Как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети: пошаговая инструкция

Как правильно подключить трехфазный электродвигатель к однофазной сети 220 В. Какие схемы соединения обмоток использовать. Как рассчитать и подобрать конденсаторы для запуска и работы. Какие меры безопасности соблюдать при подключении.

Особенности подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Подключение трехфазного электродвигателя к однофазной сети 220 В — достаточно распространенная задача, особенно в бытовых условиях. Хотя это приводит к некоторому снижению мощности, такая схема вполне работоспособна при правильном подключении.

Основные особенности такого подключения:

• Необходимо использовать фазосдвигающий конденсатор для создания вращающегося магнитного поля
• Мощность двигателя снижается на 30-50% по сравнению с трехфазным включением
• Требуется правильный расчет и подбор рабочего и пускового конденсаторов
• Возможно использование схем соединения обмоток «звезда» или «треугольник»
• Схема «треугольник» обычно более эффективна и дает меньшие потери мощности

Выбор подходящего трехфазного электродвигателя

Для подключения к однофазной сети 220 В подходят не все трехфазные двигатели. Оптимальный выбор — это:

• Асинхронные электродвигатели серий А, АО2, АОЛ, АПН и аналогичные
• С рабочим напряжением 380/220 В («звезда»/»треугольник»)
• Мощностью не более 1-1,5 кВт

На шильдике двигателя должно быть указано напряжение 380/220 В. Это означает возможность переключения со схемы «звезда» на «треугольник».

Схемы соединения обмоток трехфазного двигателя

Существует два основных способа соединения обмоток трехфазного электродвигателя:

Схема «звезда»

• Начала обмоток соединяются в общую точку
• Концы обмоток подключаются к фазам сети
• Напряжение на обмотках в 1,73 раза меньше линейного

Схема «треугольник»

• Обмотки соединяются последовательно в замкнутый контур
• К точкам соединения обмоток подключаются фазы
• На обмотках действует полное линейное напряжение

Для работы от 220 В обычно используют схему «треугольник», дающую меньшие потери мощности.

Расчет и подбор конденсаторов для подключения

Для создания вращающегося магнитного поля при однофазном питании используются конденсаторы:

• Рабочий конденсатор — постоянно включен при работе двигателя
• Пусковой конденсатор — подключается кратковременно при запуске

Емкость рабочего конденсатора (в мкФ) можно рассчитать по формуле:

C = 70 * P

где P — мощность двигателя в кВт.

Емкость пускового конденсатора обычно в 2-3 раза больше рабочего.

Для двигателя мощностью 1 кВт потребуется:

• Рабочий конденсатор: 70 мкФ
• Пусковой конденсатор: 140-200 мкФ

Пошаговая инструкция по подключению

1. Снимите крышку клеммной коробки двигателя
2. Определите текущую схему соединения обмоток
3. При необходимости переключите обмотки на схему «треугольник»
4. Подключите два вывода обмоток к фазе и нулю сети 220 В
5. Третий вывод через конденсатор подключите к фазе или нулю
6. Установите пусковой конденсатор и кнопку пуска
7. Подключите заземление к корпусу двигателя
8. Проверьте все соединения и изолируйте их

Меры безопасности при подключении трехфазного двигателя

При работе с электродвигателем и сетью 220 В необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

• Отключите питание перед началом работ
• Используйте изолированный инструмент
• Проверяйте отсутствие напряжения мультиметром
• Не оставляйте оголенные провода
• Надежно изолируйте все соединения
• Обязательно заземлите корпус двигателя
• Не превышайте номинальную мощность двигателя

Соблюдение этих правил позволит безопасно подключить и эксплуатировать трехфазный двигатель от однофазной сети.

Возможные проблемы при подключении и их решение

При подключении трехфазного двигателя к однофазной сети могут возникнуть следующие проблемы:

• Двигатель не запускается — проверьте емкость и исправность пускового конденсатора
• Сильный нагрев — уменьшите рабочую емкость конденсатора
• Низкая мощность — увеличьте рабочую емкость в пределах расчетной
• Вибрация — проверьте балансировку ротора и крепление двигателя
• Гудение — проверьте затяжку резьбовых соединений

При правильном подборе конденсаторов и соблюдении схемы подключения большинство проблем можно устранить.

