Как подключить трехфазный асинхронный двигатель на 220 вольт

Содержание

Нередко в домашнем хозяйстве либо при проведении ремонтных работ возникает необходимость подключения трехфазного электродвигателя в сеть 220 вольт. Наиболее часто в руках пользователей оказываются самые распространенные на сегодняшний день асинхронные устройства, обладающие отличными техническими характеристиками и высокой мощностью. Как подключить трехфазный двигатель к сети 220 вольт и на что обратить внимание при сборке работоспособной схемы, рассмотрим в данной статье.

Асинхронный электродвигатель является техническим устройством, работающим с использованием принципа преобразования электрической энергии переменного тока в механическую. Понятие «асинхронный» можно расшифровать как «не одновременный». У асинхронного двигателя частота вращения магнитного поля статора всегда выше частоты вращения ротора. Питанием данное устройство обеспечивает сеть переменного тока 220 или 380 В.

Устройство асинхронного электродвигателя

Основными составляющими асинхронного электрического двигателя являются неподвижный статор и вращающийся ротор.

Статор имеет цилиндрическое исполнение, его сборка осуществляется с использованием стальных листов. В пазы сердечника укладываются обмотки, выполненные из специального провода. Оси последних сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. Концы обмоток могут соединяться разными способами.

Ротор асинхронного электродвигателя может быть либо короткозамкнутым, либо фазным:

Первый вариант представляет собой сердечник, изготовленный из листов стали. Его пазы заливаются расплавленным алюминием или медью (в мощных устройствах). Собранный узел конструктивно представляет собой набор стержней с короткозамкнутыми торцевыми кольцами. Такая конструкция носит название «беличья клетка» и является замкнутой накоротко системой обмоток.
Фазный ротор оснащается трехфазной обмоткой, аналогичной по исполнению обмотке статора. Как правило, выводы в фазных роторах соединяются так называемой «звездой».

Что такое трехфазный ток

Трехфазная система переменного тока в настоящее время получила наиболее широкое распространение. Данная система представляет собой три электрических цепи, в которых действуют переменные электродвижущие силы одинаковой частоты. Их значения сдвинуты по фазе относительно друг друга на 1/3 периода.

В отдельности каждая цепь носит название фазы, система из трех сдвинутых по фазе переменных токов считается системой трехфазного тока.

Как работает трехфазный двигатель асинхронного типа

При подаче на обмотку статора напряжения в каждой фазе формируется магнитный поток, меняющийся с частотой подаваемого тока. Эти движущиеся магнитные поля сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. Результирующий (общий) поток магнитного поля является вращающимся.

При подаче напряжения на обмотки в проводниках мотора возникает электродвижущая сила, на двигателе создается пусковой момент, который поворачивает ротор в направлении движения магнитного поля статора. В процессе работы возникает так называемое скольжение, способствующее стабильному функционированию устройства.

Как подключить асинхронный двигатель к 220 вольт

Варианты подключения обмоток асинхронных моторов

Трехфазная обмотка статора электрического двигателя может соединяться «звездой» или «треугольником». В случае с однофазным питанием используется второй вариант. Концы обмоток могут быть соединены как внутри мотора с выводом трех контактных проводов, так и снаружи с выводом шести проводов на распределительную коробку для их соединения в разных вариантах.

Как подключить трехфазный электромотор в сеть 220 В

Трехфазный асинхронный электродвигатель может быть подключен к бытовой электрической сети с напряжением 220 вольт с использованием специальных фазосдвигающих элементов — резисторов, дросселей или конденсаторов. При этом мотор может работать как в однофазном режиме с пусковой обмоткой либо как конденсаторное устройство с постоянно включенным в цепь рабочим конденсатором.

Сдвиг фаз с помощью конденсаторов

Прямое подключение трехфазного двигателя в электросеть 220 вольт не даст ожидаемого эффекта ввиду отсутствия возникновения в моторе необходимого пускового вращающего момента. Правильным решением является применение специальных пусковых устройств, создающих сдвиг фаз. Без данного условия электромотор не сможет запуститься и не будет способен в течение длительного времени стабильно функционировать под нагрузкой.

Одним из наиболее эффективных и доступных фазосдвигающих элементов является конденсатор. Данная радиотехническая деталь обеспечивает существенное снижение времени входа двигателя в рабочий режим (пусковой конденсатор) и оптимальную нагрузочную способность мотора (рабочий конденсатор).

Схемотехника подключения трехфазных двигателей к однофазной сети

Подключение «звездой» выполняется в соответствии с распространенной схемой соединения обмоток с использованием всех трех цепей. Фазы имеют общую точку (нейтраль).

Схема собирается после проверки полярности подключения обмоток статора внутри электромотора. Напряжение 220 вольт через автоматический выключатель подается на начала двух разных обмоток. К одной из них в разрыв врезаются конденсаторы — пусковой и рабочий. Ноль электросети подводится к третьему выводу.

