Подключение 3х фазного двигателя в однофазную сеть: Включение 3-х фазного двигателя в однофазную сеть, от теории к практике

Как осуществить однофазное подключение трехфазного двигателя к электрической сети

Как осуществить однофазное подключение трехфазного двигателя к электрической сети

Трёхфазный двигатель — электродвигатель, конструктивно предназначенный для питания от трехфазной сети переменного тока.

Асинхронные электродвигатели широко применяются в промышленности благодаря относительной простоте конструкции, хорошим рабочим характеристикам, удобству управления.

Подобные устройства часто попадают в руки домашнего мастера и он, пользуясь знанием основ электротехники, подключает такой электродвигатель для работы от однофазной сети 220 вольт. Чаще всего его используют для наждака, обработки древесины, измельчения зерен и выполнения других простых работ.

Даже на отдельных промышленных станках и механизмах с приводами встречаются образцы различных двигателей, способных работать от одной или трех фаз.

Чаще всего у них используется конденсаторный запуск, как наиболее простой и приемлемый, хотя это не единственный способ, известный большинству грамотных электриков.

Принцип работы трехфазного двигателя

Промышленные асинхронные электрические устройства систем 0,4 кВ выпускаются с тремя обмотками статора. К ним прикладываются напряжения, сдвинутые по углу на 120 градусов и вызывающие токи аналогичной формы.

Для запуска электродвигателя токи направляют таким образом, чтобы они создали суммарное вращающееся электромагнитное поле, оптимально воздействующее на ротор.

Конструкция статора, используемая для этих целей, представлена:

1. корпусом;

2. магнитопроводом сердечника с уложенными в него тремя обмотками;

3. клеммными выводами.

В обычном исполнении изолированные провода обмоток собраны по схеме звезды за счет установки перемычек между винтами клемм. Кроме этого способа еще существует подключение, называемое треугольником.

В обоих случаях обмоткам назначено направление: начало и конец, связанное со способом монтажа — навивки при изготовлении.

Обмотки нумеруются арабскими цифрами 1, 2, 3. Их концы обозначаются К1, К2, К3, а начала — Н1, Н2, Н3. У отдельных типов двигателей подобный способ маркировки может быть изменен, например, С1, С2, С3 и С4, С5, С6 или другими символами либо вообще не применяться.

Правильно нанесенная маркировка упрощает подключение проводов питания. При создании на обмотках симметричной схемы расположения напряжений, обеспечивается создание номинальных токов, осуществляющих оптимальную работу электродвигателя. В этом случае их форма в обмотках полностью соответствует подводимому напряжению, повторяет его без каких-либо искажений.

Естественно, следует понимать, что это чисто теоретическое заявление, ибо на практике токи преодолевают различные сопротивления, незначительно отклоняются.

Наглядному восприятию происходящих процессов помогает изображение векторных величин на комплексной плоскости. Для трехфазного двигателя токи в обмотках, создаваемые приложенным симметричным напряжением, изображаются следующим образом.

При питании электродвигателя системой напряжений с тремя равномерно разнесенными по углу и одинаковыми по величине векторами в обмотках протекают такие же симметричные токи.

Каждый из них образует электромагнитное поле, сила индукции которого наводит в обмотке ротора собственное магнитное поле. В результате сложного взаимодействия трех полей статора с полем ротора создается вращательное движение последнего, обеспечивается создание максимальной механической мощности, вращающей ротор.

Принципы подключения однофазного напряжения к трехфазному двигателю

Для полноценного подключения к трем одинаковым статорным обмоткам, разнесенных по углу на 120 градусов, два вектора напряжения отсутствуют, имеется только один из них.

Можно подать его всего в одну обмотку и заставить ротор вращаться. Но, эффективно использовать такой двигатель не получится. Он будет обладать очень малой выходной мощностью на валу.

Поэтому возникает задача подключения этой фазы таким образом, чтобы она в разных обмотках создавала симметричную систему токов. Другими словами, нужен преобразователь напряжения однофазной сети в трехфазную. Подобная задача решается разными методами.

Если отбросить сложные схемы современных инверторных установок, то можно реализовать следующие распространенные способы:

1. использование конденсаторного запуска;

2. применение дросселей, индуктивных сопротивлений;

3. создание различных направлений токов в обмотках;

4. комбинированный способ с выравниванием сопротивлений фаз для образования одинаковых амплитуд у токов.

Кратко разберем эти принципы.

Отклонение тока при прохождении через емкость

Наиболее широко практикуется конденсаторный запуск, позволяющий отклонять ток в одной из обмоток за счет подключения емкостного сопротивления, когда создается опережение тока от вектора приложенного напряжения на 90 градусов.

В качестве конденсаторов обычно используются металлобумажные конструкции серий МБГО, МБГП, КБГ и подобные. Электролиты не приспособлены для пропускания переменного тока, быстро взрываются, а схемы, предусматривающие их использование, отличаются сложностью, низкой надежностью.

В этой схеме ток отличается по углу от номинальной величины. Он отклоняется всего на 90 градусов, не доходя на 30^о (120-90=30).

Отклонение тока при прохождении через индуктивность

Ситуация аналогична предыдущей. Только здесь ток отстает от напряжения на те же 90 градусов, а тридцати недобирает. Кроме того, конструкция дросселя не такая простая, как у конденсатора. Его надо рассчитать, собрать, настроить под индивидуальные условия. Этот способ не получил широкого распространения.

При использовании конденсаторов или дросселей токи в обмотках электродвигателя не доходят до требуемого угла на тридцатиградусный сектор, показанный красным цветом на картинке, что уже создает повышенные потери энергии. Но, с ними приходится мириться.

Они мешают созданию равномерного распределения сил индукции, создают тормозящий эффект. Точно оценить его влияние сложно, но при простом подходе деления углов получается (30/120=1/4) потеря 25%. Однако, можно ли так считать?

Отклонение тока подачей напряжения обратной полярности

В схеме звезды принято фазный провод напряжения подключать на вход обмотки, а нулевой — на ее конец.

Если в две разнесенные на 120^о фазы подать одно и то же напряжение, но разделить их, а во второй изменить полярность, то токи сдвинутся по углу относительно друг друга. Они станут формировать электромагнитные поля разного направления, влияющего на вырабатываемую мощность.

Только при этом способе по углу получается отклонение токов на небольшое значение — 30^о.

Этим методом пользуются в отдельных случаях.

Способы комплексного применения конденсаторов, индуктивностей, изменения полярности обмоток

Первые три перечисленных метода не позволяют поодиночке создавать оптимально симметричное отклонение токов в обмотках. Всегда возникает их перекос по углу относительно стационарной схемы, предусмотренной для трехфазного полноценного питания.

За счет этого происходит образование противодействующих моментов, тормозящих раскрутку, снижающих КПД.

Поэтому исследователи провели многочисленные эксперименты, основанные на разных сочетаниях этих способов с целью создания преобразователя, обеспечивающего наибольшую эффективность работы трехфазного двигателя. Эти схемы с подробным разбором электротехнических процессов приводятся в специальной учебной литературе. Их изучение повышает уровень теоретических знаний, но в своем большинстве они редко применяются на практике.

Хорошая картина распределения токов создается в схеме, когда:

1. на одну обмотку подается фаза прямого включения;

2. на вторую и третью обмотки напряжение подключают через конденсатор и дроссель, соответственно;

3. внутри схемы преобразователя осуществляется выравнивание амплитуд токов за счет подбора реактивных сопротивлений с компенсацией дисбаланса активными резисторами.

