Самыми распространенными приводами различных электрических машин в мире являются асинхронные двигатели. Они были изобретены еще в XIX веке и очень быстро, в силу простоты своей конструкции, надежности и долговечности, используются широко и в промышленности, и в быту.
Однако далеко не все потребители электрической энергии обеспечены трехфазным электроснабжением, что затрудняет применение надежных помощников человека – трехфазных электродвигателей. Но выход, достаточно просто реализуемый на практике, все же есть. Нужно только сделать подключение двигателя, используя специальную схему.
Но вначале стоит немного узнать о принципах работы и о их подключении.
Каким образом асинхронный двигатель будет работать при подключении в двухфазную сеть
На статоре асинхронного двигателя помещаются три обмотки, которые обозначаются буквами C1, C2— C6. Первой обмотке принадлежат выводы C1 и C4, второй С2 и C5, а третьей C3 и C6, причем C1— С6 – это начала обмоток, а C4— C6 – их конец. В современных двигателях принята несколько иная система маркировки, обозначающая обмотки буквами U, V, W, а их начало и конец обозначают цифрами 1 и 2. Например, началу первой и обмотки C1 соответствует U1, концу третей C6 соответствует W2 и так далее.
Все выводы обмоток смонтированы в специальной клеммной коробке, которая есть у любого асинхронного двигателя. На табличке, которая должна быть на каждом двигателе обозначены его мощность, рабочее напряжение (380/220 В или 220/127 В), а также возможность Подключения по двум схемам: «звездой» или «треугольником».
Стоит учитывать, что мощность асинхронной машины при подключении в однофазную сеть всегда будет на 50-75% меньше, чем при трехфазном подключении.
Если просто подключить трехфазный двигатель к сети 220 вольт просто соединив обмотки с питающей сетью, то ротор не будет двигаться по той простой причине, что отсутствует вращающееся магнитное поле. Для того, чтобы его создать необходимо сдвинуть фазы на обмотках при помощи специальной схемы.
Из курса электротехники известно, что конденсатор, включенный в электрическую цепь переменного тока, будет сдвигать фазу напряжения. Это происходит из-за того, что во время его заряда происходит постепенное возрастание напряжения, время которого определяется емкостью конденсатора и величиной протекающего тока.
Получается, что разность потенциалов на выводах конденсатора будет всегда опаздывать по отношению к питающей сети. Этим эффектом и пользуются для подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть.
На рисунке представлена схема подключения однофазного двигателя при разных способах. Очевидно, что напряжение между точками A и C , также B и C будет расти с запаздыванием, что создаст эффект вращающегося магнитного поля. Номинал конденсатора в соединениях типа «треугольник рассчитывается по формуле: C=4800*I/U, где I – это рабочий ток, а U– напряжение. Емкость в этой формуле вычисляется в микрофарадах.
В соединениях по способу «звезда», которое наименее предпочтительно нужно использовать в однофазных сетях из-за меньшей отдаваемой мощности, применяют другую формулу C=2800*I/U. Очевидно, что конденсаторы требуют меньших номиналов, что объясняется меньшими пусковыми и рабочими токами.
Представленная выше схема подходит только для тех трехфазных электродвигателей, чья мощность не превышает 1,5 кВт. При большей мощности потребуется применение другой схемы, которая помимо рабочих характеристик гарантированно обеспечит пуск двигателя и его выход в рабочий режим. Такая схема представлена на следующем рисунке, где дополнительно присутствует возможность реверса двигателя.
Конденсатор Сp обеспечивает работу двигателя в штатном режиме, а Cп – нужен при пуске и разгоне двигателя, который делается в течение нескольких секунд. Резистор R разряжает конденсатор после запуска и размыкания кнопочного выключателя Кн , а переключатель SA служит для реверса.
Емкость пускового конденсатора обычно применяется в два раза большей, чем емкость рабочего конденсатора. Для того чтобы набрать нужную емкость, используют собранные батареи из конденсаторов. Известно, что параллельное соединение конденсаторов суммирует их емкость, а последовательное – обратно пропорционально.
При выборе номиналов конденсаторов руководствуются тем, что их рабочее напряжение должно быть больше напряжения в сети минимум на одну ступень, а это обеспечит их надежную работу при пуске.