Подключение «треугольником» повторяет алгоритм предыдущей схемы в части запуска, но отличается способом соединения обмоток статора. Данный вариант генерирует более высокие токи, поэтому рабочие конденсаторы здесь должны иметь большие номиналы.

Работа трехфазного электродвигателя в однофазном режиме: схемы подключения

При включении трехфазного электродвигателя в однофазную сеть возникает пульсирующее магнитное поле. Для старта двигателя нужен сдвиг фаз относительно друг друга не менее чем на 900. Для этого применяют резистивные, емкостные, индуктивные пусковые элементы, включаемые в цепь одной из обмоток. При этом схема трехфазного электродвигателя становится эквивалентной однофазной электрической машине.

В схеме с пусковым резистором сдвиг фаз достигается более медленным намагничиванием одной из обмоток. Такой способ имеет значительные недостатки: большие потери мощности на сопротивление и перегрев электродвигателя при длительной работе. Схемы с индуктивными пусковыми элементами также обладают недостатками.

На практике для включения трехфазных электрических машин в однофазную сеть пусковые резисторы и катушки практически не используют.

Самая распространенная схема – включение через конденсатор. Емкостные элементы гораздо компактнее резисторов, не обладают активным сопротивлением. К недостаткам конденсаторного пуска относят значительный нагрев двигателя при длительной работе и низкий пусковой момент.

Для оборудования, которое запускается под нагрузкой и предназначено для длительной работы, например бетономешалки, применяют схему с 2 конденсаторами. При пуске оба емкостных элемента включены цепь, после разгона двигателя пусковой конденсатор отключается. Это позволяет устранить недостатки схемы с конденсаторным сдвигом фаз.

Емкость рабочего конденсатора для схемы включения «звезда» определяется исходя из выражения: Cр=2800 хP/(√3хU²х η х cosϕ). Параметры емкостного элемента при соединении в «треугольник» – по формуле Cр=4800 х P/(√3 х U² х η х cosϕ).

Конденсатор можно выбрать из расчета 70 микрофарад на 1 киловатт мощности двигателя. Емкость пускового конденсатора рассчитывается как Cп=2,5 х Cр.

При выборе схемы подключения, нужно учесть параметры двигателя. Если на табличке указаны значения 380/220 В, для включения в сеть 220 В обмотки соединять нужно только «треугольником». Если указано значение только 380 В, нужно разобрать двигатель, найти точку соединения обмоток и вывести все выводы на клеммник.

Для подключения электродвигателей применяют металлобумажные и электролитические конденсаторы. Первые рассчитаны на длительную работу, хорошо выдерживают коммутационные перенапряжения. К недостаткам металлобумажных конденсаторов относится небольшая емкость. Для запуска электродвигателя необходимо параллельно подключить несколько элементов в одну конденсаторную батарею.

Электролитические конденсаторы компакты и обладают значительной емкостью. При выборе устройств необходимо обратить внимание на номинальное напряжение. Для электродвигателей в сети 220 В применяют элементы не менее чем на 400-450 В. При коммутациях возникают импульсные броски, при заниженном напряжении, емкостные элементы быстро выходят из строя. Целесообразно использовать специальные конденсаторы для электродвигателей.

Работа трехфазного двигателя от однофазной сети имеет ряд недостатков. Потери мощности составляют 30-40%, то есть мощность электрической машины в таком режиме равна 60-70% от номинального значения, указанного производителем. При этом также наблюдается повышенный шум при работе, избыточный нагрев обмоток.

Подключение 3 фазного двигателя в однофазную сеть через частотный преобразователь

Преобразователи частоты (ПЧ) – устройства для управления электродвигателей переменного тока. Оборудование позволяет регулировать скорость вращения и момент на валу изменением частоты питающего напряжения. Однофазные ПЧ могут применяться для включения трехфазных двигателей к сети 220 В.

Оборудование создает симметричные токи во всех трех фазах и позволяет устранить такие недостатки пуска через конденсатор как:

Невысокий момент на валу при пуске.
Повышенный нагрев обмоток.
Избыточный шум при работе.
Низкий к.п.д.

Для подключения к сети 220 В выбирают однофазный ПЧ. Включать трехфазное устройство в однофазную сеть запрещено. Запас мощности преобразователя частоты должен составлять не меньше 2 кВт. При работе 3 фазного двигателя в однофазной сети наблюдаются значительные броски напряжения и тока, при недостатке мощности преобразователя работа привода будет нестабильна. Защита будет отключать устройство и выдавать сообщения об ошибках.

Подключение осуществляется в следующем порядке:

Проверка состояния двигателя. При этом определяют плотное прилегание крышек корпуса, исправность подшипников. Желательно измерить сопротивление обмоток. На этом же этапе определяют концы и начала обмоток статора.
Соединение обмоток по схеме «треугольник». Для подключения в однофазную сеть через ПЧ необходимо соединить обмотки так, чтобы межфазное напряжение составляло 220 В.
Подключение двигателя к частотному преобразователю. Для этого применяют экранированные кабели, рекомендованной производителем марок, сечением, отвечающем мощности выбранного ПЧ. Подключение осуществляется через емкостные входы преобразователя, внешние конденсаторы при этом не нужны.

