Соединение трехфазного двигателя в однофазную сеть. Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети: особенности, схемы и расчеты

Как правильно подключить трехфазный двигатель к однофазной сети. Какие схемы подключения существуют. Как рассчитать необходимую емкость конденсаторов. Какие меры предосторожности нужно соблюдать при подключении.

Особенности подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети — довольно распространенная задача, особенно в бытовых условиях. Хотя такое подключение и приводит к некоторому снижению мощности, оно вполне оправдано в ситуациях, когда нет доступа к трехфазной сети.

Основная сложность заключается в том, что для нормальной работы трехфазного двигателя необходимо создать вращающееся магнитное поле. В трехфазной сети оно создается естественным образом за счет сдвига фаз на 120 градусов. В однофазной сети приходится использовать дополнительные средства для получения необходимого фазового сдвига.

Основные схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Существует несколько основных схем подключения трехфазного двигателя к однофазной сети:

• Схема с рабочим и пусковым конденсаторами
• Схема Штейнмеца
• Схема с преобразователем частоты

Рассмотрим подробнее каждую из этих схем.

Схема с рабочим и пусковым конденсаторами

Это наиболее распространенная схема, позволяющая получить до 70-80% номинальной мощности двигателя. Принцип работы основан на создании искусственной фазы с помощью конденсаторов.

Для чего нужны два конденсатора? Пусковой конденсатор большой емкости необходим для создания высокого пускового момента. После запуска он отключается, а в работе остается только рабочий конденсатор меньшей емкости.

Схема Штейнмеца

Схема Штейнмеца является упрощенным вариантом подключения, где используется только один конденсатор. Она проще в реализации, но обеспечивает меньшую мощность — около 50-60% от номинальной.

Схема с преобразователем частоты

Использование преобразователя частоты (ЧРП) позволяет получить полную мощность двигателя. Кроме того, появляется возможность регулировки скорости вращения. Однако эта схема наиболее сложная и дорогая в реализации.

Расчет емкости конденсаторов для подключения трехфазного двигателя

Правильный выбор емкости конденсаторов критически важен для нормальной работы двигателя. Рассмотрим основные формулы для расчета.

Расчет рабочего конденсатора

Для схемы «треугольник» емкость рабочего конденсатора рассчитывается по формуле:

C = 4800 * I / U

Где:

• C — емкость конденсатора в мкФ
• I — номинальный ток двигателя в амперах
• U — напряжение сети в вольтах

Для схемы «звезда» формула немного отличается:

C = 2800 * I / U

Расчет пускового конденсатора

Емкость пускового конденсатора обычно выбирается в 2-3 раза больше рабочего. То есть:

C_пуск = (2-3) * C_раб

Меры предосторожности при подключении трехфазного двигателя к однофазной сети

При подключении трехфазного двигателя к однофазной сети необходимо соблюдать ряд мер предосторожности:

• Убедитесь, что мощность двигателя не превышает возможности вашей электросети
• Используйте конденсаторы с соответствующим рабочим напряжением
• Обеспечьте надежное заземление двигателя
• Используйте автоматический выключатель для защиты от перегрузок
• При использовании пускового конденсатора обеспечьте его своевременное отключение после запуска

Преимущества и недостатки подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим их подробнее.

Преимущества:

• Возможность использования трехфазного оборудования при отсутствии трехфазной сети
• Относительная простота реализации (особенно для схемы с конденсаторами)
• Экономия на покупке нового однофазного двигателя

Недостатки:

• Снижение мощности двигателя (до 30-50% в зависимости от схемы)
• Возможное снижение ресурса двигателя при неправильном подключении
• Необходимость дополнительных компонентов (конденсаторы, пускатели)
• Сложность регулировки скорости вращения (кроме схемы с ЧРП)

Практические рекомендации по подключению трехфазного двигателя к однофазной сети

При самостоятельном подключении трехфазного двигателя к однофазной сети следует придерживаться следующих рекомендаций:

1. Внимательно изучите паспортные данные двигателя
2. Выберите подходящую схему подключения
3. Правильно рассчитайте емкость конденсаторов
4. Используйте качественные комплектующие
5. Обеспечьте надежную изоляцию всех соединений
6. Проведите пробный запуск без нагрузки
7. Проверьте температуру двигателя после нескольких минут работы

При отсутствии опыта работы с электрооборудованием, рекомендуется обратиться к квалифицированному специалисту.