Хочется обратись внимание на третий пункт, которому многие электрики не придают значения. Просто посмотрите на следующую картинку и сделайте вывод о возможности равномерного вращения ротора при симметричном приложении к нему сил одинаковых и разных по величине.

Комплексный метод позволяет создать довольно сложную схему. Она очень редко применяется на практике. Один из вариантов ее реализации для электродвигателя мощностью в 1кВт показан ниже.

Для изготовления преобразователя необходимо создать непростой дроссель. Это требует затрат времени и материальных средств.

Также трудности возникнут при поиске резистора R1, который будет работать с токами, превышающими 3 ампера. Он должен:

• обладать мощностью, превышающей 700 ватт;
• хорошо охлаждаться;
• надежно изолироваться от токоведущих частей.

Существует еще несколько технических сложностей, которые придется преодолеть для создания такого преобразователя трехфазного напряжения. Однако, он довольно универсален, позволяет подключать двигатели с мощностью до 2,5 киловатт, обеспечивает их устойчивую работу.

Итак, технический вопрос подключения трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть решен посредством создания сложной схемы преобразователя. Но, он не нашел практического применения по одной простой причине, от которой невозможно избавиться — завышенное потребление электроэнергии самим преобразователем.

Мощность, затрачиваемая на создание схемы трехфазных напряжений подобной конструкцией, превышает минимум в полтора раза потребности самого электродвигателя. При этом суммарные нагрузки, создаваемые на подводящую питание электропроводку, сравнимы с работой старых сварочных аппаратов.

Электрический счетчик, к радости продавцов электроэнергии, очень быстро начинает перечислять деньги из кошелька домашнего мастера на счет энергоснабжающей организации, а это хозяевам совсем не нравится. В итоге сложное техническое решение создания хорошего преобразователя напряжения оказалось ненужным для практического применения в домашнем хозяйстве, да и на промышленных предприятиях тоже.

Допонительно

Схемы включения трехфазных асинхронных двигателей для работы от однофазных сетей:

Схемы а — е применяются в том случае, когда фазы обмотки статора жестко соединены в звезду или треугольник и у двигателя имеется только три выводных конца. Наилучшими из этих схем следует считать схемы в и е. При включении двигателя по этим схемам в случае правильного подбора емкости конденсатора он обладает вполне удовлетворительными пусковыми и рабочими свойствами.

Схемы ж и з применяются в случае, когда у двигателя имеется шесть выходных концов — начала и концы всех фаз. При таком соединении обмоток двигатель практически не отличается от обычного однофазного асинхронного двигателя с пусковым сопротивлением или емкостью.

Обмотки двух его фаз, соединенные последовательно, образуют рабочую обмотку, а обмотка третьей фазы — пусковую обмотку. Рабочая обмотка, как и в обычном однофазном двигателе с пусковым сопротивлением или емкостью, занимает 2/3 пазов статора, пусковая обмотка — 1/3 пазов.

При правильном выборе активного сопротивления или емкости этот двигатель может иметь примерно такие же пусковые и рабочие свойства, как и специально рассчитанный однофазный асинхронный двигатель с пусковой обмоткой. (Ю. М. Юферов. Электрические двигатели автоматических устройств)

4 заключительных вывода

1. Технически использовать однофазное подключение трехфазного двигателя можно. Для этого создано много разнообразных схем с различной элементной базой.

2. Практически применять этот способ для длительной работы приводов в промышленных станках и механизмах нецелесообразно из-за больших потерь энергии потребления, создаваемых посторонними процессами, ведущими к низкому КПД системы, повышению материальных затрат.

3. В домашних условиях схему можно использовать для выполнения кратковременных работ на неответственных механизмах. Длительно работать подобные устройства могут, но при этом оплата электроэнергии значительно возрастает, а мощность работающего привода не обеспечивается.

4. Для эффективной эксплуатации асинхронного двигателя лучше использовать полноценную трехфазную сеть питания. Если такой возможности нет, то лучше отказаться от этой затеи и приобрести специальный однофазный электродвигатель соответствующей мощности. 

Ранее ЭлектроВести писали, что британская компания Swindon Powertrain предложила вариант преобразования любого топливного автомобиля в электрический, выпустив компактную и готовую к установке силовую установку High Power Density (HPD) мощностью 80 кВт.

По материалам: electrik.info.

Трехфазный двигатель в однофазной сети: 3 схемы

Владелец гаража или частного дома часто нуждается в работе станка либо наждака с асинхронным электродвигателем для обработки металлов, древесины. А в наличии имеется только напряжение 220 вольт.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети в этом случае можно выполнить несколькими способами. Здесь я буду рассматривать три доступные и распространенные схемы конденсаторного запуска.

Все они не раз опробованы на личном опыте.

Электрические характеристики статорных обмоток: как проверять схему сборки

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезды

Схема треугольник: преимущества и недостатки

Как подобрать конденсаторы: 3 важных критерия

Схема сдвига фаз токов конденсаторами и дросселем: что мне не понравилось

Меры безопасности при подключении трехфазного двигателя: напоминание

Сразу предупреждаю опытных электриков, открывших эту статью: материал подготовлен для начинающих мастеров. Поэтому он объемный. Если нет желания все читать, то вот вам краткие советы:

• используйте схему треугольник, предварительно проверив исправность двигателя;
• выбирайте рабочие конденсаторы из расчета 70 микрофарад на 1 киловатт мощности, а пусковые увеличьте в 2-3 раза;
• в процессе наладки откорректируйте емкости по величине нагрузки и нагреву обмоток;
• не забывайте соблюдать меры безопасности с электрическим током и инструментом.

Все остальное рекомендую новичкам внимательно прочитать и осмыслить в той последовательности, как я излагаю.

На своем опыте не раз убеждался, что первоначальная проверка технического состояния оборудования позволяет исключить многие ошибки, экономит общее время работы, значительно предотвращает травмы и аварии.

Трехфазный асинхронный двигатель: на что обратить внимание до его подключения

За небольшим исключением асинхронник нам достается в неизвестном состоянии. Очень редко на него есть свидетельство о проверке и заверенная гарантия от электролаборатории.

Даже в этом случае я рекомендую убедиться в его исправности лично.

Механическое состояние статора и ротора: что может мешать работе двигателя

Неподвижный статор состоит из трех частей: среднего корпуса и двух боковых крышек, стянутых шпильками. Обращайте внимание на зазор между ними, усилие стягивания гайками.

Корпус должен быть плотно сжат. Внутри него на подшипниках вращается ротор. Попробуйте покрутить его от руки. Оцените приложенное усилие: как работают подшипники, нет ли биений.

Без должного опыта мелкие дефекты таким способом не выявить, но случай грубого заклинивания сразу проявится. Послушайте шумы: нет ли при вращении задевания ротором элементов статора.

После включения двигателя на холостой ход и непродолжительной работы еще раз послушайте звуки вращающихся частей.

В идеале лучше разобрать статор, оценить визуально его состояние, промыть загрязненные подшипники ротора и полностью заменить их смазку.

Электрические характеристики статорных обмоток: как проверять схему сборки

Все основные параметры электродвигателя производитель указывает на специальной табличке, прикрепленной к корпусу статора.

Этим заводским характеристикам можно верить только в том случае, если вы уверены, что после завода никто из электриков не изменил схему подключения обмоток и не сделал непроизвольных ошибок. А случаи такие мне попадались.

Да и сама табличка со временем может стереться или потеряться. Поэтому предлагаю разобраться с технологией раскрутки ротора.