Современная элементная база позволяет использовать конденсаторы высокой емкости при небольших габаритах, что значительно упрощает подключение трехфазных двигателей в однофазную сеть 220 вольт.
Итоги
- Асинхронные машины могут подключаться и в однофазные сети 220 вольт при помощи фазосдвигающих конденсаторов, номинал которых рассчитывается, исходя их рабочего напряжения и потребляемого тока.
- Двигатели, имеющие мощность свыше 1,5 кВт, требуют подключения и пускового конденсатора.
- Подключение способом «треугольник» является основным в однофазных сетях.
Узнайте как всё подключается на практике из видео
Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».
Несколько дней назад ко мне обратился один из моих читателей с просьбой о подключении однофазного двигателя серии АИРЕ 80С2. На самом деле этот двигатель является не совсем однофазным. Его будет точнее и правильнее отнести к двухфазным из категории асинхронных конденсаторных двигателей. Поэтому в данной статье речь пойдет о подключении именно таких двигателей.
Итак, у нас имеется асинхронный конденсаторный однофазный двигатель АИРЕ 80С2, который имеет следующие технические данные:
- мощность 2,2 (кВт)
- частота вращения 3000 об/мин
- КПД 76%
- cosφ = 0,9
- режим работы S1
- напряжение сети 220 (В)
- степень защиты IP54
- емкость рабочего конденсатора 50 (мкФ)
- напряжение рабочего конденсатора 450 (В)
Этот двигатель установлен на малогабаритном буровом станке и его нам нужно подключить к электрической сети 220 (В).
В данной статье габаритные и установочные размеры однофазного двигателя АИРЕ 80С2 я приводить не буду. Их можно найти в паспорте на этот двигатель. Давайте лучше перейдем к его подключению.
Подключение конденсаторного однофазного двигателя
Асинхронный конденсаторный однофазный двигатель состоит из двух одинаковых обмоток, которые сдвинуты в пространстве относительно друг друга на 90 электрических градусов:
Главная или рабочая (U1, U2)
Вспомогательная или пусковая (Z1, Z2)
Главную (рабочую) обмотку такого двигателя подключают непосредственно в однофазную сеть. Вспомогательную (пусковую) обмотку подключают в эту же сеть, но только через рабочий конденсатор.
На этом этапе многие электрики путаются и ошибаются, потому что в обычном асинхронном однофазном двигателе вспомогательную обмотку после пуска нужно отключать. Здесь же вспомогательная обмотка всегда находится под напряжением, т.е. в работе. Это значит, что конденсаторный однофазный двигатель имеет вращающуюся магнитодвижущую силу (МДС) на протяжении всего рабочего процесса. Вот поэтому он по своим характеристикам практически не уступает трехфазным . Но тем не менее недостатки у него имеются:
Заниженный пусковой момент
Небольшая перегрузочная способность
Для нашего однофазного двигателя АИРЕ 80С2 емкость рабочего конденсатора уже известна (из паспорта), и она составляет 50 (мкФ). Вообще то можно и самостоятельно рассчитать емкость рабочего конденсатора, но формула эта достаточно сложная, поэтому я ее Вам приводить не буду.
Если не знаете (или подзабыли) как можно измерить емкость, то напомню Вам, что я уже писал статью о том, как пользоваться цифровым мультиметром при измерении емкости конденсатора. Читайте, там все подробно описано.
Если по условиям пуска однофазного двигателя требуется более высокий момент, то параллельно рабочему конденсатору на время пуска необходимо подключить пусковой конденсатор, емкость которого выбирают опытным путем для получения наибольшего пускового момента. По опыту могу сказать, что емкость пускового конденсатора можно взять в 2-3 раза больше рабочего.
Вот пример подключения однофазного конденсаторного двигателя с тяжелым пуском:
Подключение электродвигателя
Часто приходится искать схемы подключения электродвигателя к сети 220 или 380 вольт под собственные нужды, не согласующиеся с паспортными данными оборудования. Хотя такой подход и подразумевает уменьшение КПД, но иногда бывает оправданным. В этом блоке выложены самые доступные и технически обоснованные схемы подключения мотора к трёхфазной и однофазной сети.