Далее выполняют первый пуск. В процессе выявляют и устраняют ошибки подключения и настройки, проверяют корректность работы привода в разных режимах.

Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220

Устройство асинхронного электродвигателя

Ротор асинхронного электродвигателя может быть либо короткозамкнутым, либо фазным:

Первый вариант представляет собой сердечник, изготовленный из листов стали. Его пазы заливаются расплавленным алюминием или медью (в мощных устройствах). Собранный узел конструктивно представляет собой набор стержней с короткозамкнутыми торцевыми кольцами. Такая конструкция носит название «беличья клетка» и является замкнутой накоротко системой обмоток.
Фазный ротор оснащается трехфазной обмоткой, аналогичной по исполнению обмотке статора. Как правило, выводы в фазных роторах соединяются так называемой «звездой».

Что такое трехфазный ток

Как работает трехфазный двигатель асинхронного типа

Варианты подключения обмоток асинхронных моторов

Как подключить трехфазный электромотор в сеть 220 В

Сдвиг фаз с помощью конденсаторов

Схемотехника подключения трехфазных двигателей к однофазной сети

Способы подключения на 220В

Чтобы подключить трёхфазный электродвигатель асинхронного типа к сети на 220 вольт, существует несколько проверенных способов:

С конденсатором.
Без конденсатора.
С реверсом.
Комбинированной схемой «звезда-треугольник».

Рассмотрим их более подробно.

Важно! При подключении электромотора на 380 вольт к сети 220 В нужно быть готовым к понижению его мощности до 70% от заводского значения. Однако в бытовых условиях это вполне приемлемо и никак не отразится на характеристиках в эксплуатации.

С конденсатором

Наиболее популярным и доступным способом инициации моторов на 380 вольт от сети 220 В является схема с применением конденсатора. Его роль сводится к созданию сдвига фаз в обмотках по отношению друг к другу, чтобы сформировать вращающееся магнитное поле. При наличии трёх фаз это явление происходит само собой – только одна не заставит вращать ротор. Поэтому оптимальным методом, как подключить электродвигатель с 4 проводами на одной фазе, является применение пусковой обмотки, помимо основной, в электромоторах на 220В.

Для модификации на 380 В возможно два варианта подключения с конденсатором:

С рабочим конденсатором Ср.
И параллельно подключёнными рабочим Ср и пусковым конденсатором Сп.

Во втором случае мотор запускается более плавно и безопасно. Модуль Сп включается на короткий промежуток времени и по мере достижения ротором необходимых оборотов отключается. Выбор варианта запуска во многом определяется степенью нагрузки ротора во время запуска. Так, если пуск происходит без усилия, применяется только Ср, а если под нагрузкой, без свободного вращения, обязательно наличие Сп.

Значение Сп должно быть в 2-3 раза выше Ср. При этом параметр Ср рассчитывается по соответствующей формуле, исходя из схемы соединения обмотки:

Где Iн – номинал электротока мотора, А.

Uс – напряжение источника тока, В.

Совет! Современные производители выпускают трёхфазные двигатели, адаптированные к работе от 220 В, оснащённые конденсаторами. Соединение выполнено по схеме «звезда». Главное их преимущество – плавный пуск и сохранение до 90 % мощности.

С реверсом

Нередко встаёт вопрос о том, как подключить электродвигатель с 380 на 220 вольт, чтобы изменить вращение ротора на прямо противоположное. Для этого нужно просто поменять фазу, подаваемую напрямую и через конденсатор поменять местами. В качестве примера:

Вращение по часовой стрелке:

Ноль на первом выводе.
Фаза от сети на втором.
Фаза через конденсатор на третьем.

Вращение против часовой стрелки:

Ноль на первом выводе.
Фаза от сети на третьем.
Фаза через конденсатор на втором.

Рекомендация! Для удобства быстрого и частого переключения направления вращения двигателя применяется пакетник-переключатель однополюсного типа, работающий на два направления. В положении «0» мотор выключен, «1» – вращается в одном направлении, «2» – в противоположном.

Без конденсатора

Способ, как подключить электродвигатель на 380 В к сети на 220 вольт без использования конденсатора стал возможен благодаря наличию транзисторных или динисторных ключей. При этом в зависимости от количества оборотов в минуту применяются две различные схемы:

До 1,5 тыс. оборотов/мин –на треугольнике.
До 3 тыс. об/мин и нагрузке при запуске – на разомкнутой звезде.

Функционируют схемы по следующему алгоритму:

Напряжение подаётся на две точки ввода.
Подача тока на третий ввод осуществляется через R-C-цепь, задающую время.
Перемещением регулятора R1 и R2 задаётся интервал сдвига.
Динистор VS1 при наполнении конденсатора подаёт команду на открытие симистора VS2.

