Тогда магнитное поле статора будет вращаться с частотой n 1 =50*60/1=3000 об/мин. Если увеличить количество пар полюсов – во столько же раз уменьшится частота вращения. Чтобы поднять обороты двигателя, надо увеличить частоту переменного тока, питающего обмотки. Чтобы изменить направление вращения ротора, надо поменять местами две фазы на обмотках
Следует отметить, что частота вращения ротора всегда отстает от частоты вращения магнитного поля статора, поэтому двигатель и называется асинхронным. Почему это происходит? Представим, что ротор вращается с той же скоростью, что и магнитное поле статора. Тогда беличье колесо не будет «пронизывать» переменное магнитное поле, а оно будет для ротора постоянным. Соответственно не будет наводиться ЭДС и перестанут протекать токи, не будет взаимодействия магнитных потоков и исчезнет момент, приводящий ротор в движение. Именно поэтому ротор находится «в постоянном стремлении» догнать статор, но никогда не догонит, так как исчезнет энергия, заставляющая вращаться вал двигателя.
Разницу частот вращения магнитного поля статора и вала ротора называют частотой скольжения, и она рассчитывается по формуле:
∆ n= n 1 -n 2 , где
- n1 – частота вращения магнитного поля статора.
- n2 – частота вращения ротора.
Скольжением называется отношение частоты скольжения к частоте вращения магнитного поля статора, оно рассчитывается по формуле: S=∆ n/ n 1 =(n 1 — n 2)/ n 1 .
Способы подключения обмоток асинхронных двигателей
Большинство АДКЗ имеет три обмотки, каждая из которых соответствует своей фазе и имеет начало и конец. Системы обозначения обмоток могут быть разными. В современных электродвигателях принята система обозначения обмоток U, V и W, а их выводы обозначают цифрой 1 начало обмотки и цифрой 2 – ее конец, то есть обмотка U имеет два вывода U1 и U2, обмотка V–V1 и V2, а обмотка W – W1 и W2.
Однако еще до сих пор в эксплуатации находятся асинхронные двигатели, сделанные во времена СССР и имеющие старую систему маркировки. В них начала обмоток обозначаются C1, C2, C3, о концы C4, C5, C6. Значит, первая обмотка имеет выводы C1 и C4, вторая C2 и C5, а третья C3 и C6. Соответствие старых и новых систем обозначений представлено на рисунке.
Рассмотрим, как могут соединяться обмотки в АДКЗ.
Соединение звездой
При таком соединении все концы обмоток объединяют в одной точке, а к их началам подключают фазы. На принципиальной схеме такой способ подключения действительно напоминает звезду, за что и получил название.
При соединении звездой к каждой обмотке в отдельности приложено фазной напряжение в 220 В, а к двум обмоткам, соединенных последовательно линейное напряжение 380 В. Главное преимущество такого способа подключения – это небольшие токи запуска, так как линейное напряжение приложено к двум обмоткам, а не к одной. Это позволяет двигателю «мягко» стартовать, но мощность его будет ограничена, так как протекающие токи в обмотках будут меньше, чем при другом способе подключения.
Соединение треугольником
При таком соединении обмотки объединяют в треугольник, когда начало одной обмотки соединяется с концом следующей – и так по кругу. Если линейное напряжение в трехфазной сети 380 В, то через обмотки будут протекать токи гораздо больших величин, чем при соединении звездой. Поэтому мощность электродвигателя будет выше.
При соединении треугольником в момент запуска АДКЗ потребляет большие пусковые токи, которые могут в 7-8 раз превышать номинальные и способны вызвать перегрузку сети, поэтому на практике инженеры нашли компромисс – запуск двигателя и его раскручивание до номинальных оборотов производится по схеме звезда, а затем происходит автоматическое переключение на треугольник.
Как определить, по какой схеме подключены обмотки двигателя?
Прежде чем подключать трехфазный двигатель к однофазной сети 220 В, необходимо выяснить по какой схеме подключены обмотки и при каком рабочем напряжении может работать АДКЗ. Для этого необходимо изучить табличку с техническими характеристиками – «шильдик», который должен быть на каждом двигателе.
На такой табличке — «шильдике», можно узнать много полезной информации
На табличке имеется вся необходимая информация, которая поможет подключить двигатель к однофазной сети. На представленном шильдике видно, что двигатель имеет мощность 0,25 кВт и количество оборотов 1370 об/мин, что говорит о наличии двух пар полюсов обмоток. Значок ∆/Y означает, что обмотки можно соединить как треугольником, так и звездой, причем следующий показатель 220/380 В свидетельствует о том, что при соединении треугольником напряжение питающей сети должно быть 220 В, а при соединении звездой – 380 В. Если такой двигатель подключить в сеть 380 В треугольником, то обмотки его сгорят.
