Тонкости подключения трехфазного двигателя в сеть 220 Вольт

Подключение трехфазного двигателя в сеть 220 Вольт через конденсаторы

Трехфазный асинхронный двигатель можно подключить в сеть 220 Вольт практически без потери мощности, если использовать для подключения конденсатор. Именно конденсаторная емкость позволяет нивелировать падения мощности трехфазного двигателя в однофазной сети.

Асинхронные двигатели широко применяются в быту для самых различных целей. Кто-то делает из такого двигателя сверлильный станок, а кто-то самодельный рейсмус. Как бы там ни было, но для того, чтобы сделать станок, сначала нужно разобраться с подсоединением двигателя на 380 Вольт для работы в однофазной сети.

Подключение трехфазного двигателя через конденсаторы

Как было сказано выше, нивелировать падение мощности трехфазного двигателя в однофазной сети получится с помощью конденсаторов. Их для подключения асинхронного двигателя понадобится всего два — пусковой и рабочий конденсатор.

Пусковой конденсатор отвечает за пуск двигателя, а рабочий за его бесперебойную работу в момент вращения. Для расчета рабочего конденсатора достаточно знать лишь мощность двигателя в кВт. Затем можно воспользоваться следующим правилом: на 100 Вт мощности двигателя необходимо порядка 7 мкФ конденсаторной емкости.

Теперь что касается пускового конденсатора для подключения асинхронного двигателя. Пусковой конденсатор нужен только в том случае, если мощность трехфазного двигателя превышает 1 кВт. Если мощность меньше одного киловатта, то трехфазный двигатель можно подключать без пускового конденсатора.

Емкость пускового конденсатора должна быть в 2-3 раза больше емкости рабочего конденсатора.

Схема подключения двигателя и тип конденсаторов

Подключить трехфазный двигатель можно по схеме «звезда» или «треугольник». Для каждой из этих схем существуют свои формулы расчета конденсаторной емкости, но можно использовать и общую формулу, которая была приведена выше.

Теперь настало время поговорить про тип конденсаторов, которые можно использовать для подключения трехфазного двигателя в однофазной сети. Для пускового и рабочего конденсаторов рекомендуется использовать один и тот же тип.

Для этого подойдут бумажные конденсаторы типа: МБГО, МПГО, КБП или МБГП. Допускается использовать для подключения асинхронного двигателя и электролитические конденсаторы, но несколько по другой схеме. Здесь важно предусмотреть установку диодного моста и резисторов. В противном случае, электролитические конденсаторы могут взорваться.

Наилучшим типом конденсаторов для подключения асинхронного двигателя считаются полипропиленовые конденсаторы переменного тока. Это современные конденсаторы, предназначенные для рабочего напряжения 400-450 Вольт.

Каким должно быть рабочее напряжение конденсаторов для подключения двигателя на 380 Вольт

При этом чтобы конденсаторы не перегревались и не взорвались, в первую очередь, нужно учитывать именно их рабочее напряжение. Для подключения электродвигателя нужны такие конденсаторы, которые имеют рабочее напряжение выше на 1,15 чем напряжение в сети. Рекомендуется применять конденсаторы для подключения трехфазного двигателя, рабочее напряжение которых составляет не менее чем 300 Вольт.

Также, всегда нужно прибегать к характеристикам конденсаторов, поскольку все они разные. Например, при использовании бумажных конденсаторов нельзя забывать о том, что их рабочее напряжение делится примерно на два.

То есть, если на бумажном конденсаторе написано рабочее напряжение 200 Вольт, то при использовании в сети переменного тока, рабочее напряжение бумажного конденсатора будет соответствовать меньшему значению, примерно вполовину, а именно 100 Вольт.

Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220 В через конденсатор

Такая проблема зачастую встает перед теми, кто любит что-либо конструировать и собирать своими руками. Если речь идет о самодельном станке, агрегате или ином механизме для бытового применения, возникает вопрос – как приспособить электродвигатель, рассчитанный на 380/3ф, к работе от обычной розетки 220 В.

Что необходимо сделать (доработать), какие практикуются схемы его включения в однофазную сеть – эти и подобные вопросы станут темой нашего разговора.

Способы включения двигателя в сеть 220 В

Они определяются той схемой, по которой соединены обмотки.

«Звезда»

Такой электродвигатель менее эффективен при подключении к 220 В, так как данное соединение обмоток снижает мощность примерно на 60 – 65%. Но иногда выбора просто нет.