Особенность схемы на разомкнутой звезде в том, что неё включены пара замещающих конденсаторы электронных ключей.

«Звезда-треугольник»

Комбинированный способ, как подключить электродвигатель с 380 на 220 без потери мощности позволяет снизить нагрузку во время запуска. При этом схема основана на трёх пускателях:

К первому подсоединяется питающее напряжение.
Ко второму подключается обмотка.
Оставшиеся проводники соединяются со вторым и третьим пускателем.
После этого обмотка через второй пускатель объединяется с остальными фазами – по схеме «треугольника».
При подключении к фазе третьего пускателя оставшиеся выводы разъединяются, и схема работает уже по «звезде».

Одномоментный пуск второго и третьего пускателя недопустим – произойдёт короткое замыкание. Для предотвращения этого устанавливается специальный блокиратор.

Несколько полезных советов, как подключить электродвигатель с 3 проводами, чтобы избежать проблемы во время эксплуатации:

Перед началом работы мотор рекомендуется испытать на холостом ходу, если он функционирует исправно – затем под нагрузкой.
При сильном нагреве корпуса даже без нагрузки необходимо понизить ёмкость рабочего конденсатора.
Если после пуска мотор просто гудит, но не вращает вал, то можно задать ему старт вручную – крутанув вал. Далее можно повысить ёмкость пускового конденсатора.
При остановке двигателя под рабочей нагрузкой, следует повысить ёмкость рабочего конденсатора.

Полезная информация! Правильно рассчитать ёмкость конденсатора можно только с учётом номинала мощности мотора. При недогрузке возникнет перегрев и ёмкость нужно будет снижать.

Возможные схемы подключения обмоток электродвигателей

Асинхронные электродвигатели имеют три обмотки, каждая из которых имеет начало и конец и соответствует своей фазе. 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 – её конец, то есть обмотка U имеет два вывода: U1 и U2, обмотка V – V1 и V2, а обмотка W – W1 и W2.

Однако до сих пор ещё в эксплуатации находятся старые асинхронные двигатели, сделанные во времена СССР и имеющие старую советскую систему маркировки. В них начала обмоток обозначаются C1, C2, C3, а концы — C4, C5, C6. Значит, первая обмотка имеет выводы C1 и C4, вторая — C2 и C5, а третья — C3 и C6.

Обмотки трёхфазных электродвигателей можно подключать по двум различным схемам: звездой (Y) или треугольником (Δ).

Подключение электродвигателя по схеме звезда

Название схемы подключения обусловлено тем, что при соединении обмоток по данной схеме (см. рисунок справа), визуально это напоминает трёхлучевую звезду.

Как видно из схемы подключения электродвигателя, все три обмотки своим одним концом соединены вместе. При таком подключении (сеть 220/380 В), к каждой обмотке отдельно подходит напряжение 220 В, а к двум обмоткам, соединённым последовательно, – напряжение 380 В.

Основным преимуществом подключения электродвигателя по схеме звезда являются небольшие пусковые токи, так как напряжение питания 380 В (межфазное) потребляют сразу 2 обмотки, в отличие от схемы «треугольник». Но при таком подключении мощность питаемого электродвигателя ограничена (главным образом из экономических соображений): обычно по звезде включают относительно слабые электродвигатели.

Подключение электродвигателя по схеме треугольник

Название этой схемы также идёт от графического изображения (см. правый рисунок):

Как видно из схемы подключения электродвигателя – «треугольник», обмотки подключаются последовательно друг к другу: конец первой обмотки соединяется с началом второй и так далее.

То есть к каждой обмотке будет приложено напряжение 380 В (при использовании сети 220/380 В). В этом случае по обмоткам течёт больший ток, по треугольнику обычно включают двигатели большей мощности, чем при соединении по звезде (от 7,5 кВт и выше).

Подключение электродвигателя к трёхфазной сети на 380 В

Последовательность действий такова:

1. Для начала выясняем, на какое напряжение рассчитана наша сеть.
2. Далее смотрим на табличку, которая есть на электродвигателе, она может выглядеть так (звезда Y /треугольник Δ):

Двигатель для однофазной сети 220В
(~ 1, 220В)
Двигатель для трехфазной сети
220В/380В (220/380, Δ / Y)

Двигатель для трехфазной сети 380В
(~ 3, Y, 380В)
Двигатель для трехфазной сети
(380В / 660В (Δ / Y, 380В / 660В)

3. После идентификации параметров сети и параметров электрического подключения электродвигателя (звезда Y /треугольник Δ), переходим к физическому электрическому подключению электродвигателя.
4. Чтобы включить трёхфазный электродвигатель, нужно одновременно подать напряжение на все 3 фазы.
Достаточно частая причина выхода из строя электродвигателя – работа на двух фазах. Это может произойти из-за неисправного пускателя, или при перекосе фаз (когда напряжение в одной из фаз сильно меньше, чем в двух других).
Есть 2 способа подключения электродвигателя:
— использование автоматического выключателя или автомата защиты электродвигателя