На следующем шильдике можно увидеть, что такой двигатель можно подключить только звездой и только в сеть 380 В. Скорее всего в клеммной коробке у такого АДКЗ будет только три вывода. Опытные электрики смогут подключить и такой двигатель к сети 220 В, но для этого надо будет вскрывать заднюю крышку, чтобы добраться до выводов обмоток, затем найти начало и конец каждой обмотки и произвести необходимую коммутацию. Задача сильно усложняется, поэтому авторы не рекомендуют подключать такие двигатели к сети 220 В, тем более что большинство современных АДКЗ могут подключаться по-разному.
На каждом двигателе есть клеммная коробка, расположенная чаще всего сверху. В этой коробке есть входы для питающих кабелей, а сверху она закрыта крышкой, которую необходимо снять при помощи отвертки.
Как говорят электрики и паталогоанатомы: «Вскрытие покажет»
Под крышкой можно увидеть шесть клемм, каждая из которых соответствует или началу, или концу обмотки. Помимо этого клеммы соединяются перемычками, и по их расположению можно определить, по какой схеме подключены обмотки.
Вскрытие клеммной коробки показало, что у «пациента» очевидная «звездная болезнь»
На фото «вскрытой» коробки видно, что провода, ведущие к обмоткам подписаны и перемычками соединены в одну точку концы всех обмоток – V2, U2, W2. Это свидетельствует о том, что имеет место соединение звездой. С первого взгляда может показаться, что концы обмоток расположены в логичном порядке V2, U2, W2, а начала «перепутаны» - W1, V1, U1. Однако, это сделано с определенной целью. Для этого рассмотрим клеммную коробку АДКЗ с подключенными обмотками по схеме треугольник.
На рисунке видно, что положение перемычек меняется – соединяются начала и концы обмоток, причем клеммы расположены так, что те же перемычки используются для перекоммутации. Тогда становится понятно почему «перепутаны» клеммы – так легче перебрасывать перемычки. На фотографии видно, что клеммы W2 и U1 соединены отрезком провода, но в базовой комплектации новых двигателей всегда присутствуют именно три перемычки.
Если после «вскрытия» клеммной коробки обнаруживается такая картина, как на фотографии, то это означает, что двигатель предназначен для звезды и трехфазной сети 380 В.
Такому двигателю лучше возвращаться в свою «родную стихию» — в цепи трехфазного переменного тока
Видео: Отличный фильм про трехфазные синхронные двигатели, который еще не успели раскрасить
Подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть 220 В можно, но при этом надо быть готовым пожертвовать значительным снижением его мощности – в лучшем случае она составит 70% от паспортной, но для большинства целей это вполне приемлемо.
Основной проблемой подключения является создание вращающегося магнитного поля, которое наводит ЭДС в короткозамкнутом роторе. В трехфазных сетях реализовать это просто. При генерации трехфазной электроэнергии в обмотках статора наводится ЭДС из-за того, что внутри сердечника вращается намагниченный ротор, который приводится в движение энергией падающей воды на ГЭС или паровой турбиной на ГЭС и АЭС. Он создает вращающееся магнитное поле. В двигателях происходит обратное преобразование – изменяющееся магнитное поле приводит во вращение ротор.
В однофазных сетях получить вращающееся магнитное поле сложнее - надо прибегнуть к некоторым «хитростям». Для этого надо сдвинуть фазы в обмотках по отношению друг к другу. В идеальном случае нужно сделать так, что фазы будут сдвинуты по отношению друг к другу на 120°, но на практике это трудно реализовать, так как такие устройства имеют сложные схемы, стоят достаточно дорого и их изготовление и настройка требуют определенной квалификации. Поэтому в большинстве случаев применяют простые схемы, при этом несколько жертвуя мощностью.
Сдвиг фаз при помощи конденсаторов
Электрический конденсатор известен своим уникальным свойством не пропускать постоянный ток, но пропускать переменный. Зависимость токов, протекающих через конденсатор, от приложенного напряжения показана на графике.
Ток в конденсаторе всегда будет «лидировать» на четверть периода
Как только к конденсатору прикладывают возрастающее по синусоиде напряжение, он сразу «накидывается» на него и начинает заряжаться, так как изначально был разряжен. Ток в этот момент будет максимальным, но по мере заряда он будет уменьшаться и достигнет минимума в тот момент, когда напряжение достигнет своего пика.
Как только напряжение будет уменьшаться, конденсатор среагирует на это и будет начинать разряжаться, но ток при этом будет идти в обратном направлении, по мере разряда он будет увеличиваться (со знаком минус) до тех пор, пока уменьшается напряжение. К моменту, когда напряжение равно нулю ток достигает своего максимума.
Когда напряжение начинает расти со знаком минус, то идет перезаряд конденсатора и ток постепенно приближается от своего отрицательного максимума к нулю. По мере уменьшения отрицательного напряжения и стремлении его к нулю идет разряд конденсатора с увеличением тока через него. Далее, цикл повторяется заново.
Из графика видно, что за один период переменного синусоидального напряжения, конденсатор два раза заряжается и два раза разряжается. Ток, протекающий через конденсатор, опережает напряжение на четверть периода, то есть — 2* π/4= π/2=90° . Вот таким простым путем можно получить фазовый сдвиг в обмотках асинхронного двигателя. Сдвиг фаз в 90° не является идеальным в 120°, но вполне достаточен для того, чтобы на роторе появился необходимый вращательный момент.