Для понимания электротехнических процессов, протекающих внутри статора двигателя, удобно представить его в виде обыкновенного тороидального трансформатора, когда на кольцевом сердечнике магнитопроводе симметрично расположены три равнозначные обмотки.

Схема статора собрана внутри закрытого корпуса, из которого выведены только шесть концов обмоток.

Они маркируются и подключаются на закрытом крышкой клеммнике для сборки по схеме звезды или треугольника типовой перестановкой перемычек.

На правой части картинки показана сборка треугольника. Схему расположения перемычек для звезды публикую ниже.

Электрические методики проверки схемы сборки обмоток

Но не все так однозначно, как может показаться на первый взгляд. Существует целый ряд двигателей с отклонением от этих правил.

Например, производитель может выпускать электродвигатели не универсального использования, а для работы в конкретных условиях с подключением обмоток по схеме звезды.

В этом случае он может собрать три конца обмоток внутри корпуса статора, а наружу вывести только четыре провода для подключения к потенциалам фаз и нуля.

Монтаж этих концов обычно выполняется в районе задней крышки. Для переключения обмоток на треугольник потребуется вскрывать корпус и делать дополнительные выводы.

Это не сложная работа. Но она требует бережного обращения с лаковым покрытием медного провода. При изгибах проволоки возможно его повреждение, что повлечет нарушение изоляции и создаст межвитковое замыкание.

После перемонтажа схемы рекомендую дополнительно покрывать внешние слои обмоток лаком, а затем хорошо просушить их до окончательной сборки теплым воздухом.

Что делать, если маркировка выводов отсутствует

На старом асинхронном двигателе провода могут быть сняты с клемм, а заводская маркировка утеряна. Попадались и такие экземпляры, когда из корпуса просто торчали наружу шесть концов. Их необходимо вызвонить и промаркировать.

Работу выполняем в два этапа:

1. Проверяем принадлежность концов обмоткам.
2. Определяем и маркируем каждый вывод.

На первом этапе работаем мультиметром или тестером в режиме омметра. Ставим первый щуп произвольно на один вывод, а вторым — ищем из пяти оставшихся проводов тот, где прибор покажет закороченную цепь. Помечаем оба конца, как принадлежащие к одной обмотке.

С оставшимися четырьмя выводами поступаем аналогично. В итоге мы получаем три пары проводов от каждой обмотки.

Как найти конец и начало обмотки: 2 способа

Можно вести поиск с помощью вольтметра:

1. и батарейки;
2. или источника пониженного переменного напряжения.

Первый метод основан на том, что импульс тока, поданный на одну из трех обмоток, трансформируется в двух остальных.

Для этого на произвольно выбранный конец К1 подключают минус батарейки, а плюсовым контактом кратковременно касаются второго вывода. По цепи проходит импульсный бросок тока и наводит ЭДС в двух других обмотках.

С помощью вольтметра постоянного тока по отклонению стрелки проверяется полярность наведенного напряжения в каждой обмотке. Началом помечается тот вывод, который соответствует положительному потенциалу (стрелка прибора движется вправо при замыкании и влево при размыкании цепи батарейкой).

После маркировки концов рекомендую сделать контрольную проверку правильности их нанесения подачей импульса на другую обмотку.

Второй способ основан на использовании источника переменного напряжения безопасной величины 12-36 вольт.

Концы двух любых обмоток замыкают в параллель и на них подключают вольтметр. На оставшуюся третью обмотку подают переменное напряжение и смотрят на показание прибора.

Если наведенная ЭДС соответствует поданному напряжению, то эти две обмотки включены в одной полярности. Одинаково помечают их начала и концы. При нулевом показании вольтметра концы одной из обмоток необходимо вывернуть и сделать повторный замер.

Затем одну из промаркированных обмоток, например №3, соединяют с первой и подключают к ним вольтметр. На освободившуюся №2 снова подают переменное напряжение. По величине ЭДС на вольтметре судят о полярности выводов.

После окончания маркировки делают контрольный замер для проверки выполненной работы.

Когда нет под рукой понижающего трансформатора или безопасного блока питания, то опытный электрик с правом самостоятельной работы под напряжением, может воспользоваться обыкновенной лампой накаливания ватт на 60.

Ее используют в качестве делителя напряжения, подключая последовательно к одной обмотке электродвигателя. На собранную цепочку подают 220 вольт, а на двух других измеряют напряжение вольтметром.

Такая проверка опасна. Ею не стоит заниматься необученным людям: можно легко получить электрическую травму.

Как оценить состояние изоляции обмоток

Отдельная часть блогеров умалчивает о необходимости этой проверки. Они считают, что без нее можно обойтись в большинстве случаев.

Однако до включения двигателя под напряжение я рекомендую:

• взять мегаомметр с выходным напряжением на 1000 вольт;
• проверить им изоляцию между каждой отдельной обмоткой и корпусом, а также между всеми обмотками;
• если она выше 0,5 Мом, то считать стартер исправным. В противном случае придется его ремонтировать. Довольно часто помогает просушка сухим и теплым воздухом.

Проверку изоляции электродвигателя мегаомметром необходимо обязательно проводить до его подключения под нагрузку. Однако она не способна выявить повреждения диэлектрического слоя, вызывающие межвитковые замыкания обмотки.

При сборке двигателя каждая катушка статора мотается медным проводом одной длины и сечения. Поэтому все они имеют строго одинаковое резистивное сопротивление.

Если в обмотке возникло межвитковое замыкание, то его, как правило, можно определить замером мультиметра в режиме омметра. Для этого внимательно анализируйте и сравнивайте активные сопротивления каждой цепочки.

Как проверяют магнитное поле статора на заводе

При подаче напряжения на исправный электродвигатель создается вращающееся магнитное поле. Его визуально оценивают с помощью металлического шарика, который повторяет вращение.

Я не призываю вас повторять такой опыт. Пример этот призван помочь понять, что работа асинхронного двигателя основана на взаимодействии магнитных полей статора и ротора.

Только правильное подключение обмоток обеспечивает вращение шарика или ротора.

Мощность электродвигателя и диаметр провода обмотки

Это две взаимосвязанных величины потому, что поперечное сечение проводника выбирается по способности противостоять нагреву от протекающего по нему току.

Чем толще провод, тем большую мощность можно передавать по нему с допустимым нагревом.

Если на двигателе отсутствует табличка, то о его мощности можно судить по двум признакам:

1. Диаметру провода обмотки.
2. Габаритам сердечника магнитопровода.

После вскрытия крышки статора проанализируйте их визуально.

Продвигаемся к кнопочному посту

На кнопочном посту, в моём случае, две кнопки – «СТОП» (её контакты постоянно замкнуты) и «ПУСК» (контакт постоянно разомкнут, и замыкается только в момент нажатия). Первое, что необходимо сделать – это соединить перемычкой фазную клемму рабочего пускателя и контакт кнопки «СТОП», подав на неё питание.

Присоединяем один конец перемычки к фазной клемме («L1») и протягиваем контакт

Второй конец идёт на клемму кнопки «СТОП»

Также следует отметить, что если кнопочный пост уже был ранее где-либо установлен, то перемычка между контактами «ПУСК» и «СТОП» может отсутствовать. В этом случае её нужно установить. Сделать это очень просто – из фото ниже чётко видно, как выполнить подобную работу.

Перемычка между пусковой и стоповой кнопкой необходима

Продолжаем подключение кнопочного поста

Далее необходимо собрать схему таким образом, чтобы пусковая кнопка взаимодействовала с катушками обоих пускателей. Для этого монтируется перемычка между ней и одним из постоянно разомкнутых контактов катушки рабочего магнитного пускателя. В нашем случае, я выбрал зелёный провод. Один его конец фиксируем на контакте кнопки «ПУСК», к которому подходит перемычка от стоповой.