«Треугольник»

Для подключения к сети 220 лучше выбрать этот вариант. Мощность также будет утеряна, но не более чем наполовину.

Но соединение обмоток – это еще не все. Сколько конденсаторов придется включить в схему?

Один – если мощность электродвигателя не превышает 1 500 Вт.

Два – при Pдв ˃ 1,5 кВт.

Расчет номинала конденсаторов

Условные обозначения: Сп – пусковой, Ср – рабочий.

Существует несколько несложных формул, но они будут малополезны читателю. Уж поверьте на слово.

Во-первых, для производства вычислений нужно будет замерить силу тока в какой-либо обмотке электродвигателя, а для этого его придется сначала включить в сеть 3 ф, да к тому же использовать специальные клещи. А они есть не у всех, даже у электриков. Это касается тех движков, у которых надписи на шильдике стерты или отсутствует паспорт на изделие. Кстати, для самоделок в основном такие образцы и используются – категории б/у.

Читать еще: Vortex estina двигатель от чего

Во-вторых, и самое главное – автор на практике убедился, что даже предельно точный расчет не является гарантией корректной работы движка.

В-третьих, не все принимают во внимание, что расчеты делаются «под нагрузку». На холостом ходу двигатель начнет перегреваться. Это еще раз доказывает, что целесообразнее конденсаторы подбирать практически.

Что учесть?

Для тех, кто подзабыл школу – номиналы емкостей складываются при их параллельном включении. Последовательное дает сумму обратных величин, то есть 1/С. Это поможет подобрать оптимальное значение. «Фишка» в том, что промышленность выпускает конденсаторы, рассчитанные на определенную емкость, и найти именно тот, который требуется по результатам расчетов, вряд ли получится (проверено!). Вот и нужно быть готовым к тому, что придется экспериментировать.
Момент включения для электродвигателя – самый «трудный». Поэтому значение номинала конденсатора пускового (Сп) должно быть равно примерно трем рабочего (Ср). Иначе с запуском движка будут проблемы.

Особенности схем и их сборки

Как произвести подключение? Любой трехфазный электродвигатель имеет 3 провода, которые соединяются с его обмотками. Проводники могут просто торчать из корпуса или заводиться в клеммную коробку, которая на нем расположена. Это не важно. На схемах ясно показано, что с чем соединяется. Нюанс в том, что направление вращения ротора заранее угадать не получится. Если вал крутится не в ту сторону, достаточно поменять местами провода, присоединенные к емкости.
Кнопка «разгон». Она удерживается до тех пор, пока ротор не наберет номинальное число оборотов, то есть пока электродвигатель не выйдет на режим. Можно сделать и так, что она будет самоблокироваться, а потом автоматически размыкать контакты. Но это намного усложняет схему, поэтому приводить какие-либо чертежи автор не считает целесообразным. Кто с электротехникой на «ты», сам или сообразит, или найдет соответствующую информацию. Это же касается и организации реверсирования двигателя. Иногда нужно, чтобы его вал вращался или в одну, или в другую сторону. Решение – установка 3-х полюсного переключателя.
Изоляция выводов емкостей. Напряжение на них может достигать больших значений. Перед присоединением провода к конденсатору на проводник следует одеть кусочек трубки ПВХ соответствующего сечения (так называемый кембрик), а после фиксации и снижения температуры в рабочей зоне «насадить» его на место пайки.

Схема подключения и расчёт пускового конденсатора

Выход из строя конденсаторов в цепи компрессора кондиционеров случается не так уж и редко. А зачем вообще нужен конденсатор и для чего он там стоит?

Бытовые кондиционеры небольшой мощности в основном питаются от однофазной сети 220 В. Самые распространённые двигатели которые применяют в кондиционерах такой мощности- асинхронные со вспомогательной обмоткой, их называют двухфазные электродвигатели или конденсаторные.

В таких двигателях две обмотки намотаны так, что их магнитные полюсы расположены под углом 90 град. Эти обмотки отличаются друг от друга количеством витков и номинальными токами, ну соответственно и внутренним сопротивлением. Но при этом они рассчитаны так что при работе они имеют одинаковую мощность.

В цепь одной из этих обмоток, её производители обозначают как стартовую(пусковую), включают рабочий конденсатор, который постоянно находится в цепи. Этот конденсатор ещё называют фазосдвигающим, так как он сдвигает фазу и создаёт круговое вращающееся магнитное поле. Рабочая или основная обмотка подключена напрямую к сети.