Эти устройства при включении подают напряжение сразу на все 3 фазы. Мы рекомендуем ставить именно автомат защиты электродвигателя серии MS, так как его можно настроить в точности на рабочий ток электродвигателя, и он будет чутко отслеживать его повышение в случае перегрузки. Это устройство в момент пуска даёт возможность некоторое время работать на повышенном (пусковом) токе, не отключая двигатель.
Обычный же автомат защиты требуется ставить с превышением номинального тока электродвигателя, с учётом пускового тока (в 2-3 раза выше номинала).
Такой автомат может отключить двигатель только в случае КЗ или его заклинивания, что часто не обеспечивает нужной защиты.

— использование пускателя

Пускатель представляет собой электромеханический контактор, который замыкает каждую фазу с соответствующей обмоткой электродвигателя.
Привод механизма контактора осуществляется с помощью электромагнита (соленоида).

Устройство электромагнитного пускателя:

Магнитный пускатель устроен достаточно просто и состоит из следующих частей:

(1) Катушка электромагнита
(2) Пружина
(3) Подвижная рама с контактами (4) для подключения питания сети (или обмоток)
(5) Контакты неподвижные для подключения обмоток электродвигателя (сети питания).

При подаче питания на катушку, рама (3) с контактами (4) опускается и замыкает свои контакты на соответствующие неподвижные контакты (5).

Типовая схема подключения электродвигателя с использованием пускателя:

При выборе пускателя следует обращать внимание на напряжение питания катушки магнитного пускателя и покупать его в соответствии с возможностью подключения к конкретной сети (например, если у вас есть только 3 провода и сеть на 380 В, то катушку нужно брать на 380 В, если у вас сеть 220/380 В, то катушка может быть и на 220 В).

5. Проконтролировать, в правильную ли сторону крутится вал.
Если требуется изменить направление вращения вала электродвигателя, то нужно просто поменять местами любые 2 фазы. Это особенно важно при запитывании центробежных электронасосов, имеющих строго определённое направление вращения рабочего колеса

Как подключить поплавковый выключатель к трёхфазному насосу

Из всего вышеописанного становится понятно, что для управления трёхфазным электродвигателем насоса в автоматическом режиме с использованием поплавкового выключателя НЕЛЬЗЯ просто разрывать одну фазу, как это делается с монофазными двигателями в однофазной сети.

Самый простой способ – использовать для автоматизации магнитный пускатель.
В этом случае достаточно поплавковый выключатель встроить последовательно в цепь питания катушки пускателя. При замыкании цепи поплавком будет замыкаться цепь катушки пускателя, и включаться электродвигатель, при размыкании – будет отключаться питание электродвигателя.

Подключение электродвигателя к однофазной сети 220 В

Обычно для подключения к однофазной сети 220В используются специальные двигатели, предназначенные для подключения именно к такой сети, и вопросов с их питанием не возникает, т.к. для этого просто требуется вставить вилку (большинство бытовых насосов оснащены стандартной вилкой Шуко) в розетку

Иногда требуется подключение трехфазного электродвигателя к сети 220 В (если, например, нет возможности провести трехфазную сеть).

Максимально возможная мощность электродвигателя, который можно включить в однофазную сеть 220 В, составляет 2,2 кВт.

Самый простой способ – подключить электродвигатель через частотный преобразователь, рассчитанный на питание от сети 220 В.

Следует помнить, что частотный преобразователь на 220 В, выдает на выходе 3 фазы по 220 В. То есть подключить к нему можно только электродвигатель, который имеет напряжение питания на 220 В трёхфазной сети (обычно это двигатели с шестью контактами в распаячной коробке, обмотки которых можно подключить как по звезде, так и по треугольнику). В данном случае требуется подключение обмоток по треугольнику.

Возможно ещё более простое подключение трехфазного электродвигателя в сеть 220 В с использованием конденсатора, но такое подключение приведёт к потере мощности электродвигателя приблизительно на 30%. Третья обмотка запитывается через конденсатор от любой другой.

Данный тип подключения мы рассматривать не будем, так как нормально с насосами такой способ не работает (либо при старте двигатель не запускается, либо электродвигатель перегревается из-за снижения мощности).

Использование частотного преобразователя

В настоящее время достаточно активно все стали применять частотные преобразователи для управления частотой вращения (оборотами) электродвигателя.

Это позволяет не только экономить электроэнергию (например, при использовании частотного регулирования насосов для подачи воды), но и управлять подачей насосов объёмного типа, превращая их в дозировочные (любые насосы объёмного принципа действия).

Но очень часто при использовании частотных преобразователей не обращают внимания на некоторые нюансы их применения:

— регулировка частоты, без доработки электродвигателя, возможна в пределах регулировки частоты +/- 30% от рабочей (50 Гц),
— при увеличении частоты вращения более 65 Гц требуется замена подшипников на усиленные (сейчас с помощью ЧП возможно поднять частоту тока до 400 Гц, обычные подшипники просто разваливаются на таких скоростях),
— при уменьшении частоты вращения встроенный вентилятор электродвигателя начинает работать неэффективно, что приводит к перегреву обмоток.