Если в однофазных электромоторах разместить только одну обмотку (по числу фаз), то поле внутри статора будет не вращающимся, а пульсирующим, и пуска или толчка не произойдет, если не раскрутить вал рукой. Чтобы вращение происходило без ручного вмешательства, была добавлена вспомогательная - пусковая обмотка. Она является второй фазой, сдвинутой на 90 градусов, толкающей ротор в момент включения, но, так как мотор включается в однофазную сеть, он всё же называется однофазным. Теперь однофазные асинхронные электромоторы имеют две обмотки - рабочую и пусковую. Пусковая обмотка включается на короткое время лишь для запуска вала (не больше чем на 3 секунды). Рабочая включена постоянно. Определить выводы обмоток можно с помощью тестера. На рисунке показано соотношение между обмотками и общим выводом. Чтобы запустить мотор нужно подать 220 вольт на обе обмотки и после набора оборотов сразу отключить пусковую. Для сдвига фазы используют омические сопротивления, конденсаторы и индуктивности. Причем сопротивление может быть не в виде отдельного резистора, а частью пусковой обмотки, намотанной по бифилярной технологии, когда индуктивность катушки остаётся такой же, а её сопротивление увеличивается за счёт большей длины медного провода. Схема подключения однофазного электродвигателя показана на рисунке 1.
Есть двигатели, у которых рабочая и вспомогательная обмотки постоянно подключены к электросети. По сути, они являются двухфазными. Поле внутри статора вращается. Конденсатор в этом случае служит для сдвига фаз. В такой системе обе обмотки выполнены проводом одинакового сечения.
Подключение трёхфазного электродвигателя
Как известно, трёхфазные моторы имеют более высокую эффективность, чем однофазные и двухфазные. Вращающееся магнитное поле в статоре появляется сразу после включения в сеть 380 вольт без помощи пусковых устройств. Распространены две схемы подключения электродвигателя - звездой и треугольником, как показано на рисунке 2.
Следует отметить, что при подключении звездой пуск будет плавным, но так невозможно достичь максимальной мощности работы электромотора. При подключении треугольником двигатель выдаст полную паспортную мощность, а это в 1,5 раза больше чем при подключении звездой, но при запуске ток настолько высок, что может повредить изоляцию проводов. Поэтому для мощных двигателей применяют комбинированную схему подключения звезда-треугольник. Пуск происходит по схеме звезда (пусковые токи небольшие), а после вхождения электромотора в рабочее состояние происходит автоматическое или ручное переключение на схему треугольник (мощность возрастает в 1,5 раза и приближается к номинальной). Переключение делают с помощью магнитных пускателей, пускового реле времени или пакетного переключателя. Схема подключения к сети 380 вольт показана на рисунке 3. При замкнутых ключах К1 и К3 двигатель подключен по схеме звезда, а при замкнутых ключах К1 и К2 двигатель включен по схеме треугольник.
Включение трёхфазного двигателя в однофазную сеть через конденсатор (380 на 220)
На практике часто приходится подключать трёхфазный двигатель к сети 220 вольт. Хотя КПД при этом падает до 50 % (в лучшем случае до 70%), такая переделка бывает оправданной. Фактически мотор начинает работать как двухфазный. Делается это по схеме звезда или треугольник с применением рабочего и пускового конденсатора, служащих для сдвига фазы и разгона (рисунок 4). Кнопку разгона нужно удерживать до максимальной раскрутки вала, после чего отпустить.Рассчитываются конденсаторы по формулам.
Для звезды Ср = 2800 x I / U (мкФ);
Для треугольника Ср = 4800 х I / U (мкФ);
Сп = Ср х (2…3).
Где I - ток, потребляемый двигателем (промеряется вручную), U - напряжение питающей сети, равное 220В.
Сложность в том, что под нагрузкой и при холостом ходе ток через обмотки течёт разный, а значит, ёмкость нужно будет подбирать экспериментально, под конкретную нагрузку. Если ёмкость будет больше, чем нужно мотор будет перегреваться. Для приблизительного определения номиналов, исходя из мощности электромотора, служит эта таблица.