Соединение на пусковой кнопке — работа с постом практически завершена

Второй конец соединяем с катушкой рабочего пускателя и тоже сразу затягиваем – здесь больше соединений не будет.

Коммутация с постоянно разомкнутым контактом катушки рабочего пускателя

Осталось завершить подключение кнопочного поста. Монтируем перемычку со свободного контакта пусковой кнопки на питание катушки дополнительного пускателя. Таким образом, получится, что при нажатии на кнопку «ПУСК» питание будет подаваться на конденсатор 50 мкФ, но только в то время, пока она удерживается. Если кнопку отпустить (двигатель запущен), цепь разрывается, подача питания на катушку прекращается, и контакты дополнительного пускателя размыкаются.

Присоединяем один конец перемычки к свободному контакту кнопки «ПУСК»

Второй конец этого провода коммутируется с клеммой катушки дополнительного пускателя

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезды

Начну с предупреждения: даже опытные электрики во время работы допускают ошибки, которые называются «человеческий фактор». Что уж говорить про домашних мастеров…

Поэтому рекомендую в обязательном порядке подачу напряжения на собранную схему выполнять только через отдельный автоматический выключатель SF, правильно подобранный по нагрузке. Он спасет жизнь и здоровье.

Схема подключения звезды показана на картинке.

Концы обмоток собраны в одну точку горизонтальными перемычками внутри клеммной коробки. На нее никакие внешние провода не подключены.

Фаза (через автоматический выключатель) и ноль бытовой проводки подаются на две разные клеммы начал обмоток. К свободной клемме (на рисунке Н2) подключена параллельная цепочка из двух конденсаторов: Cp — рабочий, Сп — пусковой.

Рабочий конденсатор соединен второй обкладкой жестко с фазным проводом, а пусковой — через дополнительный выключатель SA.

При запуске электродвигателя ротор необходимо раскрутить из состояния покоя. Он преодолевает усилия трения подшипников, противодействия среды. На этот период требуется повысить величину магнитного потока статора.

Делается это за счет увеличения тока через дополнительную цепочку пускового конденсатора. После выхода ротора на рабочий режим его нужно отключить. Иначе пусковой ток перегреет обмотку двигателя.

Выполнять отключение цепочки пуска простым переключателем не всегда удобно. Для автоматизации этого процесса используют схемы с реле или пускателями, работающими по времени.

Среди мастеров самодельщиков пользуется популярностью кнопка пуска от советских стиральных машин активаторного типа. У нее встроено два контакта, один из которых после включения отключается автоматически с задержкой: то, что надо в нашем случае.

Если приглядитесь внимательно на принцип подачи однофазного напряжения, то увидите, что 220 вольт приложены к двум последовательно подключенным обмоткам. Их общее электрическое сопротивление складывается, ослабляя величину протекающего тока.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезды используется для маломощных устройств, отличается повышенными потерями энергии до 50% от трехфазной системы питания.

Почему нужна подгонка

Метод расчета, приведенный выше, является приблизительным. Во-первых, номинальное значение, указанное на корпусе электрической емкости, может существенно отличаться от фактического. Во-вторых, бумажные конденсаторы (вообще говоря, вещь недешевая) часто используются бывшие в употреблении, и они, как всякие прочие предметы, подвержены старению, что приводит к еще большему отклонению от указанного параметра. В-третьих, ток, который будет потребляться двигателем, зависит от величины механической нагрузки на валу, а потому оценить его можно только экспериментально. Как это сделать?

Здесь потребуется немного терпения. В результате может получиться довольно объемный набор конденсаторов, соединенных параллельно и последовательно. Главное – после окончания работы все хорошенько закрепить, чтобы не отваливались припаянные концы от вибраций, исходящих от мотора. А потом не лишним будет еще раз проанализировать результат и, возможно, упростить конструкцию.

Схема треугольник: преимущества и недостатки

Подключение электродвигателя по этому способу предполагает использование той же внешней цепочки, что и у звезды. Фаза, ноль и средняя точка нижних обкладок конденсаторов монтируются последовательно на три перемычки клеммной коробки.

За счет переключения выводов обмоток по схеме треугольника подводимое напряжение 220 создает больший ток в каждой обмотке, чем у звезды. Здесь меньшие потери энергии, выше КПД.

Подключение двигателя по схеме треугольника в однофазной сети позволяет полезно использовать до 70-80% потребляемой мощности.

Для формирования фазосдвигающей цепочки здесь требуется использовать меньшую емкость рабочих и пусковых конденсаторов.

При включении двигатель он может начать вращение не в ту сторону, которая требуется. Нужно сделать ему реверс.

Для этого достаточно в обеих схемах (звезды или треугольника) поменять местами приходящие от сети провода на клеммной колодке. Ток потечет по обмотке в противоположную сторону. Ротор изменит направление вращения.

Как подобрать конденсаторы: 3 важных критерия

Трехфазный двигатель создает вращающееся магнитное поле статора за счет равномерного прохождения синусоид токов по каждой обмотке, разнесенных в пространстве на 120 градусов.

В однофазной сети такой возможности нет. Если подключить одно напряжение на все 3 обмотки сразу, то вращения не будет — магнитные поля уравновесятся. Поэтому на одну часть схемы подают напряжение, как есть, а на другую сдвигают ток по углу вращения конденсаторами.

Сложение двух магнитных полей создает импульс моментов, раскручивающих ротор.

От характеристик конденсаторов (величины емкости и допустимого напряжения) зависит работоспособность создаваемой схемы.

Для маломощных двигателей с легким запуском на холостом ходу в отдельных случаях допустимо обойтись только рабочими конденсаторами. Всем остальным движкам потребуется пусковой блок.

Обращаю внимание на три важных параметра:

1. емкость;
2. допустимое рабочее напряжение;
3. тип конструкции.

Как подобрать конденсаторы по емкости и напряжению

Существуют эмпиреческие формулы, позволяющие выполнять простой расчет по величине номинального тока и напряжения.

Однако люди в формулах часто путаются. Поэтому при контроле расчета рекомендую учесть, что для мощности в 1 киловатт требуется подбирать емкость на 70 микрофарад для рабочей цепочки. Зависимость линейная. Смело ей пользуйтесь.

Доверять всем этим методикам можно и нужно, но теоретические расчеты необходимо проверить на практике. Конкретная конструкция двигателя и прилагаемые нагрузки на него всегда требуют корректировок.

Конденсаторы рассчитываются под максимальное значение тока, допустимого по условиям нагрева провода. При этом расходуется много электроэнергии.

Если же электродвигатель преодолевает нагрузки меньшей величины, то емкость конденсаторов желательно снизить. Делают это опытным путем при наладке, замеряя и сравнивая токи в каждой фазе амперметром.

Чаще всего для пуска асинхронного электродвигателя используют металлобумажные конденсаторы.

Они хорошо работают, но обладают низкими номиналами. При сборке в конденсаторную батарею получается довольно габаритная конструкция, что не всегда удобно даже для стационарного станка.

Сейчас промышленностью выпускаются малогабаритны электролитические конденсаторы, приспособленные для работы с электродвигателями на переменном токе.

Их внутреннее устройство изоляционных материалов приспособлено для работы под разным напряжением. Для рабочей цепочки оно составляет не менее 450 вольт.