Из-за того, что не обращают внимания при проектировании установок на такие «мелочи», очень часто электродвигатели выходят из строя.

Для работы на низкой частоте ОБЯЗАТЕЛЬНО требуется установка дополнительного вентилятора принудительного охлаждения электродвигателя.

Вместо крышки вентилятора устанавливается вентилятор принудительного охлаждения (см. фото). В этом случае, даже при снижении оборотов вала основного двигателя,
дополнительный вентилятор обеспечит надёжное охлаждение электродвигателя.

Мы имеем большой опыт модернизации электродвигателей для работы на низкой частоте.
На фото можно видеть винтовые насосы с дополнительными вентиляторами на электродвигателях.

Данные насосы используются в качестве дозирующих насосов на пищевом производстве.

Надеемся, что данная статья поможет вам правильно подключить электродвигатель к сети самостоятельно (ну или хотя бы понять, что перед вами не электрик, а «специалист широкого профиля»).

Использование электролитических конденсаторов в схемах запуска электродвигателей.

При включении трехфазных асинхронных электродвигателей в однофазную сеть, как правило, используют обычные бумажные конденсаторы. Практика показала, что вместо громоздких бумажных конденсаторов можно использовать оксидные (электролитические) конденсаторы, которые имеют меньшие габариты и более доступны в плане покупки. Схема эквивалентной замены обычного бумажного дана на рис. 6

Положительная полуволна переменного тока проходит через цепочку VD1, С2, а отрицательная VD2, С2. Исходя из этого можно использовать оксидные конденсаторы с допустимым напряжением в два раза меньшим, чем для обычных конденсаторов той же емкости. Например, если в схеме для однофазно сети напряжением 220 В используется бумажный конденсатор на напряжение 400 В, то при его замене, по вышеприведенной схеме, можно использовать электролитический конденсатор на напряжение 200 В. В приведенной схеме емкости обоих конденсаторов одинаковы и выбираются аналогично методике выбора бумажных конденсаторов для пускового устройства.

2.1. Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть с использованием электролитических конденсаторов.

Схема включения трехфазного двигателя в однофазную сеть с использованием электролитических конденсаторов приведена на рис.7.

В приведенной схеме, SA1 — переключатель направления вращения двигателя, SB1 — кнопка разгона двигателя, электролитические конденсаторы С1 и С3 используются для пуска двигателя, С2 и С4 — во время работы.

Подбор электролитических конденсаторов в схеме рис. 7 лучше производить с помощью токоизмерительных клещей. Измеряют токи в точках А, В, С и добивается равенства токов в этих точках путем ступенчатого подбора емкостей конденсаторов. Замеры проводят при нагруженном двигателе в том режиме, в котором предполагается его эксплуатация. Диоды VD1 и VD2 для сети 220 В выбираются с обратным максимально допустимым напряжением не менее 300 В. Максимальный прямой ток диода зависит от мощности двигателя. Для электродвигателей мощностью до 1 кВт подойдут диоды Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247 с прямым током 10 А. При большей мощности двигателя от 1 кВт до 2 кВт нужно взять более мощные диоды с соответствующим прямым током, или поставить несколько менее мощных диодов параллельно, установив их на радиаторы.

Следует обратить ВНИМАНИЕ на то, что при перегрузке диода может произойти его пробой и через электролитический конденсатор потечет переменный ток, что может привести к его нагреву и взрыву.

Включение мощных трехфазных двигателей в однофазную сеть.

Конденсаторная схема включения трехфазных двигателей в однофазную сеть позволяет получить от двигателя не более 60% от номинальной мощности, в то время как предел мощности эликтрифицированного устройства ограничивается 1,2 кВт. Этого явно недостаточно для работы электрорубанка или электропилы, которые должны иметь мощность 1,5. 2 кВт. Проблема в данном случае может быть решена использованием электродвигателя большей мощности, например, с мощностью 3. 4 кВт. Такого типа двигатели рассчитаны на напряжение 380 В, их обмотки соединены «звездой» и в клеммной коробке содержится всего 3 вывода. Включение такого двигателя в сеть 220 В приводит к снижению номинальной мощности двигателя в 3 раза и на 40 % при работе в однофазной сети. Такое снижение мощности делает двигатель непригодным для работы, но может быть использовано для раскрутки ротора вхолостую или с минимальной нагрузкой. Практика показывает, что большая часть электродвигателей уверенно разгоняется до номинальных оборотов, и в этом случае пусковые токи не превышают 20 А.

3.1. Доработка трехфазного двигателя.