Альтернативные решения для работы с трехфазным оборудованием при однофазном питании

Помимо прямого подключения трехфазного двигателя к однофазной сети, существуют и другие варианты решения проблемы:

• Использование преобразователя однофазного тока в трехфазный
• Замена трехфазного двигателя на однофазный аналог
• Использование генератора трехфазного тока

Каждый из этих вариантов имеет свои преимущества и недостатки. Выбор оптимального решения зависит от конкретной ситуации, требуемой мощности и бюджета.

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.

Содержание

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.

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?

ac — Подключение трехфазного электродвигателя к однофазному источнику питания

спросил 1 год, 10 месяцев назад

Изменено 1 год, 10 месяцев назад

Просмотрено 266 раз

\$\начало группы\$

Я хотел бы знать, какой самый дешевый и простой способ подключить трехфазный асинхронный двигатель переменного тока мощностью 2,2 кВт к однофазному источнику питания 230 В.

Кроме того, как в этой настройке можно запускать и останавливать двигатель? Будут ли нужны защитные устройства?

• переменный ток
• трехфазный
• асинхронный двигатель
• однофазный
• электрический

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Соединение Штейнмеца, вероятно, самое дешевое и простое, но оно позволяет двигателю обеспечивать только 70% его номинальной мощности. См.: 3-фазный двигатель, работающий от одной фазы с использованием соединения треугольником Штейнмец

Питание двигателя через частотно-регулируемый привод (VFD) позволяет двигателю обеспечивать номинальную мощность, а также обеспечивает регулируемую скорость. Это может быть проще, а стоимость может быть меньше, чем любая другая альтернатива, кроме соединения Штейнмеца.

То, что проще всего, в некоторой степени зависит от опыта человека, выполняющего преобразование.

То, что дешевле, зависит от желания и способности найти и использовать детали, которые используются, и какие материалы можно получить дешево.

Для получения дополнительной информации об альтернативных методах см.: Преобразование однофазного в трехфазное

ЧРП обеспечивает пуск и останов, а также защиту от перегрузки двигателя и замыкания на землю в линиях двигателя. Для подачи питания на частотно-регулируемый привод потребуется автоматический выключатель или другие средства отключения, а также защита параллельных цепей. Перед покупкой частотно-регулируемого привода рекомендуется скачать и прочитать руководство.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Однофазный VS Трехфазный: в чем разница?

Мощность переменного тока можно разделить на однофазную (однофазную) и трехфазную (трехфазную). Вообще говоря, однофазные источники питания используются там, где потребляемая мощность невелика. Короче говоря, он используется для запуска небольших устройств. Трехфазная силовая нагрузка велика и может работать на крупном заводском оборудовании.

Когда речь идет о однофазных и трехфазных, основное различие заключается в том, что первые используются для бытовых нужд, а вторые используются для работы тяжелой техники. В этой статье рассматриваются различия между ними, чтобы вы могли узнать, что такое трехфазный источник питания, и понять, как они работают.

1. Что такое однофазный блок питания и его характеристики?

В однофазном электричестве напряжение питания источника питания изменяется одновременно. Вообще говоря, однофазный ток называется «бытовым напряжением», потому что он в основном используется в домашних хозяйствах.

Когда дело доходит до распределения питания, в однофазных соединениях используются нейтральные и фазные провода. Нейтральный провод служит обратным путем тока, а фазный провод несет нагрузку.

При однофазном подключении напряжение начинается от 230 вольт и частота около 50 Гц. Так как напряжение в однофазном соединении продолжает расти и падать, оно не может обеспечить постоянную мощность нагрузки. Давайте обсудим преимущества и недостатки использования однофазного источника питания.