У пусковой схемы с условиями кратковременного включения под нагрузку оно уменьшено до 330 за счет снижения толщины диэлектрического слоя. Эти конденсаторы меньше по габаритам.

Это важное условие следует хорошо понимать и применять на практике. Иначе конденсаторы на 330 вольт взорвутся при длительной работе.

Скорее всего для конкретного двигателя одним конденсатором не отделаться. Потребуется собирать батарею, используя последовательное и параллельное соединение их.

При параллельном подключении общая емкость суммируется, а напряжение не меняется.

Последовательное соединение конденсаторов уменьшает общую емкость и делит приложенное напряжение на части между ними.

Какие типы конденсаторов можно использовать

Номинальное напряжение сети 220 вольт — это действующая величина. Ее амплитудное значение составляет 310 вольт. Поэтому минимальный предел для кратковременной работы при запуске выбран 330 V.

Запас напряжения до 450 V для рабочих конденсаторов учитывает броски и импульсы, которые создаются в сети. Занижать его нельзя, а использование емкостей с большим резервом значительно увеличивает габариты батареи, что нерационально.

Для фазосдвигающей цепочки допустимо использовать полярные электролитические конденсаторы, которые созданы для протекания тока только в одну сторону. Схема их включения должна содержать токоограничивающий резистор в несколько Ом.

Без его использования они быстро выходят из строя.

Перед установкой любого конденсатора необходимо проверить его реальную емкость мультиметром, а не полагаться на заводскую маркировку. Особенно это актуально для электролитов: они зачастую преждевременно высыхают.

Подсчет итоговой ёмкости

При параллельном соединении конденсаторов их ёмкости складываются, а вот при последовательном — наоборот, суммарная ёмкость будет меньше, тут равна сумма обратных значений. Когда два одинаковых конденсатора соединяются параллельно суммарная ёмкость удваивается, а если последовательно, то уменьшается в два раза. То есть сумма ёмкости двух конденсаторов по 100 микрофарад может быть и 200 μF, и 50 μF. Всё зависит от типа их соединения между собой.

Другой пример: суммарная ёмкость конденсаторов 60 μF и 90 μF при параллельном соединении будет 150 μF, при последовательном — 36 μF. Это можно творчески использовать при подборе из того, что есть, или при покупке подешевле.

Схема сдвига фаз токов конденсаторами и дросселем: что мне не понравилось

Это третья обещанная в заголовке конструкция, которую я реализовал два десятка лет назад, проверил в работе, а потом забросил. Она позволяет использовать до 90% трехфазной мощности двигателя, но обладает недостатками. О них позже.

Собирал я преобразователь трехфазного напряжения на мощность 1 киловатт.

В его состав входят:

• дроссель с индуктивным сопротивлением на 140 Ом;
• конденсаторная батарея на 80 и 40 микрофарад;
• регулируемый реостат на 140 Ом с мощностью 1000 ватт.

Одна фаза работает обычным способом. Вторая с конденсатором сдвигает ток вперед на 90 градусов по ходу вращения электромагнитного поля, а третья с дросселем формирует его отставание на такой же угол.

В создании фазосдвигающего магнитного момента участвуют токи всех трех фаз статора.

Корпус дросселя пришлось собирать механической конструкцией из дерева на пружинах с резьбовой настройкой воздушного зазора для наладки его характеристик.

Конструкция реостата — это вообще «жесть». Сейчас его можно собрать из мощных сопротивлений, купленных в Китае.

Мне даже приходила мысль использовать водяной реостат.

Но я от нее отказался: уж слишком опасная конструкция. Просто намотал на асбестовой трубе толстую стальную проволоку для проведения эксперимента, положил ее на кирпичи.

Когда запустил двигатель циркулярной пилы, то он работал нормально, выдерживал приложенные нагрузки, нормально распиливал довольно толстые колодки.

Все бы хорошо, но счетчик намотал двойную норму: этот преобразователь берет такую же мощность на себя, как и двигатель. Дроссель и проволока неплохо нагрелись.

Из-за высокого потребления электроэнергии, низкой безопасности, сложной конструкции я не рекомендую такой преобразователь.

Подключение однофазного электродвигателя к сети. Способы включения трехфазных двигателей в однофазную сеть

Некоторые умельцы самостоятельно собирают станки для обработки дерева или металла в домашних условиях. Для этого могут использоваться любые доступные двигатели подходящей мощности. В некоторых случаях приходится разбираться, как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети. Этой теме посвящена статья. Также будет рассказано о том, как правильно выбрать конденсаторы.

   Однофазный и трехфазный

Чтобы правильно разобраться в предмете обсуждения, в котором объясняется подключение двигателя 380 на 220 вольт, необходимо понять, в чем принципиальная разница между такими агрегатами. Все трехфазные двигатели асинхронные. Это означает, что фазы в нем связаны с некоторым смещением. Конструктивно двигатель состоит из корпуса, в котором размещена неподвижная часть, которая не вращается, она называется статором. Существует также вращающийся элемент, называемый ротором. Ротор расположен внутри статора. На статор подается трехфазное напряжение, каждая фаза по 220 вольт. После этого происходит формирование электромагнитного поля. Из-за того, что фазы находятся в угловом смещении, появляется электродвижущая сила. Он заставляет вращаться ротор, находящийся в магнитном поле статора.

Внимание! Напряжение на обмотки трехфазного двигателя подается по типу соединения, имеющему форму звезды или треугольника.

Однофазные асинхронные агрегаты имеют несколько иной тип подключения, потому что питаются от сети 220 вольт. У него всего два провода. Один называется фазным, а второй нулевым. Для запуска двигателю нужна всего одна обмотка, к которой подключается фаза. Но только одного будет недостаточно для стартового импульса. Следовательно, есть еще и обмотка, которая задействована при пуске. Чтобы она выполняла свою роль, ее можно подключить через конденсатор, что бывает чаще всего, или закоротить.

   Подключение трехфазного двигателя

Обычное подключение трехфазного двигателя к трехфазной сети может оказаться непростой задачей для тех, кто никогда с этим не сталкивался. Некоторые блоки имеют только три провода для подключения. Они позволяют сделать это по схеме «звезда». Другие устройства имеют шесть проводов. В этом случае появляется выбор между треугольником и звездой. Ниже на фото вы можете увидеть реальный пример подключения звезды. В белой обмотке подходит кабель питания, а он подключается только к трем контактам. Далее устанавливаются специальные перемычки, обеспечивающие должное питание обмоток.

Чтобы было понятнее, как это реализовать самостоятельно, ниже будет схема такого подключения. Подключение треугольником несколько проще, т.к. отсутствуют три дополнительные клеммы. Но это говорит лишь о том, что механизм перемычек уже реализован в самом движке. При этом на способ подключения обмоток повлиять никак нельзя, а значит, придется соблюдать нюансы при подключении такого двигателя к однофазной сети.

   Подключение к однофазной сети

Трехфазный блок можно успешно подключить к однофазной сети. Но стоит учесть, что при схеме под названием «звезда» мощность агрегата не будет превышать половины его номинальной мощности. Для увеличения этого показателя необходимо обеспечить соединение типа «треугольник». В этом случае удастся добиться лишь 30-процентного падения мощности. Бояться при этом не стоит, так как в сети 220 вольт невозможно создать критическое напряжение, которое повредило бы обмотки двигателя.