По напряжению конденсаторы должны быть больше минимум в 1,5 раза, иначе от скачков напряжения в момент включения и выключения они могут выйти из строя. Если проблематично достать металлобумажные конденсаторы нужной ёмкости некоторые применяют электролитические, спаянные по особой схеме с диодами. Но нужно соблюдать осторожность и закрыть их в корпус, чтобы в случае взрыва, электролит не попал в глаза. Также нужно учитывать, что соединяя схему, как показано на рисунке 5, емкость уменьшается вдвое. Нужно всё же понимать, что для работы мощных станков следует избегать замены металлобумажных конденсаторов электролитическими.
Как провести подключение электрического двигателя 380 вольт
КПД трёхфазных двигателей выше, чем у однофазных. Поэтому при наличии проведённой сети с напряжением 380 V целесообразней приобретать оборудование с 3-фазным двигателем и проводить подключение данного электродвигателя 380 вольт. Для его пуска не потребуется дополнительного оснащения двигателя, вращающееся магнитное поле создаётся в момент подключения к сети 380 Вольт.
Выбирая способ подключения двигателя нужно учитывать их особенности, которые сказываются на его работе. Так для плавного пуска необходимо применять подключение данного электродвигателя 380 – звездой, а для достижения максимальной мощности следует производить подключение треугольником, что повышает риск повреждения изоляции обмоток.
Перед тем как проводить подключение электродвигателя 380 ознакомьтесь с его паспортными данными и данными указанными на шильдике. Особое внимание нужно уделять при изучении данных двигателей изготовленных в западной Европе, у них рабочие напряжение 400/600 Вольт.
Как правило, на деле все 380 вольтовые отечественные электродвигатели подключаются звездой. Однако для использования максимальной мощности на различных производствах иногда прибегают к использованию метода звезда-треугольн ик.
Иногда внутри электродвигателя 380 уже смонтирована звезда. В таких электромоторах статор имеет 3 вывода, для их подключение достаточно соединить их с тремя фазами.
Обмотки нумеруются слева направо, фазы 1-2-3 соединяют с № 4,5,6.
Методом треугольника, обмотки стартера соединяют последовательно. На деле, просто соединяют начало каждой обмотки с концом предыдущей, а места соединения обмоток используют для подключения фаз питания.
Подключение данного электродвигателя 380 вольт – звезда–треугольн ик редкая, она позволяет осуществлять запуск в режиме звезды и переходить в режим подключения треугольник прямо во время рабочего процесса. Это позволяет получать мягкий старт электродвигателя и выжимать максимальную мощность. Недостаток – это очень сложный метод подключения.
Реализация данного метода требует 3 пускателя. П1 подключается к электропитанию и обмоткам статора. Их выводы подключаются к П2 и П3. Через пускатель П2 начало обмоток соединяется с остальными фазами по схеме треугольник. Во время включения П3 фазы замыкаются между собой, образуя подключение звездой.
Важно!!! Одновременное включение пускателе П2 и П3 недопустимо электродвигателя 380. Их одновременное включение произведет межфазное замыкание, что приведет к аварийному срабатыванию защитного автомата. Для предотвращения этой проблемы рекомендуется сделать электрическую блокировку этих пускателей, суть которой заключается в том, что при включении одного контактами будет размыкаться цепь управления другого.
Отключение осуществляется пускателе П1.
Довольно часто в промышленном и домашнем хозяйстве используются трехфазные асинхронные двигатели. Этот тип двигателей является достаточно распространенным, поэтому большинство привычных для нас устройств, работающих на двигательной тяге, работают именно на таких. Состоит данный двигатель всего из двух основных частей – подвижного ротора и статора (соответственно, неподвижного). В сердечнике статора укладываются обмотки под специальным угловым расстоянием, которое равно 120 электрическим градусам. Начала и концы этих обмоток выводятся в распределительную коробку, где закрепляются на специальных клеммах. Как правило, эти выводы обозначены буквой С – С1, С2 и до С6 соответственно. Обмотки могут, соединяются двумя типами электрических схем – «звезда» и «треугольник». В схеме звезда концы обмоток соединяются друг с другом, а начала обмоток подключаются к питающему напряжению. Схема треугольник заключается в последовательном соединении, то есть начало одной обмотки соединяется с концом каждой другой обмотки и так далее.