Наиболее просто можно осуществить перевод мощного трехфазного двигателя в рабочий режим, если переделать его на однофазный режим работы, получая при этом 50 % номинальной мощности. Переключение двигателя в однофазный режим требует небольшой его доработки. Вскрывают клеммную коробку и определяют, с какой стороны крышки корпуса двигателя подходят выводы обмоток. Отворачивают болты крепления крышки и вынимают ее из корпуса двигателя. Находят место соединения трех обмоток в общую точку и подпаивают к общей точке дополнительный проводник с сечением, соответствующим сечению провода обмотки. Скрутку с подпаянным проводником изолируют изолентой или поливинилхлоридной трубкой, а дополнительный вывод протягивают в клеммную коробку. После этого крышку корпуса устанавливают на место.

Схема коммутации электродвигателя в этом случае будет иметь вид, показанный на рис. 8.

Рис. 8 Принципиальная схема коммутации обмоток трехфазного электродвигателя для включения в однофазную сеть.

Во время разгона двигателя используется соединение обмоток «звездой» с подключением фазосдвигающего конденсатора Сп. В рабочем режиме в сеть остается включенной только одна обмотка, и вращение ротора поддерживается пульсирующим магнитным полем. После переключения обмоток конденсатор Сп разряжается через резистор Rр. Работа представленной схемы была опробована с двигателем типа АИР-100S2Y3 (4 кВт, 2800 об/мин), установленном на самодельном деревообрабатывающем станке и показала свою эффективность.

3.1.1. Детали.

В схеме коммутации обмоток электродвигателя, в качестве коммутационного устройства SA1 следует использовать пакетный переключатель на рабочий ток не менее 16 А, например, переключатель типа ПП2-25/Н3 (двухполюсный с нейтралью, на ток 25 А). Переключатель SA2 может быть любого типа, но на ток не менее 16 А. Если реверс двигателя не требуется, то этот переключатель SA2 можно исключить из схемы.

Недостатком предложенной схемы включения мощного трехфазного электродвигателя в однофазную сеть можно считать чувствительность двигателя к перегрузкам. Если нагрузка на валу достигнет половины мощности двигателя, то может произойти снижение скорости вращения вала вплоть до полной его остановки. В этом случае снимается нагрузка с вала двигателя. Переключатель переводится сначала в положение «Разгон», а потом в положение «Работа» и продолжают дальнейшую работу.

Для того, чтобы улучшить пусковые характеристики двигателей кроме пускового и рабочего конденсатора можно использовать еще и индуктивность, что улучшает равномерность загрузки фаз. Обо всем этом написано в статье Устройства запуска трехфазного электродвигателя с малыми потерями мощности

При написании статьи использовалась часть материалов из книги Пестрикова В.М. «Домашний электрик и не только. «

Электрический двигатель в домашней сети

Обычное штатное напряжение домашней розетки 220 В. Оно считается однофазным, и на него рассчитаны все электрические бытовые приборы, начиная от телевизора и заканчивая последней моделью кофемолки.

А вот при необходимости включения трехфазного двигателя в однофазную сеть возникает несколько проблем. А именно:

без дополнительных устройств запуск невозможен;
при работе двигателя пропадает 30 – 40 % мощности. Это вынужденная потеря, так как в работе задействованы только две обмотки статора вместо трёх.

Всё-таки асинхронные трехфазные двигатели мощностью до 2,2 кВт с успехом подсоединяют к обычной домашней розетке. Для этого есть три проверенных способа.

Конденсаторное включение электродвигателя.
Резисторное включение.
Включение через частотный преобразователь.

Все три метода подключения имеют свои плюсы и минусы, поэтому выбирают наиболее удобный применительно к конкретным условиям. А также всё зависит от финансовых возможностей хозяина.

Конденсаторное включение

Это наиболее распространённый способ. И заключается в введении некоторого количества ёмкостей, чтобы произошёл сдвиг фазы третьей незадействованной обмотки статора. Это намного облегчает запуск мотора. О том, как подключить 3х фазный двигатель на 220 вольт, подробно видно на схеме. Здесь сразу представлены два вида соединений обмоток статора.

С1- С4, С2-С5, С3-С6 – обозначения обмоток статора;
Ср – рабочий конденсатор;
Сп – пусковой конденсатор;
КН — кнопка для запуска.

Конечно, если двигатель без применения конденсаторов хорошенько раскрутить вручную до 1 тыс. об/мин., а потом включить в сеть на 220 В, то, скорее всего, он будет работать. Но этим никто и никогда не занимался. Обычно искали или покупали ёмкости для запуска.

Ёмкость рабочего конденсатора рассчитывают по формуле С=67×Р, где Р – мощность двигателя в кВт, а С – ёмкость конденсатора в мкФ. На практике пользуются ещё более простой формулой – 7 мкФ на каждые 100 Вт мощности. Например, для мотора 2,2 кВт нужен конденсатор ёмкостью 154 мкФ. Конденсаторы таких больших ёмкостей встречаются довольно редко, поэтому их набирают несколько и соединяют параллельно. При этом необходимо учитывать напряжение, на которое они рассчитаны. Оно должно быть больше 220 вольт примерно в полтора раза.