Преимущества и недостатки работы от однофазной сети

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети имеет свои плюсы и минусы:

Преимущества:

• Возможность использовать трехфазный двигатель там, где нет трехфазной сети
• Простота подключения
• Низкая стоимость переделки

Недостатки:

• Снижение мощности на 30-50%
• Повышенный нагрев двигателя
• Необходимость правильного расчета конденсаторов
• Возможные проблемы при пуске под нагрузкой

Тем не менее, при правильном подключении трехфазный двигатель может достаточно эффективно работать от однофазной сети 220 В.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Довольно часто возникает необходимость в нестандартном подключении какого-либо электроприбора, применительно к конкретным условиям. Среди возможных вариантов следует выделить подключение трехфазного двигателя к однофазной сети, широко применяемое в бытовых условиях. Данная схема вполне оправдывает себя, несмотря на некоторое снижение мощности подключаемого оборудования.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через конденсатор

Подключить трехфазный двигатель к сети с напряжением 220 вольт довольно просто. В стандартной ситуации, в каждой фазе имеется собственная синусоида. Между ними существует фазовый сдвиг, составляющий 120 градусов. За счет этого обеспечивается плавное вращение в статоре электромагнитного поля.

Каждая волна обладает амплитудой 220 вольт, что и дает возможность подключения трехфазного двигателя к обычной сети. Получение трех синусоид из одной фазы происходит с помощью обычного конденсатора, при условии соединения обмоток двигателя треугольником. Объединенные в единое кольцо, они позволяют получать сдвиг по фазе в 45 и 90 градусов, вполне достаточный для не слишком активной работы вала.

Применение конденсатора позволяет достичь мощности двигателя при одной фазе примерно 50-60% от этого же показателя для трех фаз. Однако данная схема подходит не ко всем электродвигателям, поэтому следует выбирать наиболее подходящую модель, например, серии АПН, АО, А, АО2 и другие.

Одним из условий использования конденсатора является необходимость изменения его емкости в соответствии с количеством оборотов. Практическое выполнение этого условия представляет серьезную проблему, поэтому управление двигателем выполняется в двухступенчатом варианте. Во время запуска подключается сразу два конденсатора, один из которых отключается после разгона. Остается только рабочий, продолжающий функционировать.

Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя

Пусковой конденсатор должен примерно в 2-2,5 раза превышать емкость рабочего конденсатора. Расчетное напряжение этих устройств обычно в 1,5 раза превышает напряжение сети. Для сетей 220 вольт наилучшим вариантом будут конденсаторы МБПГ, МБГО, МБГЧ, рабочее напряжение которых составляет 500 вольт и более. Если конденсаторы включаются лишь на короткое время, возможно применение в схеме электролитических устройств, таких как КЭ-2, К50-3, ЭГЦ-М с минимальным напряжением 450 вольт.

Между собой конденсаторы соединяются последовательно, через минусовые выводы. Далее в схему добавляется резистор, сопротивлением 200-300 Ом, убирающий оставшийся электрический заряд с конденсаторов.

Расчёт конденсатора для трёхфазного двигателя

Нормальная работа трехфазного электродвигателя с пуском через конденсатор зависит от ряда условий. Одним из них является изменение емкости устройства в соответствии с числом оборотов двигателя. Это достигается за счет двухступенчатого управления, состоящего из двух конденсаторов пускового и рабочего.

Во время пуска происходит замыкание контактов, после чего нажимается кнопка разгона. После того как набрано достаточное количество оборотов, кнопку следует отпустить. Рассчитать емкость рабочего конденсатора можно по следующей формуле: Ср = 4800х I/U, где Ср является емкостью устройства в мкФ, I сила тока, потребляемого двигателем в амперах, U напряжение электрической сети в вольтах. Данная формула подходит при соединении обмоток двигателя методом треугольника. Если же обмотки двигателя соединены звездой, применяется формула Ср = 2800х I/U.

Таким образом, подключение трехфазного двигателя к однофазной сети имеет свои особенности. Например, емкость пускового и рабочего конденсатора должна соответствовать мощности подключаемого двигателя.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Способы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

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

Трехфазный асинхронный электродвигатель

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

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

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

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

Схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

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

Подключение асинхронного двигателя на клеммной колодке

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

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

Cр = 2800•I/U,

в случае «треугольника»

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

Рассчитать ток можно по формуле:

I = P/(1.73•U•n•cosф),

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

Упростить расчёт можно по формуле:

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

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

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

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

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

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

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

 

 

Помогла вам статья?

Подключение трехфазного электродвигателя к однофазной сети

3-х фазный двигатель можно использовать для работы от бытовой сети переменного тока одной фазы напряжением 220 вольт. Возможна переделка, даже если нет большого опыта электромонтажных работ при минимальном навыке монтажа. Стоимость дополнительных элементов схемы невелика.

Типы соединений обмоток

Трехфазный двигатель содержит статор — неподвижную часть с неподвижными проволочными витками. Они смещены относительно друг друга по окружности на 120 угловых градусов. Переменный ток, проходя по обмоткам, создает изменяющееся магнитное поле, толкающее подвижную часть двигателя — ротор, или, как его раньше называли — якорь.

Возможны два способа включения обмоток между собой:

• Звезда — первые концы обмоток соединяются между собой, а ко вторым выводам катушек подключаются фазные жилы сети.
  