Схема подключения пускового и рабочего конденсатора

Рабочий конденсатор постоянно включён в цепь обмотки через него протекает ток равный току в рабочей обмотке. Пусковой конденсатор подключается на время запуска компрессора — не более 3 секунд (в современных кондиционерах используется только рабочий конденсатор, пусковой не используется)

Расчёт ёмкости и напряжения рабочего конденсатора

Расчёт сводится к подбору такой емкости, чтобы при номинальной нагрузке было обеспечено круговое магнитное поле, так как при значении ниже или выше номинального магнитное поле изменяет форму на эллиптическое, а это ухудшает рабочие характеристки двигателя и снижает пусковой момент. В инженерных справочниках приведена формула для расчёта ёмкости конденсатора:

Ср= Isinφ/2πf U n 2

I и sinφ –ток и сдвиг фаз между напряжением и током в цепи при вращающемся магнтном поле без конденсатора

f- частота переменного тока

U – напряжение питания

n- коэффициент трансформации обмоток , определяется как соотношение витков обмоток с конденсатором и без него.

Напряжение на конденсаторе рассчитывается по формуле

Uc= U√(1+n 2 )

U_c -рабочее напряжение конденсатора

U — напряжение питания двигателя

n — коэффициент трансформации обмоток

Из формулы видно, что рабочее напряжение фазосдвигающего конденсатора выше напряжения питания двигателя.

В пособиях по расчёту приводят приближённое вычисление – 70-80 мкФ ёмкости конденсатора на 1 кВт мощности электродвигателя, а номинал напряжения конденсатора для сети 220 В обычно ставят — 450 В.

Также параллельно к рабочему конденсатору подключают пусковой конденсатор на время пуска, примерно на три секунды, после чего срабатывает реле и отключает пусковой конденсатор. В настоящее время в кондиционерах схемы с дополнительным пусковым конденсатором не применяют.

В более мощных кондиционерах используют компрессоры с трёхфазными асинхронными двигателями, пусковые и рабочие конденсаторы для таких двигателей не требуются.

Как подключить однофазный асинхронный двигатель через конденсатор?

На промышленных объектах особых проблем, как подключить электродвигатель, не испытывают, там подводится трехфазная сеть. Работают асинхронные электродвигатели с тремя подключенными обмотками, расположенными по периметру цилиндрического статора. На каждую обмотку подсоединяемого двигателя производятся включения отдельной фазы, схема подключения электродвигателя обеспечивает сдвиг фаз переменного тока, создает крутящий момент, и моторы успешно вращаются.

В случае с бытовыми условиями на жилых объектах в частных домах и квартирах трехфазных электрических линий нет, прокладываются однофазные сети, где напряжение 220 вольт. Поэтому однофазный асинхронный двигатель подключается по другой схеме, требуется устройство с пусковой обмоткой.

Конструкция и принцип работы

Подключают электродвигатель через конденсатор по причине, что одна обмотка на статоре электродвигателя на 220 В с переменным током создает магнитное поле, которое компенсирует свои импульсы за счет смены полярности с частотой 50 Гц. В этом случае движок гудит, ротор остается на месте. Для создания крутящего момента делают дополнительные подсоединения пусковых обмоток, где электрический сдвиг по фазе будет 90° по отношению к рабочей обмотке.

Не путайте геометрические понятия угла расположения с электрическим сдвигом фаз. В геометрическом измерении обмотки в статоре размещаются друг напротив друга.

Чтобы осуществить это технически, конструкция электромотора предусматривает большое количество механических деталей и составляющих электрической схемы:

статор с основной и дополнительной обмоткой пуска;
короткозамкнутый ротор;
борно с группой контактов на панели;
конденсаторы;
центробежный выключатель и многие другие элементы, показанные выше на рисунке.

Читать еще: Что такое двигатель мпа

Рассмотрим, как подключить однофазный двигатель. С целью смещения фаз последовательно в пусковую обмотку включается конденсатор, при подключении однофазного асинхронного электродвигателя круговое магнитное поле наводит в роторе токи. Совокупность силы полей и токов создают вращающий импульс, прилагаемый к ротору, он начинает вращаться.

Схемы подключения

Варианты подключения двигателя через конденсатор:

схема подключения однофазного двигателя с использованием пускового конденсатора;
подключение электродвигателя с использованием конденсатора в рабочем режиме;
подключение однофазного электродвигателя с пусковым и рабочим конденсаторами.

Все эти схемы успешно применяются при эксплуатации асинхронных однофазных двигателей. В каждом случае есть свои достоинства и недостатки, рассмотрим каждый вариант более подробно.