   Электрические схемы

Когда трехфазный двигатель подключен к сети 380, то каждая его обмотка питается от одной фазы. При подключении его к сети 220 вольт на две обмотки приходит фаза и нулевой провод, а третья остается незадействованной. Чтобы исправить этот нюанс, нужно правильно подобрать конденсатор, который в нужный момент сможет подать на него напряжение. В идеале в схеме должно быть два конденсатора. Один из них лаунчер, а второй рабочий. Если мощность трехфазного агрегата не превышает 1,5 кВт, а нагрузка на него подается после достижения им необходимых оборотов, то можно использовать только рабочий конденсатор.

Внимание! Без дополнительных конденсаторов или других устройств подключить двигатель 380 на 220 напрямую невозможно.

В этом случае его необходимо установить в разрыв между третьим контактом треугольника и нулевым проводом. Если необходимо добиться эффекта, при котором двигатель будет вращаться в обратную сторону, то к одному выводу конденсатора необходимо подключить фазный, а не нулевой провод. Если мощность двигателя превышает указанную выше, то вам понадобится пусковой конденсатор. Он монтируется параллельно рабочему. Но следует учитывать, что выключатель без фиксации необходимо устанавливать в провод, который отсоединяется между ними. Эта кнопка позволит активировать конденсатор только во время запуска. В этом случае после включения двигателя в сеть необходимо удерживать эту кнопку несколько секунд, чтобы агрегат набрал требуемую скорость. После этого его нужно отпустить, чтобы не спалить обмотки.

Если требуется реализовать включение такого агрегата реверсивно, то монтируется трехконтактный тумблер. Средний должен быть постоянно подключен к рабочему конденсатору. Крайние необходимо подключить к фазному и нулевому проводам. В зависимости от того, в каком направлении должно быть вращение, вам нужно будет установить тумблер либо в ноль, либо в фазу. Ниже приведена принципиальная схема такого подключения.

   Выбор конденсатора

Не существует универсальных конденсаторов, которые бы подходили ко всем блокам без разбора. Их особенностью является емкость, которую они способны удерживать. Поэтому каждый придется подбирать индивидуально. Основным требованием к нему будет работа при напряжении сети 220 вольт, чаще они рассчитаны на 300 вольт. Чтобы определить, какой именно элемент требуется, необходимо воспользоваться формулой. Если соединение производится звездой, то необходимо силу тока разделить на напряжение 220 вольт и умножить на 2800. За показатель силы тока принимается цифра, указанная в характеристиках двигателя. Для соединения треугольником формула остается той же, но последний коэффициент меняется на 4800.

Например, если в блоке указано, что номинальный ток, который может протекать по его обмоткам, равен 6 ампер, то емкость рабочего конденсатора будет 76 мкФ. Это при соединении звездой, для соединения треугольником результат будет 130 мкФ. Но выше было сказано, что если агрегат испытывает нагрузку при пуске или имеет мощность более 1,5 кВт, то потребуется еще один конденсатор — пусковой. Его емкость обычно в 2-3 раза больше рабочей. То есть для соединения звездой нужен второй конденсатор емкостью 150-175 мкФ. Надо будет подобрать опытным путем. В продаже может не оказаться конденсаторов нужной емкости, тогда можно собрать блок, чтобы получить нужное количество. Для этого имеющиеся конденсаторы соединяются параллельно так, чтобы их емкость складывалась.

Внимание! Есть некоторое ограничение на мощность трехфазных агрегатов, которые можно запитать от однофазной сети. Это 3 кВт. Если это значение превышено, проводка может выйти из строя.

Почему пусковые конденсаторы лучше подбирать опытным путем, начиная с самых маленьких? Дело в том, что при недостаточном его значении будет подаваться ток большего значения, который может повредить обмотки. Если его значение больше требуемого, то юниту не хватит импульса для старта. Более четко представить связь можно с помощью видео.

   Заключение

При работе с электрическим током соблюдайте меры предосторожности. Не запускайте ничего, если вы не совсем уверены в правильности подключения. Обязательно посоветуйтесь с опытным электриком, который подскажет, выдержит ли проводка требуемую нагрузку от агрегата.

Общая информация.

Любой асинхронный трехфазный двигатель рассчитан на два номинальных напряжения трехфазной сети 380/220 — 220/127 и т. д. Наиболее распространены двигатели 380/220 В. Переключение двигателя с одного напряжения на другое производится соединением обмоток «в звезду» — на 380 В или в «треугольник» — на 220 В. Если двигатель имеет блок подключения, имеющий 6 контактов с установленными перемычками, следует обратить внимание в каком порядке установлены перемычки. Если в двигателе нет блока и есть 6 выводов, то они обычно собираются в 3 вывода. В одном пучке собраны начала обмоток, в другом концы (начала обмоток на схеме обозначены точкой).

В данном случае «начало» и «конец» — понятия условные, важно только, чтобы направления намотки совпадали, то есть для «звезды» как пример могут быть как начало, так и концы обмоток быть нулевой точкой, а в «треугольнике» обмотки должны быть соединены последовательно, т. е. конец одной с началом следующей. Для правильного подключения к «треугольнику» нужно определить выводы каждой обмотки, поставить их попарно и соединить в шлейф. схема:

Если развернуть эту схему, то будет видно, что катушки соединены «треугольником».

Если двигатель имеет только 3 вывода, то следует разобрать двигатель: снять крышку со стороны блока и найти в обмотках соединение трех обмоточных проводов (все остальные провода соединяются по 2). Соединение трех проводов является нулевой точкой звезды. Эти 3 провода нужно разорвать, припаять к ним выходные провода и объединить их в один пучок. Таким образом, у нас уже есть 6 проводов, которые нужно соединить по схеме треугольника.

Трехфазный двигатель вполне успешно может работать в однофазной сети, но при работе с конденсаторами ждать от него чудес не приходится. Мощность в лучшем случае будет не более 70% от номинальной, пусковой момент сильно зависит от пусковой мощности, сложности подбора рабочей мощности при изменении нагрузки. Трехфазный двигатель в однофазной сети — это компромисс, но во многих случаях это единственный выход. Существуют формулы расчета емкости рабочего конденсатора, но я считаю их не корректными по следующим причинам: 1. Расчет производится при номинальной мощности, а двигатель редко работает в таком режиме и при недогрузке двигателя, он будет греться из-за избыточной емкости рабочего конденсатора и, как следствие, повышенного тока в обмотке. 2. Номинальная емкость конденсатора, указанная на его корпусе, отличается от реальной +/- 20%, что также указано не конденсатором. А если измерить емкость отдельного конденсатора, то она может быть вдвое больше или вдвое меньше. Поэтому предлагаю подбирать емкость под конкретный двигатель и под конкретную нагрузку, измеряя ток в каждой точке треугольника, стараясь максимально согласовать его с подбором емкости. Так как в однофазной сети напряжение 220 В, двигатель следует подключать по схеме «треугольник». Для запуска ненагруженного двигателя можно обойтись только исправным конденсатором.

Направление вращения двигателя зависит от подключения конденсатора (точка а) к точке b или c.
Практически ориентировочную емкость конденсатора можно определить по кл. формула: С мкФ = P Вт/10,
, где С — емкость конденсатора в мкФ, Р — номинальная мощность двигателя в ваттах. Для начала достаточно, а точную подгонку следует производить уже после загрузки двигателя конкретной работой. Рабочее напряжение конденсатора должно быть выше напряжения сети, но практика показывает, что старые советские бумажные конденсаторы, рассчитанные на 160В, успешно работают. И найти их гораздо проще, даже на помойке. Мой двигатель дрели работает с такими конденсаторами, расположенными для защиты от хлопка в заземленной коробке от стартера, уже не помню сколько лет и пока все цело. Но я не призываю к такому подходу, просто информация к размышлению. Кроме того, если включить последовательно конденсаторы на 160 и Вольт, то емкость удвоится, но рабочее напряжение удвоится на 320 В и из пар таких конденсаторов можно будет собрать пару нужной емкости.