Преимущество

• Однофазное подключение подходит для бытовых товаров и жилья. Это связано с тем, что большинству электроприборов требуется небольшое количество электроэнергии, например, телевизорам, светильникам, вентиляторам, холодильникам и т. д.
• Функция однофазного подключения проста и распространена. Он состоит из компактного и легкого блока, и чем выше напряжение, тем меньше ток по проводу.
• Благодаря снижению мощности обеспечивает оптимальное питание от однофазного подключения и эффективную передачу мощности.
• Однофазное подключение лучше всего подходит для оборудования мощностью менее 5 л.с.

Недостаток

• Тяжелое оборудование, такое как промышленные двигатели и другое оборудование, не может работать от однофазного питания.
• Небольшие двигатели мощностью менее одного киловатта не могут работать от однофазного источника питания, поскольку им не хватает начального крутящего момента, необходимого двигателю. Поэтому для бесперебойной работы мотора требуется дополнительное оборудование, называемое пускателем двигателя.

2. Что такое трехфазный источник питания и его характеристики?

Через трехфазное подключение к электросети вы можете получить три независимых источника питания. Итак, как работает трехфазный? Каждый сегмент тока может достигать максимального напряжения и завершать одну треть времени в одном цикле. Короче говоря, напряжение трехфазного подключения питания остается неизменным.

Более того, он никогда не упадет до нуля. Если вы используете тяжелое оборудование, важно понимать, что такое трехфазное электропитание и как оно работает. Для этого требуется, чтобы три провода и нейтральный провод располагались рядом в трехфазном соединении. Расстояние между проводами 120 градусов.

Кроме того, вы можете найти два различных типа конфигураций трехфазного источника питания: звезда и треугольник. Для конфигурации «звезда» требуется заземление и нейтраль. Конфигурация треугольника не требует нейтрального провода.

Кроме того, различное высоковольтное оборудование может использовать блок питания с схемой треугольника. Ниже приведены преимущества и недостатки использования трехфазного питания.

Преимущество

• Благодаря достаточному крутящему моменту для тяжелых промышленных двигателей не требуется дополнительный пускатель.
• Эффективная работа крупной техники. Промышленные и коммерческие нагрузки предпочитают трехфазные соединения из-за большой требуемой мощности.
• При увеличении количества фаз системы электроснабжения напряжение трехфазного электроснабжения становится более плавным.
• Трехфазное соединение не требует чрезмерных проводящих материалов для передачи мощности. Таким образом, если трехфазное подключение обеспечивает экономичное решение, оно является более экономичным.

Недостаток

• Самым большим недостатком трехфазного подключения является то, что оно не выдерживает перегрузок. Следовательно, это может привести к повреждению оборудования, а вероятность дорогостоящего ремонта выше. Это связано с тем, что стоимость одного компонента высока.
• Из-за высокого напряжения блока трехфазное подключение требует больших затрат на изоляцию. Изоляция зависит от напряжения, а размер провода зависит от распределения мощности.

3. В чем разница между однофазным источником питания и трехфазным источником питания?

Вот важное различие между однофазным и трехфазным подключением.

• При однофазном подключении ток проходит по одному проводнику. С другой стороны, трехфазное соединение состоит из трех отдельных проводников, необходимых для передачи мощности.
• В однофазной системе электроснабжения напряжение может достигать 230 вольт. А вот в трехфазном подключении выдерживает напряжение до 415 вольт.
• Для плавного протекания тока по однофазному соединению требуется два отдельных провода. Один представляет собой нейтральную линию, а другой представляет собой одну фазу. Все это необходимо для завершения цепи. В трехфазном соединении системе нужен нейтральный провод и трехфазный провод для замыкания цепи.
• Максимальная мощность, передаваемая при трехфазном соединении по сравнению с однофазным источником питания.
• Однофазное соединение состоит из двух проводов, образующих простую сеть. А вот в случае трехфазного подключения сеть усложняется тем, что там четыре разных провода.
• Так как однофазное подключение имеет только один фазный провод, то при любом сбое в сети будет прервано все электроснабжение.