Схема с пусковым конденсатором

Идея заключается в том, что конденсатор включается в цепь только при пуске, используется пусковая кнопка, которая размыкает контакты после раскрутки ротора, по инерции он начинает вращаться. Магнитное поле основной обмотки поддерживает вращение длительное время. В качестве кратковременного переключателя ставят кнопки с группой контактов или реле.

Поскольку схема кратковременного подключения однофазного двигателя через конденсатор предусматривает кнопку на пружине, которая при отпускании размыкает контакты, это дает возможность экономить, провода пусковой обмотки делают тоньше. Чтобы исключить межвитковое короткое замыкание, используют термореле, которое при достижении критической температуры отключает дополнительную обмотку. В некоторых конструкциях ставят центробежный выключатель, который при достижении определенной скорости вращения размыкает контакты.

Схемы и конструкции регулировки скорости вращения и предотвращения перегрузок электродвигателя на автомате могут быть различны. Иногда центробежный выключатель устанавливается на валу ротора или на других элементах, вращающихся от него с прямым соединением, или через редуктор.

Под действием центробежных сил груз оттягивает пружины с контактной пластиной, при достижении установленной скорости вращения замыкает контакты, переключатель реле обесточивает двигатель или подает сигнал на другой механизм управления.

Бывают варианты, когда тепловое реле и центробежный выключатель устанавливаются в одной конструкции. В этом случае тепловое реле отключает двигатель при воздействии критической температуры или усилиями раздвигающегося груза центробежного выключателя.

В связи с особенностями характеристик асинхронного двигателя конденсатор в цепи дополнительной катушки искажает линии магнитного поля, от круглой формы до эллиптической, в результате этого потери мощности увеличиваются, снижается КПД. Пусковые характеристики остаются хорошие.

Схема с рабочим конденсатором

Отличие этой схемы в том, что конденсатор после пуска не отключается, и вторичная обмотка на протяжении всей работы импульсами своего магнитного поля раскручивает ротор. Мощность электродвигателя в этом случае значительно увеличивается, форму электромагнитного поля можно попытаться приблизить от эллиптической формы к круглой подбором емкости конденсатора. Но в этом случае момент пуска более продолжительный по времени, и пусковые токи больше. Сложность схемы заключается в том, что емкость конденсатора для выравнивания магнитного поля подбирается с учетом токовых нагрузок. Если они будут меняться, то и все параметры будут не постоянными, для стабильности формы линий магнитного поля можно установить несколько конденсаторов с различными емкостями. Если при изменении нагрузки включать соответствующую емкость, это улучшит рабочие характеристики, но существенно усложняет схему и процесс эксплуатации.

Комбинированная схема с двумя конденсаторами

Оптимальным вариантом для усреднения рабочих характеристик является схема с двумя конденсаторами — пусковым и рабочим.

Установка и подбор компонентов

Конденсаторы имеют немалые габариты, поэтому не всегда помещаются во внутреннюю часть борно (распределительная коробка на корпусе электродвигателя).

В зависимости от места установки и других условий эксплуатации конденсаторы могут располагаться на внешней стороне двигателя рядом с коробкой расключения. В некоторых случаях конденсаторы выносят в отдельный корпус, расположенный недалеко от электродвигателя.

Величину емкости конденсаторов в идеальном случае с постоянной токовой нагрузкой можно рассчитать, но в большинстве случаев нагрузка нестабильна, и методика расчетов сложная. Поэтому опытные электрики руководствуются статистикой и практическим опытом:

для конденсаторов рабочей схемы емкость выбирается 0,75 мкФ на 1 кВт мощности;
для пусковых конденсаторов 1,8–2 мкФ на кВт мощности, при этом надо учитывать скачки напряжения в период пуска и остановки — они колеблются в пределах 300–600 В. Поэтому по напряжению конденсатор должен быть как минимум 400 В.

Вообще при выборе схемы и конденсаторов на однофазный двигатель надо руководствоваться назначением двигателя и условиями эксплуатации. Когда нужно быстро раскрутить двигатель, используется схема с пусковым конденсатором. При необходимости иметь в процессе эксплуатации большую мощность и КПД применяют схему с рабочим конденсатором — обычно в однофазном конденсаторном двигателе для бытовых нужд небольшой мощности, в пределах 1 кВт.

0 0 голоса

Рейтинг статьи

Тонкости подключения трехфазного двигателя в сеть 220 Вольт