Включение двигателей с оборотами выше 1500 об/мин или загруженных в момент пуска затруднено. В таких случаях следует применять пусковой конденсатор, емкость которого зависит от нагрузки двигателя, подбирается экспериментально и ориентировочно может быть от равной рабочему конденсатору до 1,5 — 2-кратного увеличения. В дальнейшем для наглядности все, что относится к работе, будет зеленым, все, что относится к пуску, красным, что будет тормозить синий.

В простейшем случае включить пусковой конденсатор можно с помощью незафиксированной кнопки.

Реле тока можно использовать для автоматического запуска двигателя. Для двигателей мощностью до 500 Вт подойдет токовое реле от стиральной машины или холодильника с небольшой переделкой. Так как конденсатор остается заряженным и в момент перезапуска двигателя между контактами возникает довольно сильная дуга и серебряные контакты привариваются без отключения пускового конденсатора после пуска двигателя. Чтобы этого не произошло, контактная пластина пускового реле должна быть выполнена из графитовой или угольной щетки (но не из медно-графитовой щетки, так как она тоже прилипает). Также необходимо отключить тепловую защиту этого реле, если мощность двигателя превышает номинальную мощность реле.

При мощности двигателя более 500 Вт, до 1,1 кВт можно перемотать обмотку пускового реле более толстым проводом и с меньшим количеством витков, чтобы реле отключалось сразу при выходе двигателя на номинальные обороты.

Для более мощного двигателя можно сделать самодельное реле тока, увеличив размеры оригинала.

Большинство трехфазных двигателей до трех кВт хорошо работают в однофазной сети за исключением двигателей с двойной короткозамкнутой клеткой, наш это серия МА, к ним лучше не обращаться, в однофазной сети они не работают.

Практические схемы включения.

Общая схема

С1 — пусковой, С2 — рабочий, К1 — кнопка без фиксации, диод и резистор — система торможения.

Схема работает следующим образом: при повороте переключателя в положение 3 и нажатии кнопки К1 двигатель запускается, после отпускания кнопки остается только рабочий конденсатор и двигатель работает на полезной нагрузке. При повороте переключателя в положение 1 на обмотку двигателя подается постоянный ток и двигатель затормаживается, после остановки переключатель необходимо повернуть в положение 2, иначе двигатель сгорит, поэтому переключатель должен быть специальным и фиксированным только в положениях 3 и 2, а положение 1 должно включаться только на удержании. При мощности двигателя до 300 Вт и необходимости быстрого торможения гасящий резистор можно не применять, при большей мощности сопротивление резистора подбирается по требуемому времени торможения, но не должно быть меньше сопротивления гасящего резистора. обмотка двигателя.

Эта схема аналогична первой, но торможение здесь происходит за счет энергии, запасенной в электролитическом конденсаторе С1 и время торможения будет зависеть от его емкости. Как и в любой схеме, пусковую кнопку можно заменить токовым реле. При включении ключа двигатель запускается и конденсатор С1 заряжается через VD1 и R1. Сопротивление R1 выбирают в зависимости от мощности диода, емкости конденсатора и времени работы двигателя до торможения. Если время работы двигателя между пуском и торможением превышает 1 минуту, можно использовать диод КД226Г и резистор 7кОм не менее 4 Вт. рабочее напряжение конденсатора не менее 350В. Для быстрого торможения хорошо подходит флэш-конденсатор, флеш-модулей много, и необходимости в них больше нет. При выключении переключатель переключается в положение замыкающего конденсатора на обмотке двигателя и происходит торможение постоянным током. Используется обычный двухпозиционный переключатель.

Схема включения и торможения реверса.

Данная схема является развитием предыдущей, запускается автоматически с помощью токового реле и торможения электролитическим конденсатором, а также реверсивного включения. Отличие этой схемы: сдвоенный трехпозиционный переключатель и пусковое реле. Выбрасывая из этой схемы лишние элементы, каждый из которых имеет свой цвет, можно собрать схему, необходимую для конкретных целей. При желании можно перейти на кнопочное включение, для этого вам понадобится один или два автоматических пускателя с катушкой 220В. Используется двойной переключатель на три положения.

Еще одна не совсем обычная схема автоматического включения.

Как и в других схемах, есть тормозная система, но при необходимости ее можно легко выкинуть. В этой схеме включения две обмотки соединены параллельно, а третья через систему пуска и вспомогательный конденсатор, емкость которого примерно в два раза меньше требуемой при включении треугольником. Для изменения направления вращения нужно поменять местами начало и конец вспомогательной обмотки, обозначенные красной и зеленой точками. Пуск происходит за счет заряда конденсатора С3 и время пуска зависит от емкости конденсатора, причем емкость должна быть достаточно большой для выхода двигателя на номинальные обороты. Емкость можно взять с запасом, т.к. после зарядки конденсатор не оказывает заметного влияния на работу двигателя. Резистор R2 нужен, чтобы разрядить конденсатор и тем самым подготовить его к следующему пуску, подойдет 30 кОм 2Вт. Диоды Д245 — 248 подойдут к любому двигателю. Для двигателей меньшей мощности соответственно мощность диодов и емкость конденсатора уменьшаются. Хотя сделать обратное включение по этой схеме затруднительно, но при желании это возможно. Для этого потребуются сложные переключатели или спусковые механизмы.

Применение электролитических конденсаторов в качестве пусковых и рабочих.

Стоимость неполярных конденсаторов довольно высока, и не везде их можно найти. Поэтому, если их нет, можно применить электролитические конденсаторы, включенные по схеме не намного сложнее. Вместительность у них достаточно большая при небольшом объеме, они не дефицитны и не дороги. Но нужно учитывать вновь возникающие факторы. Рабочее напряжение должно быть не менее 350 вольт, включать их можно только попарно, как указано черным цветом на схеме, и в этом случае емкость уменьшается вдвое. А если для работы двигателя нужно 100 мкФ, то конденсаторы С1 и С2 должны быть по 200 мкФ.

Электролитические конденсаторы имеют большой допуск по емкости, поэтому лучше собрать конденсаторную батарею (обозначена зеленым), так будет легче подобрать реальную емкость, необходимую двигателю и, кроме того, электролиты имеют очень тонкие выводы, а ток при большой емкости может достигать значительных величин и нагрев выводов, а при внутреннем обрыве вызвать взрыв конденсатора. Поэтому вся конденсаторная батарея должна находиться в закрытом боксе, особенно во время экспериментов. Диоды должны быть с запасом по напряжению и току, необходимому для работы. До 2кВт вполне подойдет Д 245 — 248. При пробое диода конденсатор сгорает (взрывается). Взрыв конечно громко сказано, пластиковый бокс полностью защитит от расширения конденсаторных деталей и от блестящего серпантина тоже. Ну, страшилки рассказаны, теперь немного оформления. Как видно из схемы, минусы всех конденсаторов соединены между собой и, следовательно, конденсаторы старой конструкции с минусом на корпусе можно просто плотно перемотать изолентой и поместить в пластиковый бокс соответствующих размеров. Диоды необходимо разместить на изолирующей пластине и при большой мощности поставить их на небольшие радиаторы, а если мощность не большая и диоды не греются, то их можно поместить в тот же короб. Включенные таким образом электролитические конденсаторы вполне успешно работают как пусковые, так и рабочие.