  
• Треугольник — витки соединены последовательно друг за другом, конец третьей обмотки соединяется с началом первой. Схематично сформируйте треугольник, к вершинам которого подсоедините фазы.
  
  

Этапы работы:

1. Внимательно осмотрев электродвигатель, найти розетку (обычно алюминиевую табличку) с информацией о параметрах. Не нужно браться за переделку двигателя мощностью более 1 кВт (1кВт). Надпись DY 220/400 означает, что двигатель можно включать как по «треугольнику» (D), так и по «звезде» (Y). Рабочее напряжение 220 вольт одно/или 400 трехфазное. Клеммы с маркировкой L (1 ÷ 3) для подключения фаз.
2. Стандартно катушки 3-х фазного электродвигателя включаются «звездой». Изменение положения полосовых перемычек создаст узор «треугольник».
3. После этого к фазному проводу подключается L1, а к L3 — нулевой провод. Подключаем средний вывод (L2) к конденсатору смещения, второй вывод которого подключаем к фазе или нулю. Это определяет направление вращения якоря. Для двигателя мощностью 100 Вт потребуется емкость 8÷10 мкФ, для 0,25 кВт нужен конденсатор 20 мкФ.
4. Удобно быстро менять направление вращения, переключая конденсатор с фазного провода на ноль. Биполярный переключатель будет подавать питание на двигатель.

Подключение к однофазной сети

Снимите крышку распределительной коробки двигателя, получив доступ к перемычкам.
Предварительно открутив гайки крепления, изменить положение перемычек, изменив схему соединения обмоток на «треугольник». После этого надежно затяните гайки и установите на место крышку коробки, отметив соединения проводов фаз 1, 2 и 3.

Определить среднюю обмотку, разрезать сердечник, зачистить изоляцию. Прижать концы клеммным ушком, если есть, подключить конденсатор в разрыв.

Удобно и надежно коммутировать цепь с помощью клеммных пар. Подключив провода от двигателя и конденсатора к разъему, с другого конца подается земля, фаза и ноль. Аккуратное затягивание клеммных винтов обеспечит надежный электрический контакт.

ВАЖНО!

Двигатель имеет желто-зеленый проводник. Он соединен с корпусом. Подключенный через третьи контакты вилки и розетки шнура к земле, он предохраняет от пробоя напряжения по массе двигателя. К нему нельзя подключать другие провода электрической сети — только желто-зеленый конец сетевой вилки .
Работу схемы можно проверить, подключив провод от конденсатора к фазе и включив питание 220. Если все детали исправны, двигатель должен вращать ротор в одну сторону.
Сняв питание, переключаем конденсатор на нулевой провод — двигатель вращается в обратную сторону. Выбрав подходящее направление, оставьте желаемое соединение постоянным.

Оперативную смену стороны вращения на противоположную, обеспечит переключатель подключения конденсатора к фазе или нулю.
ВАЖНО! Изменение направления допускается только после отключения питания и полной остановки ротора.

Охрана

Переделка электродвигателя подключенного к сети 220 вольт работы. Неосторожное обращение, неаккуратность в работе связаны с угрозой жизни или здоровью. Не оставляйте соединения без надлежащей изоляции. Ограничьте доступ посторонних к установке до ее завершения.

Посмотреть видео

Трехфазные пускатели двигателей в сравнении с однофазными и двухфазными

Опубликовано 11 августа 2022 г. пользователем springercontrols

Распределение электрической нагрузки называется ее фазой и может быть описано как однофазный или трехфазный двигатель, в зависимости от количества фаз питания. То, как запускается каждый из этих двигателей, зависит от различных пусковых механизмов, хотя все они состоят из спиральной пусковой обмотки, а некоторые двигатели оснащены конденсатором. Понимание различий между источниками питания двигателя поможет определить, какой из них лучше всего подходит для конкретного применения.

Как запускаются двигатели: понимание различий

Пускатели представляют собой электрические устройства, подобные реле, независимо от того, являются ли они однофазными или трехфазными двигателями. В отличие от реле, пускатели безопасно включают и выключают питание двигателя, обеспечивая при этом защиту от перегрузки по току и низкого напряжения. Все пускатели двигателей имеют два основных компонента: электрический контактор и схему защиты от перегрузки. Контактор включает или выключает электропитание двигателя, а схема защиты от перегрузки защищает двигатель от потенциального вреда от перегрузок.

Функция пускателя двигателя до:

• Защита двигателя от перегрузки по току и низкого напряжения.
• Изменить направление вращения двигателя.
• Безопасный запуск или остановка двигателя.

Понимание того, как запускаются эти двигатели, также требует понимания самих пускателей двигателей.