Сдвиг фаз также можно получить, применив катушку индуктивности. В этом случае все произойдет наоборот – напряжение будет опережать ток на 90°. Но на практике применяют больше емкостной сдвиг фаз из-за более простой реализации и меньших потерь.
Схемы подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть
Существует очень много вариантов подключения АДКЗ, но мы рассмотрим только наиболее часто используемые и наиболее просто реализуемые. Как было рассмотрено ранее, для сдвига фазы достаточно подключить параллельно какой-либо из обмоток конденсатор. Обозначение C р говорит о том, что это рабочий конденсатор.
Следует отметить, что соединение обмоток в треугольник предпочтительней, так как с такого АДКЗ можно «снять» полезной мощности больше, чем со звезды. Но существуют двигатели, предназначенные для работы в сетях с напряжением 127/220 В. О чем обязательно должна быть информация на шильдике.
Если читателям встретится такой двигатель, то - это можно считать удачей, так как его можно включать в сеть 220 В по схеме звезда, а это обеспечит и плавный пуск, и до 90% от паспортной номинальной мощности. Промышленностью выпускаются АДКЗ специально предназначенные для работы в сетях 220 В, которые могут называть конденсаторными двигателями.
Как двигатель не называй — он все равно асинхронный с короткозамкнутым ротором
Следует обратить внимание, что на шильдике указано рабочее напряжение 220 В и параметры рабочего конденсатора 90 мкФ (микрофарад, 1 мкФ=10 -6 Ф) и напряжение 250 В. Можно с уверенностью сказать, что этот двигатель фактически является трехфазным, но адаптированный для однофазного напряжения.
Для облегчения пуска мощных АДКЗ в сетях 220 В кроме рабочего применяют еще и пусковой конденсатор, который включается на непродолжительное время. После старта и набора номинальных оборотов пусковой конденсатор отключают, и вращение ротора поддерживает только рабочий конденсатор.
Пусковой конденсатор «дает пинка» при старте двигателя
Пусковой конденсатор – C п, подключают параллельно рабочему C р. Из электротехники известно, что при параллельном соединении емкости конденсаторов складываются. Для его «активации» применяют кнопочный выключатель SB, удерживаемый несколько секунд. Емкость пускового конденсатора обычно минимум в два с половиной раза выше, чем рабочего, причем сохранять заряд он может достаточно долго. При случайном прикосновении к его выводам можно получить довольно сильно ощутимый разряд через тело. Для того чтобы разрядить C п применяют резистор, подключенный параллельно. Тогда после отключения пускового конденсатора от сети, будет происходить его разряд через резистор. Его выбирают с достаточно большим сопротивлением 300 кОм-1 мОм и рассеиваемой мощностью не менее 2 Вт.
Расчет емкости рабочего и пускового конденсатора
Для уверенного запуска и устойчивой работы АДКЗ в сетях 220 В следует наиболее точно подобрать емкости рабочего и пускового конденсаторов. При недостаточной емкости C р на роторе будет создаваться недостаточный момент для подключения какой-либо механической нагрузки, а избыточная емкость может привести к протеканию слишком высоких токов, что в результате может привести к межвитковому замыканию обмоток, которое «лечится» только очень дорогостоящей перемоткой.
| Схема | Что рассчитывается | Формула | Что необходимо для расчетов |
|---|---|---|---|
 | Емкость рабочего конденсатора для подключения обмоток звездой – Cр, мкФ | Cр=2800*I/U; I=P/(√3*U*η*cosϕ); Cр=(2800/√3)*P/(U^2*n* cosϕ)=1616,6*P/(U^2*n* cosϕ) | Для всех: I – ток в амперах, A; U – напряжение в сети, В; P – мощность электродвигателя; η – КПД двигателя выраженное в величинах от 0 до 1 (если на шильдике двигателя оно указано в процентах, то этот показатель надо разделить на 100); cosϕ – коэффициент мощности (косинус угла между вектором напряжения и тока), он всегда указывается в паспорте и на шильдике. |
| Емкость пускового конденсатора для подключения обмоток звездой – Cп, мкФ | Cп=(2-3)*Cр≈2,5*Cр | ||
 | Емкость рабочего конденсатора для подключения обмоток треугольником – Cр, мкФ | Cр=4800*I/U; I=P/(√3*U*η*cosϕ); Cр=(4800/√3)*P/(U^2*n* cosϕ)=2771,3*P/(U^2*n* cosϕ) | |
| Емкость пускового конденсатора для подключения обмоток треугольником – Cп, мкФ | Cп=(2-3)*Cр≈2,5*Cр |
Приведенных формул в таблице вполне достаточно для того, чтобы рассчитать необходимую емкость конденсаторов. В паспортах и на шильдиках может указываться КПД или рабочий ток. В зависимости от этого можно вычислить необходимые параметры. В любом случае тех данных будет достаточно. Для удобства наших читателей, можно воспользоваться калькулятором, который быстро рассчитает необходимую рабочую и пусковую емкость.