Сейчас электронная схема включения дорабатывается, но пока сложно повторить и настроить.

Как запустить трехфазный асинхронный двигатель от однофазной сети?

Самый простой способ запуска трехфазного двигателя как однофазного основан на подключении его третьей обмотки через фазосдвигающее устройство. В качестве такого устройства может использоваться активное сопротивление, индуктивность или конденсатор.

Перед подключением трехфазного двигателя к однофазной сети необходимо убедиться, что номинальное напряжение его обмоток соответствует номинальному напряжению сети. Трехфазный асинхронный двигатель имеет три обмотки статора. Соответственно в клеммной коробке должно быть выведено 6 клемм для подключения питания. Если открыть клеммную коробку, то мы увидим двигатель. На боре выведены 3 обмотки двигателя. Их концы подключаются к клеммам. Питание двигателя подключается к этим клеммам.

Каждая обмотка имеет начало и конец. Начало обмоток обозначено как С1, С2, С3. Концы обмоток маркируются соответственно С4, С5, С6. На крышке клеммной коробки мы увидим схему подключения двигателя к сети при разном напряжении питания. По этой схеме мы должны соединить обмотки. Те. если двигатель позволяет использовать напряжения 380/220, то для подключения его к однофазной сети 220В необходимо переключить обмотки по схеме «треугольник».

Если схема его подключения позволяет 220/127 В, то к однофазной сети 220 В он должен быть подключен по схеме «звезда», как показано на рисунке.

Цепь пускового сопротивления

На рисунке приведены схемы включения однофазного трехфазного двигателя с пусковым сопротивлением. Такая схема используется только в двигателях малой мощности, так как большое количество энергии теряется в виде тепла в резисторе.

Наиболее распространенные схемы с конденсаторами. Для изменения направления вращения двигателя необходимо использовать переключатель. В идеале для нормальной работы такого двигателя необходимо, чтобы емкость конденсатора менялась в зависимости от скорости. Но это условие достаточно трудновыполнимо, поэтому обычно применяют двухступенчатую схему управления асинхронным электродвигателем. Для работы механизма, приводимого в движение таким двигателем, используются два конденсатора. Один подключается только при пуске, а после окончания пуска отключается и остается только один конденсатор. При этом наблюдается заметное снижение его полезной мощности на валу до 50…60 % от номинальной мощности при включении в трехфазную сеть. Такой запуск двигателя называется конденсаторным пуском.

При использовании пусковых конденсаторов возможно увеличение пускового момента до значения Мн/Мн=1,6-2. Однако при этом значительно увеличивается емкость пускового конденсатора, из-за чего растут его габариты и стоимость всего фазосдвигающего устройства. Для достижения максимального пускового момента значение емкости необходимо выбирать из соотношения, Xc = Zk, т. е. емкость равна сопротивлению короткого замыкания одной фазы статора. Из-за дороговизны и габаритов всего фазосдвигающего устройства конденсаторный пуск применяют только тогда, когда необходим большой пусковой момент. По окончании пускового периода пусковую обмотку необходимо отключить, иначе пусковая обмотка перегреется и сгорит. В качестве пускового устройства можно использовать дроссель-индуктор.

Трехфазный пусковой асинхронный двигатель от однофазной сети через преобразователь частоты

Для пуска и управления трехфазным асинхронным двигателем от однофазной сети можно использовать преобразователь частоты с питанием от однофазной сети. Блок-схема такого преобразователя показана на рисунке. Пуск трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети с помощью преобразователя частоты является одним из наиболее перспективных. Поэтому именно он чаще всего используется в новых разработках систем управления регулируемыми электроприводами. Его принцип заключается в том, что изменяя частоту и напряжение двигателя, можно в соответствии с формулой изменить его частоту вращения.

Сам преобразователь состоит из двух модулей, которые обычно заключены в один корпус:
— модуль управления, управляющий работой устройства;
— силовой модуль, питающий двигатель электричеством.

Применение преобразователя частоты для пуска трехфазного асинхронного двигателя. можно значительно снизить пусковой ток, так как в электродвигателе существует жесткая зависимость между током и крутящим моментом. При этом значения пускового тока и крутящего момента можно регулировать в достаточно большом диапазоне. Кроме того, с помощью преобразователя частоты можно регулировать частоту вращения двигателя и самого механизма, уменьшая при этом значительную часть потерь в механизме.

Недостатками использования преобразователя частоты для пуска трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети является достаточно высокая стоимость самого преобразователя и его периферийных устройств. Появление несинусоидальных помех в сети и снижение показателей качества сети.

Объяснение электрической мощности. Часть 3: Сбалансированная трехфазная мощность переменного тока

Большие трехфазные двигатели и оборудование, которое они приводят в действие, должны потреблять мощность в равной степени от каждой из трех фаз сети. Однако часто этого не происходит. Дисбаланс и гармоники могут вызвать нестабильность, а вибрация двигателя снижает как эффективность, так и срок службы. Дисбаланс также может вызвать неисправности в однофазных нагрузках. Все это может снизить качество электроэнергии, что приведет к штрафным санкциям со стороны коммунальных служб.

В этом блоге мы опишем сбалансированные трехфазные системы питания, в которых каждая фаза потребляет одинаковый ток. В следующих статьях блога, опубликованных позже, мы представим несбалансированную мощность.

В нашем предыдущем блоге было показано, как бесконечно изменяющиеся мгновенные формы тока и мощности могут быть просто представлены одним числом: параметрами. Возможно, наиболее полезными являются активная, реактивная и полная мощности.

Активная мощность совершает полезную работу, протекая через резистивную часть сети и имея то же среднее значение, что и мгновенная мощность. Реактивная мощность протекает по индуктивной части цепи 9на 0° позже и имеет среднее значение, равное нулю. Кажущаяся мощность – это общая мощность, видимая коммунальным предприятием. Коэффициент мощности представляет собой активную над полной мощностью.

Сбалансированные индуктивные/резистивные нагрузки

Трехфазные резистивные нагрузки просты, поэтому мы сразу перейдем к индуктивным нагрузкам (которые также включают резистивную составляющую).

В сбалансированной системе полная активная/реактивная/полная мощность представляет собой просто сумму их соответствующих фазных мощностей.

Базовая трехфазная система питания с тремя индуктивными нагрузками по 600 ВА. (Красный, зеленый и синий цвета фазы приведены только для демонстрации и не соответствуют никакому стандарту)

Сумма всех напряжений (и токов) в точке звезды всегда равна нулю. В сбалансированной системе ток нейтрали и мощность нейтрали равны нулю. Вы можете думать о сбалансированной трехфазной системе как о трех однофазных системах, подключенных к нейтральной линии.

Кривые напряжения и тока в сбалансированной системе

Трехфазные кривые напряжения и тока

Каждое напряжение отстает от предыдущего на 120° (посмотрите на пересечение нуля). Двигатель также снова вводит свой собственный 30-градусный фазовый сдвиг между напряжением и током.

Векторная (фазорная) диаграмма показывает ту же информацию, что и кривые

Эта векторная диаграмма показывает только основные значения. Длины линий представляют среднеквадратичные значения, а их высота над началом координат показывает мгновенные значения. Все это вращается со скоростью 60 раз в секунду против часовой стрелки. Опять же, напряжения фаз B и C отстают на 120° и 240°, а токи фаз A, B и C отстают на 30°, 150° и 270°.

Вы также можете нарисовать векторную диаграмму для каждой гармонической составляющей (но только основная составляющая обычно переносит полезную энергию).