Пускатель однофазного двигателя

Однофазные двигатели питаются от однофазной энергии, которая превращает электрическую энергию в механическую. Проводка однофазного двигателя либо горячая, либо нейтральная, при этом схема работает через два провода.

Ток, протекающий по этим двум проводам, остается неизменным только при одном переменном токе. Поскольку большинство пускателей электродвигателей предназначены для трехфазного питания, для адаптации этих пускателей к однофазному питанию требуется специальная проводка.

Основное преимущество однофазных двигателей

заключается в том, что они могут работать от однофазного источника питания, который легко доступен в большинстве мест.

К их недостаткам относятся: 

• Не может работать с тяжелыми нагрузками, необходимыми для работы промышленного оборудования.
• Первоначально крутящий момент недостаточен для двигателей меньшего размера (менее киловатта) для прямого запуска с использованием однофазного источника питания.
• Для правильной работы требуется дополнительная схема, например, пускатель двигателя.

Используемые в основном в жилых и коммерческих помещениях, однофазные двигатели редко используются в промышленных условиях из-за доступных требований к мощности и крутящему моменту.

Приложения включают:

• Воздуходувки
• Сверла
• Системы гаражных ворот
• Электроинструмент
• ОВКВ жилых и коммерческих помещений
• Мелкий сельскохозяйственный инвентарь
• Пылесосы
• Стиральные машины

Почти все бытовые электроприборы в Соединенных Штатах используют однофазный источник питания, поскольку в большинстве домов однофазное питание легкодоступно.

3-фазный пускатель двигателя

Пускатель трехфазного двигателя состоит из реле перегрузки и контактора. Когда катушка на контакторах находится под напряжением, это создает электромагнитное поле, которое замыкает контакты и передает сетевую мощность на двигатель. Когда катушка контактора обесточена, пружины размыкают контакты, и питание двигателя отключается.

Они обладают следующими преимуществами:

• Проще в производстве и экономичнее.
• Легко работать с большими нагрузками.
• Более высокий общий КПД по сравнению с однофазными двигателями.
• Предпочтительно для промышленного и коммерческого применения.

К их недостаткам относятся: 

• Плохой пусковой момент.
• Запаздывающий коэффициент мощности, особенно при работе с малой нагрузкой.
• Значительный скачок тока при первом запуске.

Альтернативные методы запуска трехфазных двигателей

Существует несколько других способов запуска трехфазного двигателя. Они несколько различаются в зависимости от типа трехфазного двигателя, доступного напряжения/тока и требуемого крутящего момента двигателя. Существует два типа: асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и асинхронный двигатель с контактным кольцом.

Наряду со стандартными пускателями двигателей, другие методы пуска двигателей с короткозамкнутым ротором включают:

• Автотрансформатор : Использование автотрансформатора снижает необходимое пусковое напряжение с установленными обмотками автотрансформатора, поэтому он находится внутри цепи. Это применяет 60-80 процентов сетевого напряжения во время запуска, подключая его к полному сетевому напряжению, как только он достигает достаточной скорости. Перекидной переключатель подключается к «пуску» и при достижении 80 процентов номинальной скорости переходит в «работу», отключая автотрансформатор от цепи. Этот метод, используемый в двигателях мощностью 25 лошадиных сил и более, требует низкого пускового тока и приводит к небольшим потерям мощности, но значительным потерям крутящего момента.
• Сопротивление статора : Используется внешнее сопротивление для последовательного соединения каждой фазы с обмоткой статора, что приводит к падению напряжения. Это снижает напряжение на клеммах двигателя, уменьшая пусковой ток. По мере ускорения двигателя это внешнее сопротивление постепенно уменьшается, при этом сопротивление полностью отключается, как только двигатель достигает номинальной скорости. Однако этот метод снижает пусковой крутящий момент и тратит много энергии.
• Звезда-треугольник : Этот метод требует, чтобы обмотка статора в двигателе подключалась к соединению звезда при запуске и после достижения достаточной скорости переключалась на соединение треугольником. Шесть выводов обмотки статора подключаются к переключателю в звезде, уменьшая пусковой ток. При достижении 80 процентов номинальной скорости переключатель переключается на соединение треугольником с обмотками статора. Этот метод значительно снижает пусковой момент, поэтому используется только для двигателей мощностью до 25 л.с.

Хотя их методы пуска несколько различаются, методы прямого пуска, автотрансформатора и статорного сопротивления одинаковы для двигателей с короткозамкнутым ротором и двигателей с контактными кольцами. В дополнение к этим трем методам пуска в двигателях с контактными кольцами также используется метод, называемый сопротивлением ротора для пуска.

Сопротивление ротора использует переменное сопротивление в соединении звездой, которое затем соединяется с цепью ротора через токосъемные кольца, подавая полное напряжение на обмотки статора.