Обычно используют конденсаторы таких типов, как БГТ, КБП, МБГЧ, МБГО и им подобные. Это наиболее безопасные бумажные ёмкости, способные выдерживать значительную перегрузку при запуске двигателя. К тому же они слабо подвержены нагреву. Но при отсутствии их применяют и электролитические конденсаторы. В таком случае корпуса этих ёмкостей соединяют и хорошенько изолируют, так как они после высыхания электролита способны взрываться при нагрузке. Правда, довольно редко.

При запуске двигателя мощностью до 2,2 кВт используют только рабочий конденсатор. Его вполне хватает, чтобы разогнать мотор до штатных оборотов. При большей же мощности необходимо применять и пусковой конденсатор. Его ёмкость больше рабочего в 2,5 – 3 раза, то есть, для мотора в 2,2 кВт это будет 300 – 450 мкФ. В качестве пусковых ёмкостей часто применяют именно электролитические, так как в этом случае они работают кратковременно и нужны только для запуска. После набора мотором своих полных оборотов пусковые конденсаторы отключают кнопкой КН, что показано на схеме.

Чтобы изменить направление вращения электродвигателя, необходимо сделать переключения. Для этого нужно обратиться к схеме, где обмотки соединены «звездой»:

вместо С1-С2 подключить в однофазную сеть С1-С3;
рабочий конденсатор Ср включить между С2 и С3;
кнопку с пусковым конденсатором тоже переключить на С2-С3.

В схеме соединения «треугольником» проводят аналогичные действия.

Существует специальная электрическая схема переключения вращения двигателя, которая на практике используется довольно редко. Обычно настраивают вращение в какую-нибудь одну сторону. Мотор нужен для привода конкретного устройства или агрегата, и чтобы поменять вращение рабочего органа, используют обыкновенный редуктор. Это можно увидеть на примере токарного или другого станка. В личном подсобном хозяйстве, например, для изменения хода ленты, где калибруют картофель, также употребляют редуктор. Это намного упрощает определённую задачу и обеспечивает хорошую технику безопасности.

Резисторное включение электродвигателя

При отсутствии конденсаторов для включения трехфазного мотора в однофазную сеть иногда используют резисторы. Это мощные керамические или стеклованные сопротивления. Вполне сгодится вольфрамовая проволока толщиной до 1 мм. При подключении её скручивают в пружину и укладывают в керамическую трубку.

Размер сопротивления вычисляется по формуле R = (0,87× U )/ I , где U – напряжение однофазной сети 220 В, а I – величина тока в амперах А.

Схема подключения с резисторами используется только для двигателей мощностью до 1 кВт, так как в сопротивлении происходит большая потеря энергии.

Через преобразователь частоты

Запуск 3-фазного мотора от сети на 220 В с помощью этого устройства сейчас является самым перспективным. Оттого оно употребляется в новейших проектах по управлению электроприводами. Дело в том, что при изменении напряжения и частоты сети меняется количество оборотов мотора, а в результате — и направление вращения.

Преобразователь представляет собой две электронные части, которые находятся в одном корпусе. Это управляющий модуль и силовой. Первый отвечает непосредственно за пуск и регулировки, а второй питает мотор электроэнергией.

Использование преобразователя для пуска трехфазного двигателя от домашней сети позволяет резко уменьшить пусковой ток и, следовательно, нагрузку. Практически пуск мотора можно производить постепенно, наращивая его обороты от 0 до 1000 – 1500 об/мин.

Пока такой прибор имеет очень высокую стоимость, что ограничивает его применение в домашнем хозяйстве. Кроме того, из-за плохих показателей качества самой электросети устройство постоянно находится в стадии усовершенствования. Это заставляет многих хозяев пользоваться старыми проверенными способами подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть.

Применение однофазных двигателей в быту

Кроме трехфазных моторов широкое распространение получили и однофазные асинхронные двигатели. Они повсюду применяются в мощных насосах, в стиральных машинах, в тепловых и вентиляционных системах, а также пользуются популярностью у частных предпринимателей, которые решили открыть собственную пилораму.

Такие двигатели включают в обычную сеть на 220 В. Внутри этих моторов находятся две обмотки – одна из них пусковая, а другая рабочая. При создании сдвига фаз между ними получается вращающееся магнитное поле – это основное условие для запуска этих двигателей. Сдвигают фазы, как и в случае с трехфазными моторами, путём добавления ёмкостей. Схема подключения однофазного двигателя очень похожа на схему с трехфазным мотором.

Расчёт конденсаторов производят по такой же формуле или учитывают, что на каждый киловатт мощности мотора нужно 75 мкФ ёмкости. Это для рабочего конденсатора, а для пускового — в три раза больше. Кроме того, конденсаторы должны выдерживать напряжение не менее 300 В. При малой мощности двигателя вполне обходятся одной рабочей ёмкостью.