Так подключается трехфазный двигатель, согласно схеме треугольник
Внутренность распределительной коробки двигателя, с выставленным положением перемычек под соединение в треугольник
Обычно, в распределительной коробке, все выходы контактов и их клеммы располагаются в сдвинутом порядке напротив. То есть, напротив контакта С1 находиться С6, а напротив клеммы С2 располагается С4.
Вот по такой схеме располагаются контакты в распределительной коробке
Так подключается трехфазный двигатель, согласно схеме «звезда»
Вживую, распределительная коробка с подключением «звездой» выглядит таким вот образом
Подключая трехфазный двигатель, соответственно, к трехфазной сети, внутри обмоток статора в разные моменты времени начинает протекать электрический ток, который в свою очередь создает вращающее магнитное поле. Это вращающее магнитное поле посредством магнитной индукции приводит в движение ротор двигателя, вследствие чего он начинает вращаться. Если подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть, в машине не возникнет достаточного вращающего момента, и он попросту не включится.
Естественно, он не запустится, если его запускать напрямую. Но, существуют способы, при помощи которых подключение «трехфазника» в сеть все-таки возможно. Одним из самых простых является подключение фазосдвигающего конденсатора в качестве третьего контакта.
Вот так подключается трехфазный двигатель в домашних условиях (однофазной сети)
Трехфазный двигатель, работающий в однофазной сети, имеет практически ту же частоту вращения, что и при работе в трехфазной. Но, при таком подключении мощность асинхронного двигателя в значительной степени уменьшается. Это обуславливается недостаточной мощностью в самой сети (в сравнении с трехфазной). Чтоб сказать, насколько точно теряется мощность при однофазном подключении, необходимо знать схему подключении, условия работы асинхронного двигателя, а также величину емкости конденсатора. Но, в среднем каждый трехфазный двигатель, подключенный в однофазную сеть, может потерять до 30-ти и даже 50% собственной мощности.
Заметим, что далеко не все трехфазные двигатели могут вести себя нормально в однофазной сети. Поэтому, если вы подключили его, и уверены в правильности подключения, но при этом он напрочь отказывается работать, не переживайте. С большой долей вероятности это значит что, что-то не в порядке с самим двигателем. Конечно, преимущественное большинство должно работать нормально, не учитывая потерю мощности. Поэтому, самыми надежными в работе с однофазной сетью, показали себя асинхронные двигатели с индексами «А» и «АОЛ», «АО2» и «АПН». Все они имеют короткозамкнутый ротор.
Как правило, трехфазные асинхронные двигатели имеют две категории по номинальному напряжению – это работа в сетях 220/127В и 380/220В. Двигатели на более низком напряжении используются при малых мощностях, поэтому распространение у них небольшое. Таким образом, именно категория 380/220В является более распространенной. Напряжение в 380В используется при соединении в «звезду», соответственно напряжение 220В используется при схеме «треугольник». В паспорте двигателя и на его бирке, обычно указывают все основные рабочие характеристики и величины, среди которых рабочее напряжение, частота сети, коэффициент мощности, а также приведены условными рисунками схема соединения обмоток и какая существует возможность ее изменения.
Так выглядят бирки на корпусах трехфазных электродвигателей
На рисунке «А» бирка свидетельствует о том, что обмотки могут соединяться в обе схемы, как говорилось выше. То есть, можно подключить как «треугольник» на напряжение 220В, так и «звезду» на 380В. Отметим, что подключая такой двигатель в однофазную сеть, используйте схему соединения «треугольник», так как при соединении в «звезду» потеря мощности будет в значительной степени выше.
На рисунке «Б» бирка говорит о том, что в двигателе применяется схема соединения «звезда». При этом ответствует возможность включение схемы «треугольник». Если вы видите такой значок, то знайте, что в распределительной коробке иметься лишь три вывода. Поэтому, чтоб выполнить соединение «треугольник», нужно будет проникнуть внутрь двигателя, найти и вывести остальные концы наружу. Сделать это не так уж просто, поэтому будьте предельно внимательными.
Важный момент! Если на бирке двигателя указано рабочее напряжение в виде 220/127В знайте, что при подключении к однофазной сети на рабочее напряжение 220В его можно лишь со схемой «звезда» и никак больше. При попытке подключить двигатель со схемой «треугольник» в сеть 220В, он попросту сгорит.
Как разобраться в началах и концах обмоток?
Одной из самых запутанных сложностей, при подключении трехфазного двигателя в бытовую сеть является неразбериха, возникающая с проводами, которые выходят в распределительную коробку. Более того, в некоторых случаях коробка может отсутствовать, и вам самостоятельно придется разбираться, где и какой провод.
Наиболее простым случаем является тот, в котором обмотки соединены в схему «треугольника» при рабочем напряжении двигателя 380/220В. Так, необходимо лишь подключить токопроводящие провода из сети, подсоединив рабочий и пусковой конденсаторы в распределительной коробке к клеммам, согласно пусковой схеме. Когда схема соединения двигателя замкнута на «звезду», но при этом есть возможность сделать переключение ее на «треугольник», необходимо воспользоваться этим, изменив схему используя контактные перемычки.
Теперь, что же касается определения начала и концов всех обмоток. Довольно трудно, когда в распределительной коробке попросту торчат 6 проводов без каких-либо обозначений. В таком случае сложно понять, какой из проводов обмоток является началом, а какой же все-таки концом. Поэтому придется несколько поднапрячься и решить эту задачу. Прежде чем производить какие-либо действия с двигателем, загляните в Интернет, указав марку двигателя. Быть может, в сети имеются какие-то документы, способны расшифровать имеющуюся проводку. Но, если никакой полезной информации так и не нашлось, действуем следующим образом
Определяем пары проводов, которые причастны к одной и той же обмотке;
И определяем, какой из выводов является началом, а какой концом.
Определение пар проводов производится «прозвонкой» при помощи тестера (устанавливается режим замера сопротивление). Если такого прибора под рукой нет, можно воспользоваться «дедовским» способом, и определить принадлежность концов обмоток с помощью лампочки и батарейки. Если же лампочка загорается (или прибор показывает наличие сопротивления), это значит, что два провода принадлежат одной и той же обмотке. Таким образом, определяются и остальные пары выводов обмоток (на рисунке ниже это показано на схеме).
Во второй задаче предстоит узнать, какой из выводов является началом, а который концом. Для этого нам потребуется взять батарейку и стрелочный вольтметр (электронный прибор для этого не подойдет). И затем, определяем начала и концы обмоток согласно схеме, приведенной ниже.
Итак, батарейка подключается к концам одной обмотки (пусть это будет А , как на рисунке), а к концам обмотки В подключим имеющийся вольтметр. При разрыве контактов проводом батарейки на обмотке А , стрелка вольтметра на В , должна отклониться в какую-либо из сторон. Запомните в какую, и проделайте то же действие на обмотке С , подключив к ней вольтметр. Теперь, добейтесь того чтоб стрелка вольтметра на обмотке С отклонялась в ту же сторону, что и на обмотке В . Это можно достичь путем изменения полярности (сменой концов С1 и С2 ). Аналогичным образом проверяется обмотка А . Тогда, батарейка будет подключена к С или В , а вольтметр, соответственно к А .
Таким образом, после «прозвонки» всех обмоток, вы должны получить некоторую закономерность. Разрывая контакты батарейки на какой-либо обмотке, остальные две должны показать отклонение стрелки вольтметра в одну и ту же сторону (это свидетельствует об одинаковой полярности). После чего, остается сделать отметки на выводах (начал) с одной стороны (А1, В1 и С1), и выводы (концы) с другой стороны А2, В2 и С2. На завершающем этапе, соединить концы в соответствующие схемы «звезда» или «треугольник».
Как извлечь недостающие концы обмотки?
Данный случай является, пожалуй, одним из самых трудных. Так, двигатель, соединенный в «звезду» не переключается в «треугольник». На практике же, открыв распределительную коробку, вы увидите лишь три вывода (С1, С2 и С3). Остальные три (С4, С5 иС6) придется доставать изнутри двигателя. На рисунке ниже наглядно показан именно такой случай.
Бирка электродвигателя с рассматриваемым случаем
А так будет выглядеть внутренность клеммной коробки
Во-первых, необходимо разобрать двигатель, чтоб получился свободный доступ к статору. Для этого нужно снять торцевую крышку двигателя, удерживающуюся на болтах, и извлечь его подвижную часть – ротор. Теперь, нужно отыскать место спайки остальных концов обмоток, и очистить его от изоляции. После, разъединить концы выводов и припаять к ним, заранее подготовленные, многожильные провода в гибкой изоляции. Место пайки изолировать дополнительно, и закрепить провода крепкой нитью на обмотках статора. В конечном итоге, дополнительно припаянные провода выводятся в распределительную коробку.
Теперь, нужно определить начала и концы обмоток вышеупомянутым способом, и обозначить все имеющиеся выводы С1, С2 и так далее. После идентификации всех проводов, можно смело выполнить соединение по схеме «треугольник». Отметим, что такие действия требуют определенного опыта и навыков. На словах, в этом нет ничего сложного, но на самом деле в спайках проводов внутри статора можно запутаться, и замкнуть обмотки накоротко (к примеру). Поэтому, если нет особой потребности в соединении треугольником, лучше оставить соединение как есть, то есть «звездой».
Статор трехфазного электродвигателя
Припайка дополнительных проводов
В такой способ провода крепко прикручиваются
Вывод проводников в распределительную коробку
Соединение проводников в схему «треугольник»
Схемы, которые используются при подключении трехфазного двигателя в бытовую сеть
Схема «треугольник».
Данная схема, является наиболее целесообразной и подходящей для бытовой сети, поскольку выходная мощность трехфазного двигателя в данном случае будет несколько большей, чем при других схемах. Так, мощность «треугольного» соединения может составлять 70% от ном. мощности двигателя. В распределительной коробке это выглядит следующим образом: два контакта подсоединяются в сеть, а третий подключается на рабочий конденсатор Ср, затем к любому из контактов сети.
Вот так изображается схема на бумаге
А таким образом это выглядит на практике
Осуществление пуска
Запуск трехфазного двигателя на холостом ходу возможно с использованием рабочего конденсатора. Но, в случае, если на нем будет хоть незначительная нагрузка, он может, не запустится, или же включиться и работать на малых, недостаточных оборотах. Поэтому, в таких случаях используется дополнительное оборудование, а именно пусковой конденсатор Сп. Расчеты по определения необходимой емкости конденсатора вы можете найти ниже. Для справки, такие конденсаторы (в других случаях это может быть группа конденсаторов), служат лишь для пуска двигателя. Следовательно, их время работы очень малое – как правило, миллисекунды, но может доходить и до 2х секунд. За такой короткий промежуток двигатель должен успеть набрать необходимую мощность.
Схема с пусковым конденсатором Сп
Для более удобного эксплуатирования двигателя, в схему пуска и работы можно добавить выключатель. Работает он по простому принципу, в котором одна пара контактов замыкается при нажатии на кнопку «Пуск». В таком режиме работает вся схема до тех самых пор, пока не нажмут кнопку «Стоп» и контакты разомкнутся.
Выключатель, сделанный в СССР
Применение реверса
Вращение ротора в ту или иную сторону зависит от того, к какой фазе подключена третья обмотка.
Реверсивная схема
Поэтому, подсоединив к третьей обмотке дополнительный конденсатор с переключателем (тумблером), который подключается к контактам первой и второй обмотки, мы сможем менять направление вращения ротора трехфазного электродвигателя. Ниже, наглядно продемонстрирована схема с применением всех трех вышеупомянутых способов, которая поможет сделать более удобным работу с трехфазным двигателем.
Включение со схемой «звезда»
Данная схема используется при подключении «трехфазников» в бытовую сеть, если их обмотки работают на напряжении 220/127В.
Подключение трехфазного электродвигателя «звездой»
Расчет необходимых емкостей конденсаторов. Итак, расчет емкости рабочих конденсаторов производится, исходи из схемы подключения двигателя и множества других параметров. В случае с соединением в «звезду» расчет проводится следующим образом:
Ср=2800∙ I/U;
Соединяя обмотки треугольником, рабочую емкость рассчитывайте так:
Cp=4800∙I/U;
Здесь, рабочая емкость конденсатора обозначается Ср и измеряется в мкФ, а I и U – ток и напряжение соответственно. При этом U =220В, а то рассчитываем по выражению:
I =P/(1,73∙U∙n∙cosϕ );
P – обозначает мощность двигателя;
N – КПД «трехфазника»;
Cosϕ – коэффициент мощности;
1,73 – показывает отношение между линейным и фазным током.
Величины КПД и коэффициента мощности можно посмотреть на бирке электродвигателя. Как правило, эти величины примерно колеблются в пределах 0,8-0,9.
Практика показывает, что величина емкости рабочих конденсаторов может рассчитываться по уравнению C =70∙ P н ; где в качестве Рн выступает номинальная мощность. Эта формула сообразна при подключении обмоток на «треугольник», и согласно ей, для каждых 100 Вт потребуется порядка 7 мкФ емкости. От того, насколько правильно подобран конденсатор, зависит стабильная работа электродвигателя. В случае если емкость подобрана несколько выше, чем нужно, двигатель будет испытывать перегрев. Если же пусковая емкость оказалась меньше чем это необходимо, мощность двигателя будет несколько заниженной. Конденсаторы можно выбирать методом подбора. Так, начиная с конденсаторов малой емкости, переходите к более мощным до оптимального выбора. Если же существует возможность измерить ток в сети и на рабочем конденсаторе, то есть вероятность подобрать наиболее точный конденсатор. Проводить данный замер нужно в рабочем режиме двигателя.
Пусковая емкость рассчитывается исходя из требования по созданию достаточного пускового момента. Не стоит путать емкость пускового конденсатора, с величиной пусковой емкости. К примеру, на схемах выше, пусковая емкость является суммой двух емкостей Ср и Сп.
Если же электродвигатель будет использоваться на холостом ходу, то за пусковую емкость можно принять рабочую, притом, что пусковой конденсатор уже не потребуется. В таких случаях схема во многом упрощается и удешевляется. Такие меры помогут отключить нагрузку, с возможностью быстрого и удобного изменения положения двигателя, к примеру, для ослабления ременной передачи, или же сделать прижимной ролик для нее.
Пример клиноременной передачи мотоблока
Запуск двигателя требует дополнительную емкость Сп, которая требуется только на пуск. Если же увеличить отключаемую емкость, это приведет к увеличению пускового момента, и при каком-то значении пусковой момент достигнет пикового значения. Но, с дальнейшим увеличением емкости пусковой момент будет лишь падать, и это нужно учесть.
Исходя из всех расчетов и условий запуска электродвигателя под нагрузкой, которая близка к номинальной, величина пусковой емкости должна превышать рабочую в 2 а то и 3 раз. К примеру, если емкость на рабочем конденсаторе равна 80 мкФ, то у пускового конденсатора эта емкость будет иметь 80-160 мкФ. Это в сумме даст пусковую емкость (которая как говорилось, является сумой Ср и Сп) в 160-240 мкФ. Однако, если же нагрузка во время запуска незначительна, емкость пускового конденсатора будет несколько меньшей, а то и вовсе отсутствовать. Конденсаторы, работающие на запуск двигателя, на самом деле работают миллисекунды, поэтому они долго эксплуатируются, и, как правило, вполне хватает бюджетных моделей.
Куда лучшим вариантом является применение не одного конденсатора, а группы, объединенной в конденсаторный мост. Это более удобно в том плане, что подключив группу, можно более точно настроить необходимую емкость, отключая или подключая конденсаторы. Мелкие конденсаторы, образующие мост, подключаются параллельно потому, что при таком соединении емкости слаживаются: Собщ=С 1 +С 2 +С 3 +…+С n .
Так выглядит параллельное соединение
В роли рабочих конденсаторов служат металлизированные бумажные, а также отлично подходят пленочные конденсаторы типа МБГО, К78-17, БГТ и т.д. Напряжение по допустимой величине должно превышать при работе электродвигателя напряжение сети не менее, чем в 1,5-2 раза.
Таким образом, подключение трехфазного двигателя к однофазной сети требует тщательного математического анализа и некоторого опыта работы с электротехническим оборудованием.
Еще кое-что об электрике:
