Трехфазный двигатель в однофазной сети схемы запуска. Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети: схемы и способы

Как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети 220В. Какие схемы подключения существуют. Как рассчитать емкость конденсаторов. Какие особенности нужно учитывать при подключении.

Почему возникает необходимость подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Трехфазные асинхронные двигатели широко применяются в промышленности и быту благодаря своей надежности и простоте конструкции. Однако не везде есть доступ к трехфазной сети 380В. Возникает вопрос: можно ли подключить трехфазный двигатель к обычной бытовой однофазной сети 220В?

Основные причины, по которым может потребоваться такое подключение:

• Необходимость использования мощного трехфазного двигателя в домашней мастерской
• Перенос промышленного оборудования с трехфазным приводом в помещение только с однофазной сетью
• Временное подключение трехфазного электроинструмента на объекте без трехфазного питания

В таких случаях требуется найти способ запитать трехфазный двигатель от обычной розетки 220В. Рассмотрим основные варианты решения этой задачи.

Основные способы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Существует несколько схем подключения трехфазного асинхронного двигателя к однофазному источнику питания:

1. С использованием фазосдвигающего конденсатора
2. С применением преобразователя частоты
3. Через специальный трехфазный трансформатор
4. С помощью электронного фазорасщепителя

Наиболее простой и доступный способ — это подключение через фазосдвигающий конденсатор. Рассмотрим его подробнее.

Схема подключения трехфазного двигателя через конденсатор

Принцип работы данной схемы основан на создании искусственной третьей фазы с помощью конденсатора. Конденсатор обеспечивает необходимый сдвиг фаз для запуска и работы двигателя.

Базовая схема подключения выглядит следующим образом:

• Две обмотки двигателя подключаются напрямую к фазному и нулевому проводу сети 220В
• Третья обмотка подключается через конденсатор
• Корпус двигателя заземляется

При этом мощность двигателя снижается примерно до 50-70% от номинальной. Это нужно учитывать при выборе двигателя.

Как рассчитать емкость конденсатора для подключения трехфазного двигателя

Правильный выбор емкости конденсатора критически важен для нормальной работы двигателя. Существует несколько формул для расчета:

1. Упрощенная формула:

C = 60 * P

Где C — емкость в мкФ, P — мощность двигателя в кВт

2. Более точная формула для схемы «треугольник»:

C = 4800 * I / U

Где I — номинальный ток двигателя, U — напряжение сети (220В)

3. Формула для схемы «звезда»:

C = 2800 * I / U

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

Особенности подбора конденсаторов для подключения трехфазного двигателя

При выборе конденсаторов нужно учитывать следующие моменты:

• Рабочее напряжение конденсаторов должно быть не менее 400-450В
• Лучше использовать специальные пусковые конденсаторы
• Подойдут также бумажные или полипропиленовые конденсаторы
• Нельзя применять электролитические конденсаторы
• При отсутствии нужной емкости можно собрать батарею из нескольких конденсаторов

Важно правильно рассчитать и подобрать конденсаторы, иначе двигатель не запустится или будет сильно греться при работе.

Схема подключения трехфазного двигателя к однофазной сети с реверсом

Для обеспечения возможности реверса (изменения направления вращения) двигателя схему подключения нужно дополнить:

• Добавляется двухполюсный переключатель
• Переключатель меняет местами подключение двух обмоток двигателя
• Обмотка с конденсатором остается неизменной

При переключении направление вращения магнитного поля и ротора двигателя изменится на противоположное. Это позволяет управлять направлением работы привода.

Преимущества и недостатки конденсаторного способа подключения

Основные плюсы данного метода:

• Простота реализации
• Низкая стоимость
• Компактность
• Надежность при правильном расчете

Недостатки:

• Снижение мощности двигателя
• Повышенный нагрев
• Шум при работе
• Сложность точного расчета емкости

Несмотря на недостатки, этот способ остается самым распространенным для подключения трехфазных двигателей небольшой мощности к бытовой сети.

Меры безопасности при подключении трехфазного двигателя к однофазной сети

При самостоятельном подключении трехфазного двигателя важно соблюдать технику безопасности:

• Использовать качественные комплектующие с нужными параметрами
• Надежно изолировать все соединения
• Обеспечить защитное заземление корпуса двигателя
• Не перегружать двигатель
• Контролировать нагрев двигателя и конденсаторов
• При необходимости устанавливать тепловое реле

Неправильное подключение может привести к выходу из строя двигателя или возгоранию. При отсутствии опыта лучше обратиться к специалисту.

Трёхфазный двигатель в однофазной сети

Трёхфазные движки используются для циркулярок, заточки различных материалов, станков для сверления и т.п.

Имеется много вариантов запуска трёхфазных двигателей в однофазной сети, но самый эффективный, это подключение третьей обмотки через фазосдвигающий кондесатор. Нужно учитывать, что конденсатор сдвигает фазу третьей обмотки на 90 градусов, между первой и второй фазами сдвиг очень мал, электромотор начинает терять мощность около 40 — 50% на включении обмоток по схеме треугольника.

Для того, чтобы Электродвигатель с конденсаторным пуском работал хорошо, нужно чтобы ёмкость конденсатора менялась в зависимоти от количества оборотов. На деле этого добиться довольно тяжело, поскольку двигателем обычно управляют двухступенчатым способом, сначала активируют с пусковым конденсатором (с помощью больших пусковых токов), а после того как движок  разгонится  его отсоединяют и остаётся только рабочий (рис.1).

Если нажать на кнопку SB1 (её можно снять со стиральной машины — пускатель ПНВС-10 УХЛ2) электромотор М начинает набирать оброты, когда он разгонится кнопку отпускают.  SB1.2 размыкается, a SB1.1 и SB1.3 остаются в замкнутом состоянии. Их размыкают, чтобы остановить движок. Бывает такое, что SB 1.2 в кнопке не отходит, в таком случае подложите под него шайбу таким образом, чтобы он отошёл. Чтобы соединить обмотки электродвигателя по схеме «треугольник» ёмкость С2 (рабочего конденсатор) определим с помощью формулы:

С2=4800 I/Uгде I — ток, потребляемый двигателем, А;U — напряжение сети, В.Ток, который потребляет электродвигатель, можно измерить амперметром или использовать формулу:

где Р — мощность электромтора, Вт;U — напряжение сети, В;n— КПД ; cos? — коэффициент мощности

Ёмкость С1 (пускового конденсатор) нужно выбирать в 2 — 2.5 раза больше рабочего на большой нагрузке на вал, их допустимые напряжения должны быть в 1.5 раза больше напряжения сети. В нашём случае наиболее лучшие конденсаторы это МГБО, МБГП, МБГЧ, у которых рабочее напряжение 500 В и больше.

Пусковые конденсаторы нужно будет зашунтировать с помощью резистора R1 сопротивлением 200 — 500 кОм, через него выходит остаток электрического заряда.

Реверсировать электромотор нужно  с помощью переключения фазы на его обмотке тумблером SA1 (рис. 1) типа ТВ1 — 4.

На холостом ходу по питаемой через конденсаторы по обмотке протекает ток па 20 — 40% больше номинального. Поэтому уменьшайте ёмкость конденсатора С2 если двигатель будет часто работать в недогруженом режиме или на  холостм ходу. Для активации двигателя с мощностью 1,5 кВт будет достаточно использовать рабочий конденсатор ёмкостью 100 мкф, а пусковой — 60 мкФ. Ёмкости рабочих и пусковых конденсаторов зависят от мощности самого двигателя, эти значения представлены в таблице, которая указана выше.

Желательно конечно использовать бумажные конденсаторы в роли пусковых, но если такой возможности у вас нет, то можно в качестве альтернативы использовать оксидные, т.е. электролитические. На рис. 2 показано как производить замену бумажных конденсаторов на электролитические. Положительная полуволна переменного тока протекает через цепь VD1C1, а отрицательная — через VD2C2, по это причине электролиты можно использовать с меньшим допустимым напряжением, чем для бумажных конденсаторов. Для бумажных конденсаторов нужно напряжение 400 В и более, то для электролита вполне хватает 300 — 350 В, по той причине, что он проводит лишь одну полуволну переменного тока и поэтому к нему прикладывается только половина напряжения, для точной надежности он должен держать амплитудное напряжение однофазной сети, это около 300 В. Этот расчет аналогичен расчету бумажных конденсаторов.

Схема для включения трёхфазного двигателя в однофазную сеть, используя электролитические конденсаторы показана на рис. 3. Чтобы подобрать нужную емкость бумажных и оксидных конденсаторов, лучше всего измерить ток в точках а, в, с — эти токи в обязательном порядке должны быть равны между собой при оптимальной нагрузке на вал электродвигателя. Диоды VD1, VD2 подбирайте с обратным напряжением не меньше 300 В и 1пр. мах=10А. Если мощность дыижка больше, то диоды устанавливайте на теплоотводы, по два в плече, в противном случае может случиться пробой диодов и через оксидный конденсатор побежит переменный ток, после чего, спустя немного времени электролит скорее всего нагреется и разорвётся. Электролитические конденсаторы в роли рабочих использовать не рекомендуется, потому что длительный проход через них высоких токов, как правило приводит к их нагреву и взрыву. Лучше используйте их для пусковых.

В случае если  ваш трехфазный электромотор будет использоваться на динамических (высоких) нагрузках на вал, лучше используйте схему подключения пусковых конденсаторов при помощи токового реле, которое будет при больших нагрузках на вал автоматически включать и выключать пусковые конденсаторы (рис.3).

Во время подключения обмоток трехфазного электродвигателя в однофазную сеть с помощью схемы, которая представлена на рис. 4, мощность электромотора составляет 75% от номинальной мощности в трехфазном режиме, это значит потери составляют около 25%, потому что обмотки А и В подключены противофазно на всё напряжение 220 В, напряжение вращения определяется включением обмотки С. Фазирование обмоток изображено в виде точек.

Самые более надёжные,практичные и удобные при работе с трехфазными электродвигателями резисторно-индуктивноемкостные преобразователи однофазной сети 220 Вольт в трехфазную сеть, с токами в фазах до 4 ампер и сдвигом напряжений в фазах приверно 120 градусов. Эти устройства универсальны, устанавливаются они в жестяном корпусе и позволяют подсоединять трехфазные электромоторы мощностью до 2,5 килловатт в однофазную сеть 220 Вольт почти  без потерь мощности.

В преобразователе используем дроссель с воздушным зазором. Его устройство представлено на рис. 6. Если правильно подобраны R, С и соотношения витков в секциях обмотки дросселя, то такой преобразователь даёт нормальную длительную работу электромоторов, это независимо от их характеристик и уровня нагрузки на вал. Вместо индуктивности представлено индуктивное сопротивление XL, потому что его легче измерить, обмотка дросселя крайними выводами через амперметр подсоединяется к напряжению 100 — 220 Вольт, частотой 50 Герц, параллельно с вольтметром. Индуктивное сопротивление (активным сопротивлением можно пренебречь) определяется отношением напряжения в вольтах к току в амперах XL=U/J.

Конденсатор С1 должен жержать напряжение не меньше 250 Вольт, а конденсатор С2 — не меньше чем 350 Вольт. Если вы используете конденсаторы КБГ, МБГ-4, то в таком случае напряжение будет соответствовать номиналу, который указан на маркировке, а конденсаторы МБГП, МБГО при посоединении к цепи переменного тока должны быть с двухкратным запасом напряжения. Резистор R1 должен быть рассчитан на ток до ЗА, это значит на мощность около 700 Вт (наматывается никелево-хромовая проволока диаметром 1,3 — 1,5 мм на фарфоровой трубке с передвигающейся скобой, которая позволяет получать необходимое сопротивление для различных мощностей электродвигателя). Резистор обязательно должен быть защищен от перегрева и ограждён от остальных компонентов, токоведущих частей, а также от возможного конакта человека с ним. Металлическое шасси корпуса в обязательном порядке необходимо  заземлить.

Сечение магнитопровода дросселя должно составлять S=16 — 18cm2, диаметр провода d=l,3 — 1,5 мм, общее число витков W=600 — 700. Форма магнитопровода и марка стали могут быть любыми, главное помнить о  воздушном зазоре (это даст вам возможность изменять индуктивное сопротивление), которое устанавливаем при помощи винтов (рис. 6). Для того чтобы избежать сильного дребезжания дросселя, нужно между Ш-об-разными половинами магнитопровода проложить деревянный брусок и зажать винтами. В роли дросселя подойдут силовые трансформаторы от ламповых цветных телевизоров с мощностью 270 — 450 Ватт. Обмотка дросселя в целом производится в виде одиной катушки, которая имеет три секции и четыре вывода. Если вы будете использовать сердечник с постоянным воздушным зазором, то вам придется изготавливать пробную катушку,которая не имеет промежуточных отводов, сделать дроссель с примерным зазором, подключить в сеть и измерить XL. XL необходимо отмотать или домотать ещё немного витков. Выясните необходимое количество витков, мотайте необходимую катушку, разделите каркас на секции в отношении W1:W2:W3=1:1:2. Итак, если у нас общее колисество витков равно 600, то из этого исходит Wl =W2= 150, a W3=300. Для того чтобы поднять выходную мощность преобразователя и не допустить при этом несиметрии напряжений, необходимо поменять значения XL, Rl, Cl, С2, которые отталкиваются от того,что токи в фазах А, В, С должны быть равными при номинальной нагрузке на вал электромотора. В режиме недогрузки электродвигателя несимметрия напряжений фаз не представляет какой либо опасности, в том случае если наибольший из токов фаз не будет превышать номинальный ток электродвигателя. Для пересчета параметров преобразователя на иную мощность используется формула:

С1 = 80РС2 = 40РRl = 140/PXL = 110/PW = 600/ РS = 16Pd = 1,4P

где P — это мощность преобразователя (в киловаттах), а мощность двигателя по паспорту — это является его мощностью на самом валу электродвигателя. В том случае если КПД (т.е. коэффициент полезного действия) электродвигателя вам неизвестен, то в таком случае его можно считать в среднем около 75 — 80%.

⚡️Трехфазный двигатель в однофазной сети

На чтение 2 мин. Опубликовано 17.10.2017 Обновлено 07.07.2019

Иногда в домашних условиях возникает необходимость использовать трехфазный электродвигатель при отсутствии трехфазной сети. Предлагаю достаточно простой способ решения этой проблемы, включения трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Надежность схемы (рис.1) проверена на протяжении нескольких лет и за рекомендовала себя с положительной стороны.

На рисунке (рис.2), (рис.3) представлены соединение звезда и треугольник, что для данной схемы несущественно, она работает хорошо как при одном соединение, так и при другом.

Мною использовался трехфазный электродвигатель мощностью 320 Вт. Для других двигателей, возможно, необходимо подобрать точнее емкости конденсаторов.

Рабочие конденсаторы должны быть строго неполярными!

Нужно понимать, что мощность трехфазного двигателя в однофазной сети будет составлять около 50% номинальной, что следует учитывать при его использовании. Данные потери мощности, можно скомпенсировать используя различные виды редукторов, при этом механическая мощности увеличиться в многократно.

На рисунке 4 представлена схема запуска электродвигателя 380В от бытовой сети 220В. Обмотки двигателя соединены треугольником.

К двум обмоткам, напрямую, подается питание, с напряжением 220В, а к третей обмотке, подключается фазосдвигающий конденсатор.

Емкость рабочего конденсатора приблизительно рассчитывается 60-80 микрофарад на киловатт, максимальное напряжение 400В. На схеме переключателем “Реверс” можно менять вращения вала по часовой стрелке и против часовой. Экспериментально “Переключатель” пускового конденсатора можно заменить кнопкой.  Корпус двигателя заземляется.

Расчет рабочего конденсатора для 3-х фазного электродвигателя 220/380В 2,2 кВт

• Крутящий момент: 0,1 – 0,5;
• Рабочий конденсатор: 140-160 мкФ;
• Пусковой конденсатора: 280-320 мкФ;

ТРЁХФАЗНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ В ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ

   При всем современном многообразии выбора бытового электроинструмента, по прежнему существует потребность в применении более мощных асинхронных электродвигателей. Предпосылок к этому немало — применяемые в качестве двигателей электроинструмента коллекторные машины не превосходят по мощности потолок в 1 — 1,5 кВт (дальнейшее увеличение по мощности приводит к увеличению по массагабаритным показателям), а ведь иногда требуется привод более мощный (самодельные циркулярные или ленточные пилы, электрофуганки с шириной прохода 50 и более сантиметров и т.д). Все эти инструменты приводятся в движение как правило при помощи трехфазных электродвигателей. К сожалению, трехфазная сеть в быту — явление крайне редкое, поэтому для их питания от обычной электрической сети самодельщики применяют: фазосдвигающий конденсатор; тринисторные фазосдвигающие устройства; другие емкостные и индукционно-емкостные фазосдвигающие схемы. Среди различных способов запуска асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, наиболее простым является способ подключения одной из обмоток двигателя через фазосдвигающий конденсатор.

   Для работы двигателя с конденсаторным пуском необходимо, чтобы емкость конденсатора менялась в зависимости от числа оборотов. На практике это условие практически невыполнимо, поэтому при пуске двигателя подключают два конденсатора (Ср — рабочий конденсатор; Сп — пусковой конденсатор). 

   Такую схему подключения выбирают только втом случае, если на маркировке двигателя указано напряжение питания 220/380v.

   Работает схема так: после включения пакетного выключателя П1, необходимо сразу нажать пусковую кнопку »Разгон». После того как двигатель наберет обороты кнопку отпускают.

   Реверсирование двигателя осуществляется путем переключения фаз на его обмотке посредством тумблера SA1. Для разряда конденсаторов используется сопротивление R1. Емкость рабочего конденсатора можно расчитать по следующим формулам. Для схемы подключения »треугольник»: Ср=4800*(I/U) где Ср — емкость конденсатора в микрофарадах, I — ток потребления электродвигателя в амперах, U — напряжение питающей сети. Для схемы подключения »звезда»: Ср=2800*(I/U) где Ср — емкость конденсатора в микрофарадах, I — ток потребления двигателя в амперах, U — напряжение питающей сети. Емкость пускового конденсатора Сп выбирают в 2-2,5 раза большей емкости рабочего конденсатора. Конденсаторы должны быть расчитаны на напряжение в 1,5 раза большее чем напряжение питающей сети. Для пуска двигателей применяют конденсаторы типа МБГО, МБГЧ, МБГП или специализированные пусковые (высокая цена).

   Для подбора необходимых конденсаторов можно воспользоваться таблицей. Но как же поступить, если не удалось достать конденсаторов нужной емкости?

   Не волнуйтесь, выход есть. Практика применения бумажных конденсаторов для подключения трехфазных двигателей показала, что вместо этих громоздких монстров можно применить и электролитические конденсаторы.

   Посмотрите на эквивалентные схемы замены бумажных конденсаторов электролитами. 

   Диоды для сети переменного тока 220V выбираются с максимально допустимым обратным напряжением не ниже 300V. Максимальный прямой ток диода зависит от мощности двигателя. Для двигателя мощностью до 1 кВт подойдут диоды типа Д242 — Д247 с прямым током 10 А. 

   При большей мощности можно взять диоды типа ДЛ 200 или поставить несколько менее мощных параллельно и на радиаторах.

   Принципиальную схему включения электродвигателя с применением электролитических конденсаторов смотрите на рисунке. Принцип действия данной схемы и все производимые при пуске манипуляции такие же как и для схемы описанной выше.

   Но что если вам требуется подключить к сети двигатель мощностью 3 — 4 кВт? Двигатели такого типа расчитаны на применение только в сетяз 380V, их обмотки соединены »звездой» и в клеммной коробке имеется всего три вывода. Включение такого двигателя в сеть 220v приводит к снижению его номинальной мощности в з раза.

   Как же устранить данный недостаток? Как заставить столь мощного монстра отдавать хотя бы 50 процентов мощности? Все очень просто, требуется лишь небольшая доработка. Вскрываем клеммную коробку и определяем, с какой стороны крышки корпуса двигателя выходят выводы обмоток. Отворачиваем крышку и вынимаем ее из корпуса. Находим место соединения обмоток в общую точку и подпаиваем к этой точке проводник, сечение которого равно сечению провода обмотки двигателя. Скрутку изолируем изолентой и термоусадочной трубкой, подпаянный проводник протягиваем в клеммную коробку и устанавливаем на место снятую крышку. Все — переделка завершена! Подключаем двигатель по приведенной схеме. После разгона двигателя с данной схемой включения, с сетью работает только одна его обмотка, и вращение ротора поддерживается пульсирующим магнитным полем. В следующей нашей стать мы поговорим о том, как преобразовать однофазную сеть 220v в трехфазную 380v для подключения двигателя. Автор: Электродыч.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Процедура подключения однофазного асинхронного электромотора к электросети предельно просто. Перед домашним мастером стоит выбор из следующих способов подсоединения:

• Подключение по схеме с 4 выводами. Каждая из катушек электромотора имеет 2 контакта. У рабочей обмотки показатель сопротивления самый низкий, как правило он составляет 10-17 ом. У пусковой обмотки сопротивление большее значение, как правило 20-30 Ом.
• Схема с 3 выводами. Обмотки катушек соединяются последовательно, то есть, как и в вышеописанном варианте, обмоток по-прежнему 2, но один из токопроводов каждой из них соединен с кабелем другой.

Теория

Для начала вращения вала должны быть соблюдены следующие условия:

Полюса катушек должны быть смещены между собой на 90 градусов. Это оптимальное расположение для старта вращения нагруженного вала. Однако после старта и увеличения частоты вращения такое взаимное положение катушек оказывает отрицательное влияние на технических параметрах электродвигателя.
Полюса взаимно смещены как во времени, так и в пространстве. Каждый из циклов переменного тока, которое протекает в одной из обмоток, отстает от цикла переменного напряжения, который одновременно протекает в другой.

Знакомый с электротехникой домашний мастер найдет в этих условиях противоречие. Как это реализовать технически, если электромотор подключен к однофазной сети?

Если подходить с технической стороны электромеханики, возникшее противоречие легко устранимо, а кажущаяся несовместимость требований обусловлена лишь словоизлиянием. На самом деле, говорилось о 2 фазах, которые были получены от одного источника электрического тока.

Старт вращения всегда было «ахиллесовой пятой» однофазных асинхронных электродвигателей. Теория нам говорит, что равные по модулю и противоположно направленные магнитные потоки, возникающие на полюсах с различным зарядом, должны взаимно уравновешиваться. Поэтому, не взирая на возбужденное состояние катушек, старта вращения не произойдет.

Однако практика противоречит теоретическим выкладкам. Каждому электромонтеру хорошо известна ситуация, когда при подаче напряжения на рабочую обмотку, электродвигатель начинал работу без какого-либо постороннего вмешательства.

Для чего необходим рабочий конденсатор

При работе электромотора без нагрузки, не имеет значения, включена ли какая-либо емкость в электрическую цепь рабочей обмотки. Однако при появлении нагрузки на валу ситуация изменяется. Включение рабочего конденсатора позволяет уменьшить влияние принудительной задержки смещения магнитного поля, что дает возможность повысить КПД электромотора.

При самостоятельном подключении электромотора к электросети, как правило, на его КПД мало обращают внимания из-за различных показателей максимально фиксированной нагрузки, минимальных затратах на возросшее потребление электротока и относительно непродолжительной работы механизма.

Если вы внимательно прочли начало статьи, то понимаете, почему для временного изменения положения фаз тока (напряжения), единовременно протекающего в 2 обмотках электромотора используется конденсатор, а не иной фазосдвигающий узел, к примеру, катушка индуктивности.

Электродвигатели, в большинстве случаев, стартуют с той или иной нагрузкой. В таких случаях, при начале вращения форма магнитного поля, которое создается катушками искажается и приобретает форму овала. Это уменьшает пусковой момент. Для ликвидации ухудшения параметров электромотора лучше использовать конденсатор.

Для определения емкости конденсатора необходимо подставить в формулу технические параметры электромотора, в том числе и весьма специфические, к примеру, коэффициент трансформации каждой из статорных обмоток.

В среднем, емкость конденсатора равна 4 мкФ на 100 Вт электродвигателя, а емкость пускового конденсатора равна 2 – 3 емкостям рабочего. Для рабочего и пускового конденсаторов показатели номинального напряжения равны 350 – 600 В.

Вы можете столкнуться с ситуацией, когда на информационной табличке, расположенной на корпусе электромотора, нанесен недостаточный объем информации. Вместе с тем, некоторые производители указывают в табличке и параметры требуемого для работы электродвигателя конденсатора.

Подсоединение однофазного асинхронного электромотора к электросети

Особенность подключения заключается в соблюдении двух условий: после подсоединения электромотора к электрическому источнику питания, напряжение на рабочие обмотки должно подаваться непрерывно, а подача напряжения на пусковую катушку должно осуществляться лишь в течение короткого периода (до 10 секунд) и через фазосдвигающий конденсатор.

Для того, чтобы этого добиться, не нужно сооружать сложную электроцепь. Вам достаточно двух переключателей, у одного из которых если 2 фиксированных положения тумблера (для рабочего переключателя) и один переключатель без фиксированного положения тумблера (для запуска электромотора).

Однако можно избежать включения в электроцепь нескольких переключателей, если воспользоваться специально предназначенными коммутирующими устройствами.

В конструкции таких механизмах, к примеру, ПНВС-10, нет чего-то «хитрого», за исключением одной особенности. При активации клавиши «Пуск» происходит замыкание всех трех пар контактов. После возвращения кнопки в исходное положение, средняя пара контактов размыкается, а две крайних – остаются замкнутыми. Активация клавиши «Стоп» размыкает все контакты.

Теперь осталось подключить пусковую катушку к крайним контактам электросети, а также к средней и боковой клемме клавиши.

Простота и элегантность подключения однофазного асинхронного электромотора свидетельствует о его продуманности и надежности.

Подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Для подключения трехфазного двигателя к однофазной сети нам понадобится фазосдвигающий конденсатор. На схеме будем обозначать его Ср – рабочая емкость.

Для нормального запуска двигателя нужен конденсатор с одной емкостью, а при выходе двигателя на рабочие обороты другая емкость. Такой дополнительный конденсатор будем называть пусковым, на схеме обозначается как Сп. Также следует знать, что пусковая емкость как правило в 1,5 раза больше рабочей. При работе двигателя на холостом ходу через конденсатор протекает ток на 20-40% больше номинального, по этому рабочая емкость должна быть меньше пусковой.

Схема включения трехфазного двигателя с реверсом

Ниже представлена схема включения трехфазного двигателя в сеть 220В с реверсом. При нажатии на переключатель В1 направление вращения будет меняться

Расчет рабочей емкости для запуска двигателя

При схеме включения двигателя «Звезда»

Ср=2800 I/U

При схеме включения двигателя «Треугольник»

Ср=4800 I/U

Также для данной схему включения существует упрощенная формула

C = 70*Pдв

где Pдв — номинальная мощность электродвигателя в кВт. То есть на каждые 100 Вт мощности двигателя нужен гасящий конденсатор примерно на 7 мкФ.

При расчетах получаем значение емкости в микрофарадах.

Если ток потребления двигателем нам не известен, то нужно воспользоваться данными с таблички расположенной на двигателе. Там должна быть указана его мощность в ватах, его КПД, коэффициент мощности и рабочее напряжение. Далее предлагаю воспользоваться формулой.

I=P/(1.73Uη cos⁡φ )

Где — коэффициент мощности

Выбор элементов

Конденсаторы нужны обязательно бумажные типа МБГО, МБГП или полипропиленовые  типа СВВ. Их рабочее напряжение должно быть в 1,5-2 раза больше сетевого напряжения.

Если не удается найти конденсатор нужной нам емкости можно составить конденсатор из нескольких. Для этого нам потребуются конденсаторы емкость которых в сумме составляет нужное нам значение.

Напомню что при параллельном включении конденсатора их емкость складывается.

А при последовательном их  емкость рассчитывается по формуле.

Если конденсатора всего два то Собщ=(С1*С2)/(С1+С2)

Если конденсаторов более двух то 1/Собщ=1/С1+1/С2+....+1/Сn

Эксплуатация асинхронного двигателя в сети 220В.

При остановке двигателя или сильного замедления в результате перегрузки следует подключить пусковой конденсатор до набора оборотов.

Также следует учитывать, что мощность трехфазного двигателя при подключении в сеть с одной фазой может падать до 50%.

Схема подключения асинхронного двигателя к однофазной сети

После своего изобретения трехфазные двигатели успешно используются до сих пор без каких-либо существенных изменений. Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети было лишь делом времени, так как они намного проще в эксплуатации и обслуживании, чем их коллекторные собратья. А ведь в домашних условиях используется именно однофазная сеть, а хороший двигатель нужен не только на производстве. Какие электрические машины можно использовать дома или на даче, и как правильно их запустить в работу от обычных 220 В?

ОГЛАВЛЕНИЕ

• Одна фаза вместо трех
• Подключение фазосдвигающего конденсатора
• Расчет конденсатора
• Постепенный разгон
• Одна фаза

Одна фаза вместо трех

Самый распространенный вариант – трехфазный асинхронный двигатель. В пазах неподвижного статора уложены три обмотки со сдвигом 120 электрических градусов. Для пуска необходимо через них пропустить трехфазный ток, который, проходя по каждой обмотке в разное время, создает вращающий момент, раскручивающий ротор. При подключении однофазной сети такого не происходит. Поэтому здесь необходимы дополнительные элементы, такие как фазосдвигающий конденсатор. Это самый простой способ.

На скорость вращения ротора это не повлияет, а вот мощность такой электрической машины упадет. В зависимости от нагрузки на валу, емкости конденсатора, схемы подключения, потери составляют 30–50 %.

Стоит сразу отметить, что аппараты не всех марок работают по однофазной схеме. Но все-таки большинство позволяет проводить с собой подобные манипуляции. Всегда стоит обращать внимание на прикрепленные таблички. Там есть все характеристики, глядя на которые можно увидеть, какая это модель и где она будет работать.

Из первой картинки (А) можно сделать вывод, что данный двигатель рассчитан на два напряжения – 220 и 380 В. Включение обмоток – треугольник и звезда. От обычной домашней сети его запустить можно (есть соответствующее напряжение), и желательно треугольником.

Вторая (Б) показывает: электрическая машина рассчитана на 380 В, включение звездой. Теоретически, на меньшее напряжение переключиться возможно, но для этого нужно разбирать корпус, искать соединение обмоток и переключать их на треугольник. Можно, конечно, ничего не переключать просто поставив конденсатор. Однако потери мощности будут колоссальными.

Если на табличке написано: Δ/Ỵ 127/220, то к сети 220 В такой аппарат можно включать только звездой, иначе он сгорит!

Подключение фазосдвигающего конденсатора

Оптимальный вариант подключения трехфазной машины в работу от 220 вольт, это треугольником. Так потери составят около 30%. Два конца в борне идут непосредственно к сети, а между третьим концом и любым из этих двух включают конденсатор.

Такой пуск возможен если нет никакой серьезной нагрузки: например, при подключении вентилятора. Если будет нагрузка, то ротор либо не будет крутиться вообще, либо запуск будет происходить очень долго. В этом случае стоит добавить пусковой конденсатор.

При этом будет хорошо использовать выключатель, у которого один контакт замыкался бы и фиксировался, пока его не отключишь, а другой отключался, когда его отпускают. Так можно на непродолжительное время подсоединять в работу пусковой конденсатор. Направление вращения изменяется переключением конденсатора в схеме на другую фазу.

На практике это может выглядеть так:

Схема для пуска в работу трехфазного двигателя к однофазной цепи звездой тоже несложная. Потери будут больше, но иногда другого выхода просто нет.

Наши читатели рекомендуют!

Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют «Экономитель энергии Electricity Saving Box». Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

Расчет конденсатора

Вполне естественный вопрос о том, конденсатор с какими параметрами нужно использовать для запуска и работы такого аппарата. Все зависит от того, звездой или треугольником соединены обмотки на трехфазной машине.

• Для звезды существует такой расчет: Cр = 2800•I/U.
• Треугольник:Cр = 4800•I/U.

Cр– емкость рабочего конденсатора в микрофарадах; I – ток в амперах, U – напряжение сети в вольтах.

• Ток можно посчитать таким образом: I = P/(1.73•U•n•cos ф).

Р – это мощность асинхронного аппарата, написанная на его бирке,n – его КПД. Он указан там же; рядом написан и cos ф.

Есть и упрощенный вариант расчета. Он выглядит таким образом: C = 70•Pн, где Pн – это номинальная мощность, кВт (на бирке). Из этой формулы можно сделать вывод, что на каждые 100 Вт должно быть около 7 мкФ емкости.

При завышенной емкости конденсатора обмотки будут сильно греться, при заниженной ротор будет тяжело раскручиваться. Поэтому идеальным вариантом является, когда после всех расчетов делается своеобразная «подгонка»: замеряется ток при помощи клещей и добавляются или убираются дополнительные конденсаторы.

Если нужен пусковой конденсатор, то необходимо подобрать его так, чтобы общая емкость (Ср+Сп) в 2–3 раза превышала рабочую(Ср).

Постепенный разгон

Как можно осуществить плавный пуск асинхронного двигателя в однофазной сети? Стоит сразу оговориться, что для домашнего использования это обойдется дорого. Сама схема очень сложна и пробовать собрать ее самостоятельно не имеет смысла. Существуют специальные устройства плавного пуска, которые успешно используются для этой цели. Суть их заключается в том, что первые секунды включения напряжение питания подается заниженным, вследствие чего занижен пусковой момент.

Но так как частота вращения роторатаких аппаратов зависит от частоты питающего напряжения, а не от его величины, то такой вариант подходит только тогда, когда нет значительной нагрузки на валу: насосы, вентиляторы. Если есть нагрузка, тогда лучше всего использовать частотный преобразователь. Он также обеспечит плавный запуск, а также много других замечательных возможностей. Правда, стоит он дороже. Из этого следует вывод: такие устройства больше подходят для использования на производстве, пусть даже небольшом. Для дома это дорого.

Как видно, этот частотник можно питать как трехфазным напряжением, так и одной фазой.

Одна фаза

Для того чтобы выполнить подключение однофазного асинхронного двигателя, достаточно двух кнопок: одна с фиксатором, другая без него. Стандартная схема: две обмотки, включенные последовательно (хотя, в зависимости от модели, могут быть варианты). Та, у которой большее сопротивление – пусковая, другая – рабочая.

Каждая модель электрической машины имеет свои характеристики, а значит, и варианты подключения могут различаться. У некоторых для запуска используется два конденсатора, у других – один.

Следовательно, начинать необходимо с выяснения модели и ее технических характеристик.

Как видно, запуск короткозамкнутых электрических машин возможен по-разному. Подключение возможно как в домашних условиях, так и на производстве, что сделало их такими популярными. И, по большому счету, более чем за сто лет не было придумано ничего лучше.

В разных любительских электромеханических станках и устройствах в большинстве случаев используются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Увы, трехфазная сеть в обиходу — явление очень редкое, потому для их питания от обыкновенной электрической сети любители используют фазосдвигающий конденсатор, чтоне разрешает в полном объеме воплотить мощность и пусковые свойства мотора.

Асинхронные трехфазные электродвигатели, а конкретно именно их, в следствии широкого распространения, нередко приходится применять, состоят из неподвижного статора и подвижного ротора. В пазах статора с угловым расстоянием в 120 электрических градусов уложены проводники обмоток, начала и концы которых (C1, C2, C3, C4, C5 и C6) выведены в распределительную коробку.

Подключение «треугольник» (для 220 вольт)

Подключение «звезда» (для 380 вольт)

Распределительная коробка трехфазного двигателя с положением перемычек для подключения по схеме звезда

 При включении трехфазного мотора к трехфазной сети по его обмоткам в различный момент времени по очереди начинает идти ток, создающий крутящееся магнитное поле, которое ведетвзаимодействие с ротором, принуждая его крутиться. При подключении мотора в однофазовую сеть, крутящий момент, способный двинуть ротор, не создается.

В случае если вы можете подсоединить движок на стороне к трехфазной сети то опредилить мощьность не тяжело. В разрыв одной из фаз ставим амперметр. Запускаем. Показания амперметра умнажаем на фазовое напряжение.

В хорошей сети оно 380. Получаем мощьность P=I*U. Отнимаем % 10-12 на КПД. Получаете фактически верный результат. 

Для измерения оборотов есть мех-ские приборы. Хотя на слух также возможно определить. 

 Посреди различных методов включения трехфазных электродвигателей в однофазную сеть наиболее обычный — включение третьего контакта через фазосдвигающий конденсатор.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

 Частота вращения трехфазного мотора, работающего от однофазовой сети, остается практически той же, как и при его подключении в трехфазную сеть. Увы, этого невозможно заявить о мощности, потери которой достигают значимых величин. Четкие значения потери силы находятся в зависимости от схемы включения, условий работы мотора, величины емкости фазосдвигающего конденсатора. Приблизительно, трехфазный движок в однофазовой сети утрачивает в пределах 30-50% собственной силы. 

 Не многие трехфазные электродвигатели готовы хорошо действовать в однофазовых сетях, но большая часть из них справляются с данной задачей полностью удовлетворительно — в случае если не считать потери мощности. В главном для работы в однофазовых сетях используются асинхронные движки с короткозамкнутым ротором (А, АО2, АОЛ, АПН и др.).

 Асинхронные трехфазные движки рассчитаны на 2 номинальных напряжения сети — 220/127, 380/220 и так далее Более всераспространены электродвигатели с рабочим напряжением обмоток 380/220В (380В — для «звезды», 220  — для «треугольника»). Наибольшее напряжение для «звезды», наименьшее — для «треугольника». В паспорте и на табличке движков не считая прочих характеристик указывается рабочее напряжение обмоток, схема их соединения и вероятность ее изменения. 

Таблички трехфазных электродвигателей

 Обозначение на табличке А гласит о том, что обмотки мотора имеют все шансы быть подключены как «треугольником» (на 220В), так и «звездой» (на 380В). При подключении трехфазного мотора в однофазовую сеть лучше применять схему «треугольник», так как в данном случае движок растеряет меньше силы, нежели при включении «звездой».

 Табличка Б информирует, что обмотки мотора подсоединены по схеме «звезда», и в разветвительной коробке не учтена вероятность переключить их на «треугольник» (имеется не более чем 3 вывода). В данном случае остается либо смириться с большой утратой мощности, подключив движок по схеме «звезда», либо, внедрившись в обмотку электродвигателя, попробовать вывести отсутствующие концы, чтоб соединить обмотки по схеме «треугольник».

В случае если рабочее напряжение мотора составляет 220/127В, то к однофазной сети на 220В движок возможно подключить лишь по схеме «звезда». При включении 220В по схеме «треугольник», двигатель сгорит.

Начала и концы обмоток (различные варианты)

 Наверное, главная сложность включения трехфазного мотора в однофазовую сеть состоит в том, чтоб разобраться в электропроводах, выходящих в распределительную коробку либо, при неимении последней, просто выведенных наружу мотора. 

 Самый обычный вариант, когда в имеющемся двигателе на 380/220В обмотки уже подключены по схеме «треугольник». В данном случае необходимо просто подсоединить токоподводящие электропровода и рабочий и пусковой конденсаторы к клеммам мотора согласно схеме подключения.

 В случае если в двигателе обмотки соединены «звездой», и имеется вероятность поменять ее на «треугольник», то такой случай также нельзя отнести к трудоемким. Необходимо просто поменять схему включения обмоток на «треугольник», использовав для этого перемычки.

Определение начал и концов обмоток. Дело обстоит труднее, в случае если в распределительную коробку выведено 6 проводов без указания про их принадлежности к конкретной обмотке и обозначения начал и концов. В данном случае дело сводится к решению 2-ух задач  (Хотя до того как этим заниматься, необходимо попробовать поискать в сети некоторую документацию к электродвигателю. В ней быть может описано к чему относятся электропровода различных расцветок. ):

определению пар проводов, имеющих отношение к одной обмотке;

нахождению начала и конца обмоток.

 1-ая задачка решается «прозваниванием» всех проводов тестером (замером сопротивления). Когда прибора нет, возможно решить её при помощи лампочки от фонарика и батареек, подсоединяя имеющиеся электропровода в цепь поочередно с лампочкой. В случае если последняя загорается, значит, два проверяемых конца относятся к одной обмотке. Этим методом определяются 3 пары проводов (A, B и C на рисунке ниже) имеющих отношение к 3 обмоткам.

Определение пар проводов относящихся к одной обмотке

 Вторая задача, нужно определить начала и концы обмоток, здесь будет несколько сложнее и будет необходимо наличие батарейки и стрелочного вольтметра. Цифровой для этой задачи не подойдет из-за инертности. Порядок определения концов и начал обмоток показан на схемах 1и 2.

Нахождение начала и конца обмоток

К концам одной обмотки (к примеру, A) подключается батарейка, к концам иной (к примеру, B) — стрелочный вольтметр. Сейчас, когда порвать контакт проводов А с батарейкой, стрелка вольтметра качнется в какую-нибудь сторону. Потом нужно подключить вольтметр к обмотке С и сделать такую же операцию с разрывом контактов батарейки. По мере надобности меняя полярность обмотки С (меняя местами концы С1 и С2) необходимо добиться того, чтоб стрелка вольтметра качнулась в такую же сторону, как и в случае с обмоткой В. Точно так же проверяется и обмотка А — с батарейкой, подсоединенной к обмотке C либо B.

 В конечном итоге всех манипуляций должно выйти следующее: при разрыве контактов батарейки с хоть какой из обмоток на 2-х других должен появляться электрический потенциал одинаковой полярности (стрелка устройства качается в одну сторону). Сейчас остается пометить выводы 1-го пучка как начала (А1, В1, С1), а выводы другого — как концы (А2, В2, С2) и соединить их по нужной схеме — «треугольник» либо «звезда» (когда напряжение мотора 220/127В).

Извлечение отсутствующих концов. Наверное, самый непростой вариант — когда движок имеет слияние обмоток по схеме «звезда», и нет способности переключить ее на «треугольник» (в распределительную коробку выведено не более чем 3 электропровода — начала обмоток С1, С2, С3) .

 В данном случае для включения мотора по схеме «треугольник» нужно вывести в коробку отсутствующие концы обмоток С4, С5, С6.

Схемы включения трехфазного мотора в однофазную сеть

Включение по схеме «треугольник». В случае домашней сети, исходя из убеждений получения большей выходной мощности более подходящим считается однофазное включение трехфазных двигателей по схеме «треугольник». При всем этом их мощность имеет возможность достигать 70% от номинальной. 2 контакта в разветвительной коробке подсоединяются непосредственно к электропроводам однофазной сети (220В), а 3-ий — через рабочий конденсатор Ср к хоть какому из 2-ух первых контактов либо электропроводам сети.

Обеспечивание запуска. Запуск трехфазного мотора без нагрузки возможно производить и от рабочего конденсатора (подробнее ниже), но в случае если эл-двигатель имеет какую-то нагрузку, он либо не запустится, либо станет набирать обороты чрезвычайно медлительно. Тогда уже для быстрого запуска нужен вспомогательный пусковой конденсатор Сп (расчет емкости конденсаторов описан ниже). Пусковые конденсаторы врубаются лишь на время запуска мотора (2-3 сек, покуда обороты не достигнут приблизительно 70% от номинальных), потом пусковой конденсатор необходимо отключить и разрядить.

Комфортен пуск трехфазного мотора при помощи особенного выключателя, одна пара контактов которого замыкается при нажатой кнопке. При ее отпускании одни контакты размыкаются, а другие остаются включенными — пока же не будет нажата кнопка «стоп».

Выключатель для запуска электродвигателей

Реверс. Направление вращения двигателя зависит от того, к какому контакту («фазе») подсоединена третья фазная обмотка.

Направлением вращения возможно управлять, подсоединив последнюю, через конденсатор, к двухпозиционному переключателю, соединенному двумя своими контактами с первой и 2-ой обмотками. Зависимо от положения переключателя движок станет крутиться в одну либо другую сторону.

 На рисунке ниже представлена схема с пусковым и рабочим конденсатором и клавишей реверса, дозволяющая производить комфортное управление трехфазным двигателем. 

Схема подключения трехфазного двигателя к однофазной сети, с реверсом и кнопкой для подключения пускового конденсатора

Подключение по схеме «звезда». Подобная схема подключения трехфазного двигателя в сеть с напряжением 220В используется для электродвигателей, у которых обмотки рассчитаны на напряжение 220/127В.

Конденсаторы. Нужная емкость рабочих конденсаторов для работы трехфазного мотора в однофазной сети находится в зависимости от схемы включения обмоток мотора и прочих характеристик. Для соединения «звездой» емкость рассчитывается по формуле:

 Cр = 2800•I/U

 Для соединения «треугольником»:

 Cр = 4800•I/U

 Где Ср — емкость рабочего конденсатора в мкФ, I — ток в А, U — напряжение сети в В. Ток рассчитывается по формуле:

 I = P/(1.73•U•n•cosф)

 Где Р — мощность электродвигателя кВт; n — КПД двигателя; cosф — коэффициент мощности, 1.73 — коэффициент, определяющий соответствие меж линейным и фазным токами. КПД и коэффициент мощности указаны в паспорте и на табличке мотора. Традиционно их значение располагается в спектре 0,8-0,9.

 На практике значение емкости рабочего конденсатора при подсоединении «треугольником» возможно счесть по облегченной формуле C = 70•Pн, где Pн — номинальная мощность электродвигателя в кВт. Согласно данной формуле на каждые 100 Вт мощности электродвигателя нужно около 7 мкФ емкости рабочего конденсатора.

 Корректность подбора емкости конденсатора проверяется результатами эксплуатации двигателя. В случае если её значение оказывается больше, нежели потребуется при этих условиях работы, движок станет перенагреваться. Ежели емкость оказалась менее требуемой, выходная мощность электродвигателя станет очень низкой. Имеет резон подыскивать конденсатор для трехфазного мотора, начиная с небольшой емкости и равномерно повышая её значение до рационального. В случае если есть возможность, гораздо лучше выбрать емкость измерением тока в электропроводах присоединенных к сети и к рабочему конденсатору, к примеру токоизмерительными клещами. Значение тока должно быть более близким. Замеры следует производить при том режиме, в каком движок будет действовать.

 При определении пусковой емкости исходят, сначала, из требований создания нужного пускового момента. Не перепутывать пусковую емкость с емкостью пускового конденсатора. На приведенных выше схемах, пусковая емкость равна сумме емкостей рабочего (Ср) и пускового (Сп) конденсаторов.

 В случае если по условиям работы запуск электродвигателя случается без нагрузки, то пусковая емкость традиционно принимается одинаковой рабочей, другими словами пусковой конденсатор не нужен. В данном случае схема подключения упрощается и удешевляется. Для такового упрощения и основное удешевления схемы, возможно организовать вероятность отключения нагрузки, к примеру, сделав возможность быстро и комфортно изменять положение мотора для падения ременной передачи, либо сделав для ременной передачи прижимающей ролик, к примеру, как у ременного сцепления мотоблоков.

Запуск под нагрузкой требует присутствия доборной емкости (Сп) подключаемой временно пуска двигателя. Повышение отключаемой емкости приводит к возрастанию пускового момента, и при неком конкретном ее значении момент достигает собственного наибольшего значения. Дальнейшее повышение емкости приводит к обратному эффекту: пусковой момент начинает убавляться. 

 Отталкиваясь от условия пуска двигателя под нагрузкой ближайшей к номинальной, пусковая емкость обязана быть в 2-3 раза более рабочей, то есть, в случае если емкость рабочего конденсатора 80 мкФ, то емкость пускового конденсатора обязана быть 80-160 мкФ, что обеспечит пусковую емкость (сумма емкости рабочего и пускового конденсаторов) 160-240 мкФ. Хотя в случае если двигатель имеет маленькую нагрузку при запуске, емкость пускового конденсатора быть может меньше либо ее может и небыть вообще.

 Пусковые конденсаторы действуют недолговременное время (всего несколько секунд за весь период подключения). Это дает возможность использовать при запуске двигателя более дешевые пусковые электролитические конденсаторы, специально созданные для данной цели.

 Заметим, что у двигателя присоединенного к однофазной сети через конденсатор, работающего в отсутствии нагрузки, по обмотке, питаемой через конденсатор, следует ток на 20-30% превосходящий номинальный. Потому, в случае если движок используется в недогруженном режиме, то емкость рабочего конденсатора надлежит минимизировать. Но тогда уже, в случае если движок запускался без пускового конденсатора, последний имеет возможность потребоваться.

 Гораздо лучше применять не 1 великий конденсатор, а несколько гораздо меньше, частично из-за способности подбора хорошей емкости, подсоединяя добавочные либо отключая ненадобные, последние применяют в качестве пусковых. Нужное число микрофарад набирается параллельным соединением нескольких конденсаторов, отталкиваясь от того, что суммарная емкость при параллельном соединении подсчитывается по формуле:

 Cобщ = C1   C1   …   Сn.

Параллельное соединение конденсаторов

Вариант схемы устройства запуска трехфазного электродвигателя без потери мощности :

обмотки электродвигателя 220/380 В соединяем треугольником, а конденсатор С1 включаем, как обычно, параллельно одной из них. Конденсатору будет «помогать» дроссель L1, включенный параллельно другой обмотке.

 В качестве рабочих используются обычно металлизированные бумажные или пленочные конденсаторы (МБГО, МБГ4, К75-12, К78-17 МБГП, КГБ, МБГЧ, БГТ, СВВ-60). Допустимое напряжение должно не менее чем в 1,5 раза превышать напряжение сети.

Быстрое подключение маломощного трехфазного электродвигателя

Определение начала и конца фазных обмоток асинхронного электродвигателя

Асинхронные трехфазные двигатели, а именно их, из-за широкого распространения, часто приходится использовать, состоят из неподвижного статора и подвижного ротора. В пазах статора с угловым расстоянием в 120 электрических градусов уложены проводники обмоток, начала и концы которых (C1, C2, C3, C4, C5 и C6) выведены в распределительную коробку. Обмотки могут быть соединены по схеме «звезда» (концы обмоток соединены между собой, к их началам подводится питающее напряжение) или «треугольник» (концы одной обмотки соединены с началом другой).

Подключение трехфазного двигателя по схеме треугольник

Распределительная коробка трехфазного двигателя с положением перемычек для подключения по схеме треугольник

В распределительной коробке контакты обычно сдвинуты — напротив С1 не С4, а С6, напротив С2 — С4.

Положение контактов в распределительной коробке трехфазного двигателя

Подключение трехфазного двигателя по схеме звезда

Распределительная коробка трехфазного двигателя с положением перемычек для подключения по схеме звезда

При подключении трехфазного двигателя к трехфазной сети по его обмоткам в разный момент времени по очереди начинает идти ток, создающий вращающееся магнитное поле, которое взаимодействует с ротором, заставляя его вращаться. При включении двигателя в однофазную сеть, вращающий момент, способный сдвинуть ротор, не создается.

Среди разных способов подключения трехфазных электродвигателей в однофазную сеть наиболее простой — подключение третьего контакта через фазосдвигающий конденсатор.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Частота вращения трехфазного двигателя, работающего от однофазной сети, остается почти такой же, как и при его включении в трехфазную сеть. К сожалению, этого нельзя сказать о мощности, потери которой достигают значительных величин. Точные значения потери мощности зависят от схемы подключения, условий работы двигателя, величины емкости фазосдвигающего конденсатора. Ориентировочно, трехфазный двигатель в однофазной сети теряет около 30-50% своей мощности.

Не все трехфазные электродвигатели способны хорошо работать в однофазных сетях, однако большинство из них справляются с этой задачей вполне удовлетворительно — если не считать потери мощности. В основном для работы в однофазных сетях используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (А, АО2, АОЛ, АПН и др.).

Асинхронные трехфазные двигатели рассчитаны на два номинальных напряжения сети — 220/127, 380/220 и т.д. Наиболее распространены электродвигатели с рабочим напряжением обмоток 380/220В (380В — для «звезды», 220 — для «треугольника). Большее напряжение для «звезды», меньшее — для «треугольника». В паспорте и на табличке двигателей кроме прочих параметров указывается рабочее напряжение обмоток, схема их соединения и возможность ее изменения.

Таблички трехфазных электродвигателей

Обозначение на табличке А говорит о том, что обмотки двигателя могут быть подключены как «треугольником» (на 220В), так и «звездой» (на 380В). При включении трехфазного двигателя в однофазную сеть желательно использовать схему «треугольник», поскольку в этом случае двигатель потеряет меньше мощности, чем при подключении «звездой».

Табличка Б информирует, что обмотки двигателя подсоединены по схеме «звезда», и в распределительной коробке не предусмотрена возможность переключить их на «треугольник» (имеется всего лишь три вывода). В этом случае остается или смириться с большой потерей мощности, подключив двигатель по схеме «звезда», или, проникнув в обмотку электродвигателя, попытаться вывести недостающие концы, чтобы соединить обмотки по схеме «треугольник».

Если рабочее напряжение двигателя составляет 220/127В, то к однофазной сети на 220В двигатель можно подключить только по схеме «звезда». При подключении 220В по схеме «треугольник», двигатель сгорит.

Начала и концы обмоток (различные варианты)

Пожалуй, основная сложность подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть заключается в том, чтобы разобраться в проводах, выходящих в распределительную коробку или, при отсутствии последней, просто выведенных наружу двигателя.

Самый простой случай, когда в имеющемся двигателе на 380/220В обмотки уже подключены по схеме «треугольник». В этом случае нужно просто подсоединить токоподводящие провода и рабочий и пусковой конденсаторы к клеммам двигателя согласно схеме подключения.

Если в двигателе обмотки соединены «звездой», и имеется возможность изменить ее на «треугольник», то этот случай тоже нельзя отнести к сложным. Нужно просто изменить схему подключения обмоток на «треугольник», использовав для этого перемычки.

Определение начал и концов обмоток. Дело обстоит сложнее, если в распределительную коробку выведено 6 проводов без указания об их принадлежности к определенной обмотке и обозначения начал и концов. В этом случае дело сводится к решению двух задач (Но прежде чем этим заниматься, нужно попробовать найти в Интернете какую-либо документацию к электродвигателю. В ней может быть описано к чему относятся провода разных цветов.):

• определению пар проводов, относящихся к одной обмотке;
• нахождению начала и конца обмоток.

Первая задача решается «прозваниванием» всех проводов тестером (замером сопротивления). Если прибора нет, можно решить её с помощью лампочки от фонарика и батареек, подсоединяя имеющиеся провода в цепь последовательно с лампочкой. Если последняя загорается, значит, два проверяемых конца относятся к одной обмотке. Таким способом определяются три пары проводов (A, B и C на рисунке ниже) относящихся к трем обмоткам.

Определение пар проводов относящихся к одной обмотке

Вторая задача (определение начала и конца обмоток) несколько сложнее и требует наличия батарейки и стрелочного вольтметра. Цифровой не годится из-за инертности. Порядок определения концов и начал обмоток показан на схемах 1 и 2.

Нахождение начала и конца обмоток

К концам одной обмотки (например, A ) подключается батарейка, к концам другой (например, B ) — стрелочный вольтметр. Теперь, если разорвать контакт проводов А с батарейкой, стрелка вольтметра качнется в ту или иную сторону. Затем необходимо подключить вольтметр к обмотке С и проделать ту же операцию с разрывом контактов батарейки. При необходимости меняя полярность обмотки С (меняя местами концы С1 и С2) нужно добиться того, чтобы стрелка вольтметра качнулась в ту же сторону, как и в случае с обмоткой В. Таким же образом проверяется и обмотка А — с батарейкой, подсоединенной к обмотке C или B .

В итоге всех манипуляций должно получиться следующее: при разрыве контактов батарейки с любой из обмоток на 2-х других должен появляться электрический потенциал одной и той же полярности (стрелка прибора качается в одну сторону). Теперь остается пометить выводы одного пучка как начала (А1, В1, С1), а выводы другого — как концы (А2, В2, С2) и соединить их по необходимой схеме — «треугольник» или «звезда» (если напряжение двигателя 220/127В).

Извлечение недостающих концов. Пожалуй, самый сложный случай — когда двигатель имеет соединение обмоток по схеме «звезда», и нет возможности переключить ее на «треугольник» (в распределительную коробку выведено всего лишь три провода — начала обмоток С1, С2, С3) (см. рисунок ниже). В этом случае для подключения двигателя по схеме «треугольник» необходимо вывести в коробку недостающие концы обмоток С4, С5, С6.

Табличка разбираемого электродвигателя

Чтобы сделать это, обеспечивают доступ к обмотке двигателя, сняв крышку и, возможно, удалив ротор. Отыскивают и освобождают от изоляции место спайки. Разъединяют концы и припаивают к ним гибкие многожильные изолированные провода. Все соединения надежно изолируют, крепят провода прочной нитью к обмотке и выводят концы на клеммный щиток электродвигателя. Определяют принадлежность концов началам обмоток и соединяют по схеме «треугольник», подсоединив начала одних обмоток к концам других (С1 к С6, С2 к С4, С3 к С5). Работа по выводу недостающих концов требует определенного навыка. Обмотки двигателя могут содержать не одну, а несколько спаек, разобраться в которых не так-то и просто. Поэтому если нет должной квалификацией, возможно, не останется ничего иного, как подключить трехфазный двигатель по схеме «звезда», смирившись со значительной потерей мощности.

Вывод проводов в клеммную коробку

Подключение проводов к клеммной колодке

Схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Подключение по схеме «треугольник». В случае бытовой сети, с точки зрения получения большей выходной мощности наиболее целесообразным является однофазное подключение трехфазных двигателей по схеме «треугольник». При этом их мощность может достигать 70% от номинальной. Два контакта в распределительной коробке подсоединяются непосредственно к проводам однофазной сети (220В), а третий — через рабочий конденсатор Ср к любому из двух первых контактов или проводам сети.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме треугольник

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме треугольник

Обеспечение пуска. Пуск трехфазного двигателя без нагрузки можно осуществлять и от рабочего конденсатора (подробнее ниже), но если электродвигатель имеет какую-то нагрузку, он или не запустится, или будет набирать обороты очень медленно. Тогда для быстрого пуска необходим дополнительный пусковой конденсатор Сп (расчет емкости конденсаторов описан ниже). Пусковые конденсаторы включаются только на время пуска двигателя (2-3 сек, пока обороты не достигнут примерно 70% от номинальных), затем пусковой конденсатор нужно отключить и разрядить.

Подключение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть по схеме «треугольник» с пусковым конденсатором Сп

Удобен запуск трехфазного двигателя с помощью особого выключателя, одна пара контактов которого замыкается при нажатой кнопке. При ее отпускании одни контакты размыкаются, а другие остаются включенными — пока не будет нажата кнопка «стоп».

Реверс. Направление вращения двигателя зависит от того, к какому контакту («фазе») подсоединена третья фазная обмотка.

Реверс трехфазного двигателя

Направлением вращения можно управлять, подсоединив последнюю, через конденсатор, к двухпозиционному тумблеру, соединенному двумя своими контактами с первой и второй обмотками. В зависимости от положения тумблера двигатель будет вращаться в одну или другую сторону.

На рисунке ниже представлена схема с пусковым и рабочим конденсатором и кнопкой реверса, позволяющая осуществлять удобное управление трехфазным двигателем.

Схема подключения трехфазного двигателя к однофазной сети, с реверсом и кнопкой для подключения пускового конденсатора

Подключение по схеме «звезда». Подобная схема подключения трехфазного двигателя в сеть с напряжением 220В используется для электродвигателей, у которых обмотки рассчитаны на напряжение 220/127В.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезда

Конденсаторы. Необходимая емкость рабочих конденсаторов для работы трехфазного двигателя в однофазной сети зависит от схемы подключения обмоток двигателя и других параметров. Для соединения «звездой» емкость рассчитывается по формуле:

Для соединения «треугольником»:

Где Ср — емкость рабочего конденсатора в мкФ, I — ток в А, U — напряжение сети в В. Ток рассчитывается по формуле:

Где Р — мощность электродвигателя кВт; n — КПД двигателя; cosф — коэффициент мощности, 1.73 — коэффициент, характеризующий соотношение между линейным и фазным токами. КПД и коэффициент мощности указаны в паспорте и на табличке двигателя. Обычно их значение находится в диапазоне 0,8-0,9.

На практике величину емкости рабочего конденсатора при подсоединении «треугольником» можно посчитать по упрощенной формуле C = 70•Pн, где Pн — номинальная мощность электродвигателя в кВт. Согласно этой формуле на каждые 100 Вт мощности электродвигателя необходимо около 7 мкФ емкости рабочего конденсатора.

Правильность подбора емкости конденсатора проверяется результатами эксплуатации двигателя. Если её значение оказалось больше, чем требуется при данных условиях работы, двигатель будет перегреваться. Если емкость оказалась меньше требуемой, выходная мощность электродвигателя будет слишком низкой. Имеет резон подбирать конденсатор для трехфазного двигателя, начиная с малой емкости и постепенно увеличивая её значение до оптимального. Если есть возможность, лучше подобрать емкость измерением тока в проводах подключенных к сети и к рабочему конденсатору, например токоизмерительными клещами. Значение тока должно быть наиболее близким. Замеры следует производить при том режиме, в котором двигатель будет работать.

При определении пусковой емкости исходят, прежде всего, из требований создания необходимого пускового момента. Не путать пусковую емкость с емкостью пускового конденсатора. На приведенных выше схемах, пусковая емкость равна сумме емкостей рабочего (Ср) и пускового (Сп) конденсаторов.

Если по условиям работы пуск электродвигателя происходит без нагрузки, то пусковая емкость обычно принимается равной рабочей, то есть пусковой конденсатор не нужен. В этом случае схема включения упрощается и удешевляется. Для такого упрощения и главное удешевления схемы, можно организовать возможность отключения нагрузки, например, сделав возможность быстро и удобно изменять положение двигателя для ослабления ременной передачи, или сделав для ременной передачи прижимной ролик, например, как у ременного сцепления мотоблоков.

Клиноременная передача мотоблока Салют 5

Пуск под нагрузкой требует наличия дополнительной емкости (Сп) подключаемой на время запуска двигателя. Увеличение отключаемой емкости приводит к возрастанию пускового момента, и при некотором определенном ее значении момент достигает своего наибольшего значения. Дальнейшее увеличение емкости приводит к обратному результату: пусковой момент начинает уменьшаться.

Исходя из условия запуска двигателя под нагрузкой близкой к номинальной, пусковая емкость должна быть в 2-3 раза больше рабочей, то есть, если емкость рабочего конденсатора 80 мкФ, то емкость пускового конденсатора должна быть 80-160 мкФ, что даст пусковую емкость (сумма емкости рабочего и пускового конденсаторов) 160-240 мкФ. Но если двигатель имеет небольшую нагрузку при запуске, емкость пускового конденсатора может быть меньше или, как писалось выше, его вообще может не быть.

Пусковые конденсаторы работают непродолжительное время (всего несколько секунд за весь период включения). Это позволяет использовать при запуске двигателя наиболее дешевые пусковые электролитические конденсаторы, специально предназначенные для этой цели (http://www.platan.ru/cgi-bin/qweryv.pl/0w10609.html).

Отметим, что у двигателя подключенного к однофазной сети через конденсатор, работающего без нагрузки, по обмотке, питаемой через конденсатор, идет ток на 20-30% превышающий номинальный. Поэтому, если двигатель используется в недогруженном режиме, то емкость рабочего конденсатора следует уменьшить. Но тогда, если двигатель запускался без пускового конденсатора, последний может потребоваться.

Лучше использовать не один большой конденсатор, а несколько поменьше, отчасти из-за возможности подбора оптимальной емкости, подсоединяя дополнительные или отключая ненужные, последние можно использовать в качестве пусковых. Необходимое количество микрофарад набирается параллельным соединением нескольких конденсаторов, исходя из того, что суммарная емкость при параллельном соединении подсчитывается по формуле: Cобщ = C1 + C1 +. + Сn .

Параллельное соединение конденсаторов

В качестве рабочих используются обычно металлизированные бумажные или пленочные конденсаторы (МБГО, МБГ4, К75-12, К78-17 МБГП, КГБ, МБГЧ, БГТ, СВВ-60). Допустимое напряжение должно не менее чем в 1,5 раза превышать напряжение сети.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

1. Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через конденсатор
2. Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя
3. Расчёт конденсатора для трёхфазного двигателя

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.

Трехфазный двигатель в однофазной сети. Схема подключения трехфазного двигателя

Бывают в жизни ситуации, когда нужно включить какое-то промышленное оборудование в обычную домашнюю сеть электропитания. Тут же возникает проблема с числом проводов. У машин, предназначенных для эксплуатации на предприятиях, выводов, как правило, три, а бывает и четыре. Что с ними делать, куда их подключать? Те, кто пытался испробовать различные варианты, убедились, что моторы просто так крутиться не хотят. Возможно ли вообще однофазное подключение трехфазного двигателя? Да, добиться вращения можно. К сожалению, в этом случае неизбежно падение мощности почти вдвое, но в некоторых ситуациях это – единственный выход.

Напряжения трехфазной сети и их соотношение

Для того чтобы понять, как подключить трехфазный двигатель к обычной розетке, следует разобраться, как соотносятся напряжения в промышленной сети. Общеизвестны величины напряжений – 220 и 380 Вольт. Раньше еще было 127 В, но в пятидесятые годы от этого параметра отказались в пользу более высокого. Откуда взялись эти «волшебные цифры»? Почему не 100, или 200, или 300? Вроде бы круглые цифры считать легче.

Большая часть промышленного электрооборудования рассчитана на подключение к трехфазной сети переменного тока. Напряжение каждой из фаз по отношению к нейтральному проводу составляет 220 Вольт, совсем как в домашней розетке. Откуда же берутся 380 В? Это очень просто, достаточно рассмотреть равнобедренный треугольник с углами в 60, 30 и 30 градусов, который представляет собой векторная диаграмма напряжений. Длина самой длинной стороны будет равна длине бедра, умноженной на cos 30°. После нехитрых подсчетов можно убедиться, что 220 х cos 30°= 380.

Устройство трехфазного двигателя

Не все типы промышленных двигателей могут работать от одной фазы. Самые распространенные из них – «рабочие лошадки», составляющие большинство электромашин на любом предприятии – асинхронные машины мощностью в 1 – 1,5 кВА. Как работает такой трехфазный двигатель в трехфазной сети, для которой он предназначен?

Изобретателем этого революционного устройства стал русский ученый Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Этот выдающийся электротехник был сторонником теории трехфазной питающей сети, которая в наше время стала главенствующей. Асинхронный двигатель трехфазный работает по принципу индукции токов от обмоток статора на замкнутые проводники ротора. В результате их протекания по короткозамкнутым обмоткам в каждой из них возникает магнитное поле, вступающее во взаимодействие с силовыми линиями статора. Так получается вращающий момент, приводящий к круговому движению оси двигателя.

Обмотки расположены под углом 120°, таким образом, вращающееся поле, создаваемое каждой из фаз, последовательно толкает каждую намагничиваемую сторону ротора.

Треугольник или звезда?

Трехфазный двигатель в трехфазной сети может включаться двумя способами – с участием нейтрального провода или без него. Первый способ называется «звезда», в этом случае каждая из обмоток находится под фазным напряжением (между фазой и нулем), равным в наших условиях 220 В. Схема подключения трехфазного двигателя «треугольником» предполагает последовательное соединение трех обмоток и подачу линейного (380 В) напряжения на узлы коммутации. Во втором случае двигатель будет выдавать большую примерно в полтора раза мощность.

Как включить мотор в обратном направлении?

Управление трехфазным двигателем может предполагать необходимость изменения направления вращения на противоположное, то есть реверс. Чтобы этого добиться, нужно просто поменять местами два провода из трех.

Для удобства изменения схемы в клеммной коробке двигателя предусмотрены перемычки, выполненные, как правило, из меди. Для включения «звездой» нежно соединить три выходных провода обмоток вместе. «Треугольник» получается немного сложнее, но и с ним справится любой электрик средней квалификации.

Фазосдвигающие емкости

Итак, порой возникает вопрос о том, как подключить трехфазный двигатель в обычную домашнюю розетку. Если просто попробовать подсоединить к вилке два провода, он вращаться не станет. Для того чтобы дело пошло, нужно сымитировать фазу, сдвинув подаваемое напряжение на какой-то угол (желательно 120°). Добиться этого эффекта можно, если применить фазосдвигающий элемент. Теоретически это может быть и индуктивность, и даже сопротивление, но чаще всего трехфазный двигатель в однофазной сети включается с использованием электрических емкостей (конденсаторов), обозначаемых на схемах латинской буквой С.

Что касается применений дросселей, то оно затруднено по причине сложности определения их значения (если оно не указано на корпусе прибора). Для замера величины L требуется специальный прибор или собранная для этого схема. К тому же выбор доступных дросселей, как правило, ограничен. Впрочем, экспериментально любой фазосдвигающий элемент подобрать можно, но это дело хлопотное.

Что происходит при включении двигателя? На одну из точек соединения подается ноль, на другую – фаза, а на третью — некое напряжение, сдвинутое на некоторый угол относительно фазы. Понятно и неспециалисту, что работа двигателя не будет полноценной в отношении механической мощности на валу, но в некоторых случаях достаточно самого факта вращения. Однако уже при запуске могут возникать некоторые проблемы, например, отсутствие начального момента, способного сдвинуть ротор с места. Что делать в этом случае?

Пусковой конденсатор

В момент пуска валу требуются дополнительные усилия для преодоления сил инерции и трения покоя. Чтобы увеличить момент вращения, следует установить дополнительный конденсатор, подключаемый к схеме только в момент старта, а затем отключающийся. Для этих целей лучшим вариантом является применение замыкающей кнопки без фиксации положения. Схема подключения трехфазного двигателя со стартовым конденсатором приведена ниже, она проста и понятна. В момент подачи напряжения следует нажать на кнопку «Пуск», и пусковой конденсатор создаст дополнительной сдвиг фазы. После того как двигатель раскрутится до нужных оборотов, кнопку можно (и даже нужно) отпустить, и в схеме останется только рабочая емкость.

Расчет величины емкостей

Итак, мы выяснили, что для того, чтобы включить трехфазный двигатель в однофазной сети, требуется дополнительная схема подключения, в которую, помимо пусковой кнопки, входят два конденсатора. Их величину нужно знать, иначе работать система не будет. Для начала определим величину электрической емкости, необходимую для того, чтобы заставить ротор тронуться с места. При параллельном включении она представляет собой сумму:

С = С ст + Ср, где:

С ст – стартовая дополнительная отключаемая после разбега емкость;

С р – рабочий конденсатор, обеспечивающий вращение.

Еще нам потребуется величина номинального тока I н (она указана на табличке, прикрепленной к двигателю на заводе-изготовителе). Этот параметр также можно определить с помощью нехитрой формулы:

I н = P / (3 х U), где:

U – напряжение, при подключении «звездой» — 220 В, а если «треугольник», то 380 В;

P – мощность трехфазного двигателя, ее иногда в случае утери таблички определяют на глаз.

Итак, зависимости требуемой рабочей мощности вычисляются по формулам:

С р = Ср = 2800 I н / U – для «звезды»;

С р = 4800 I н / U – для «треугольника»;

Пусковой конденсатор должен быть больше рабочего в 2-3 раза. Единица измерения – микрофарады.

Есть и совсем уж простой способ вычисления емкости: C = P /10, но эта формула скорее дает порядок цифры, чем ее значение. Впрочем, повозиться в любом случае придется.

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.

Составление батареи емкостей

Если в распоряжении у мастера нет специальных электролитических клещей, позволяющий замерять ток без размыкания цепей, то следует подключить амперметр последовательно к каждому проводу, который входит в трехфазный двигатель. В однофазной сети будет протекать суммарное значение, а подбором конденсаторов следует стремиться к наиболее равномерной загрузке обмоток. При этом следует помнить о том, что при последовательном подключении общая емкость уменьшается по закону:

1/С = 1/С1 + 1/С2… и так далее, а при параллельном – наоборот, складывается.

Также необходимо не забывать и о таком важном параметре, как напряжение, на которое рассчитан конденсатор. Оно должно быть не менее номинального значения сети, а лучше с запасом.

Разрядный резистор

Схема трехфазного двигателя, включенного между одной фазой и нейтральным проводом, иногда дополняется сопротивлением. Оно служит для того, чтобы на стартовом конденсаторе не накапливался заряд, остающийся после того, как машина уже выключена. Эта энергия может вызвать электрический удар, не опасный, но крайне неприятный. Для того чтобы обезопасить себя, следует параллельно с пусковой емкостью соединить резистор (у электриков это называется «зашунтировать»). Величина его сопротивления большая – от половины мегома до мегома, а по размерам он невелик, поэтому довольно и полуваттной мощности. Впрочем, если пользователь не боится быть «ущипнутым», то без этой детали вполне можно и обойтись.

Использование электролитов

Как уже отмечалось, пленочные или бумажные электрические емкости дорогие, и прибрести их не так просто, как хотелось бы. Можно произвести однофазное подключение трехфазного двигателя с использованием недорогих и доступных электролитических конденсаторов. При этом совсем уж дешевыми они тоже не будут, так как должны выдерживать 300 Вольт постоянного тока. Для безопасности их следует зашунтировать полупроводниковыми диодами (Д 245 или Д 248, например), но нелишним будет помнить о том, что при пробитии этих приборов переменное напряжение попадет на электролит, и он сперва сильно нагреется, а потом взорвется, громко и эффектно. Поэтому без крайней необходимости лучше все же использовать конденсаторы бумажного типа, работающие под напряжением хоть постоянным, хоть переменным. Некоторые мастера вполне допускают применение электролитов в пусковых цепях. В силу кратковременного воздействия на них переменного напряжения, они могут и не успеть взорваться. Лучше не экспериментировать.

Если нет конденсаторов

Где обычные граждане, не имеющие доступа к пользующимся спросом электрическим и электронным деталям, их приобретают? На барахолках и «блошиных рынках». Там они лежат, заботливо выпаянные чьими-то (обычно пожилыми) руками из старых стиральных машин, телевизоров и прочей вышедшей из обихода и строя бытовой и промышленной техники. Просят за эти изделия советского производства немало: продавцы знают, что если деталь нужна, то ее купят, а если нет – и даром не возьмут. Бывает, что как раз самого необходимого (в данном случае конденсатора) как раз и нет. И что же делать? Не беда! Сойдут и резисторы, только нужны мощные, желательно керамические и остеклованные. Конечно, идеальное сопротивление (активное) фазу не сдвигает, но в этом мире ничего нет идеального, и в нашем случае это хорошо. Каждое физическое тело обладает собственной индуктивностью, электрической мощностью и резистивностью, будь оно крошечной пылинкой или огромной горой. Включение трехфазного двигателя в розетку становится возможным, если на вышеприведенных схемах заменить конденсатор сопротивлением, номинал которого вычисляется по формуле:

R = (0,86 x U) / kI, где:

kI — величина тока при трехфазном подключении, А;

U – наши верные 220 Вольт.

Какие двигатели подойдут?

Перед тем как приобретать за немалые деньги мотор, который рачительный хозяин собирается использовать в качестве привода для точильного круга, циркулярной пилы, сверлильного станка или другого какого-либо полезного домашнего устройства, не помешает подумать о его применимости для этих целей. Не каждый трехфазный двигатель в однофазной сети вообще сможет работать. Например, серию МА (у него короткозамкнутый ротор с двойной клеткой) следует исключить, дабы не пришлось тащить домой немалый и бесполезный вес. Вообще, лучше всего сначала поэкспериментировать или пригласить опытного человека, электромеханика, например, и посоветоваться с ним перед покупкой. Вполне подойдет асинхронный двигатель трехфазный серии УАД, АПН, АО2, АО и, конечно же, А. Эти индексы указаны на заводских табличках.

Наши предки спали не так, как мы. Что мы делаем неправильно? В это трудно поверить, но ученые и многие историки склоняются к мнению, что современный человек спит совсем не так, как его древние предки. Изначально.

11 странных признаков, указывающих, что вы хороши в постели Вам тоже хочется верить в то, что вы доставляете своему романтическому партнеру удовольствие в постели? По крайней мере, вы не хотите краснеть и извин.

Что форма носа может сказать о вашей личности? Многие эксперты считают, что, посмотрев на нос, можно многое сказать о личности человека. Поэтому при первой встрече обратите внимание на нос незнаком.

Наперекор всем стереотипам: девушка с редким генетическим расстройством покоряет мир моды Эту девушку зовут Мелани Гайдос, и она ворвалась в мир моды стремительно, эпатируя, воодушевляя и разрушая глупые стереотипы.

Зачем нужен крошечный карман на джинсах? Все знают, что есть крошечный карман на джинсах, но мало кто задумывался, зачем он может быть нужен. Интересно, что первоначально он был местом для хр.

Как выглядеть моложе: лучшие стрижки для тех, кому за 30, 40, 50, 60 Девушки в 20 лет не волнуются о форме и длине прически. Кажется, молодость создана для экспериментов над внешностью и дерзких локонов. Однако уже посл.

Источники:

Бывают в жизни ситуации, когда нужно включить какое-то промышленное оборудование в обычную домашнюю сеть электропитания. Тут же возникает проблема с числом проводов. У машин, предназначенных для эксплуатации на предприятиях, выводов, как правило, три, а бывает и четыре. Что с ними делать, куда их подключать? Те, кто пытался испробовать различные варианты, убедились, что моторы просто так крутиться не хотят. Возможно ли вообще однофазное подключение трехфазного двигателя? Да, добиться вращения можно. К сожалению, в этом случае неизбежно падение мощности почти вдвое, но в некоторых ситуациях это – единственный выход.

Напряжения трехфазной сети и их соотношение

Для того чтобы понять, как подключить трехфазный двигатель к обычной розетке, следует разобраться, как соотносятся напряжения в промышленной сети. Общеизвестны величины напряжений – 220 и 380 Вольт. Раньше еще было 127 В, но в пятидесятые годы от этого параметра отказались в пользу более высокого. Откуда взялись эти «волшебные цифры»? Почему не 100, или 200, или 300? Вроде бы круглые цифры считать легче.

Большая часть промышленного электрооборудования рассчитана на подключение к трехфазной сети переменного тока. Напряжение каждой из фаз по отношению к нейтральному проводу составляет 220 Вольт, совсем как в домашней розетке. Откуда же берутся 380 В? Это очень просто, достаточно рассмотреть равнобедренный треугольник с углами в 60, 30 и 30 градусов, который представляет собой векторная диаграмма напряжений. Длина самой длинной стороны будет равна длине бедра, умноженной на cos 30°. После нехитрых подсчетов можно убедиться, что 220 х cos 30°= 380.

Устройство трехфазного двигателя

Не все типы промышленных двигателей могут работать от одной фазы. Самые распространенные из них – «рабочие лошадки», составляющие большинство электромашин на любом предприятии – асинхронные машины мощностью в 1 – 1,5 кВА. Как работает такой трехфазный двигатель в трехфазной сети, для которой он предназначен?

Изобретателем этого революционного устройства стал русский ученый Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Этот выдающийся электротехник был сторонником теории трехфазной питающей сети, которая в наше время стала главенствующей. Асинхронный двигатель трехфазный работает по принципу индукции токов от обмоток статора на замкнутые проводники ротора. В результате их протекания по короткозамкнутым обмоткам в каждой из них возникает магнитное поле, вступающее во взаимодействие с силовыми линиями статора. Так получается вращающий момент, приводящий к круговому движению оси двигателя.

Обмотки расположены под углом 120°, таким образом, вращающееся поле, создаваемое каждой из фаз, последовательно толкает каждую намагничиваемую сторону ротора.

Треугольник или звезда?

Трехфазный двигатель в трехфазной сети может включаться двумя способами – с участием нейтрального провода или без него. Первый способ называется «звезда», в этом случае каждая из обмоток находится под фазным напряжением (между фазой и нулем), равным в наших условиях 220 В. Схема подключения трехфазного двигателя «треугольником» предполагает последовательное соединение трех обмоток и подачу линейного (380 В) напряжения на узлы коммутации. Во втором случае двигатель будет выдавать большую примерно в полтора раза мощность.

Как включить мотор в обратном направлении?

Управление трехфазным двигателем может предполагать необходимость изменения направления вращения на противоположное, то есть реверс. Чтобы этого добиться, нужно просто поменять местами два провода из трех.

Для удобства изменения схемы в клеммной коробке двигателя предусмотрены перемычки, выполненные, как правило, из меди. Для включения «звездой» нежно соединить три выходных провода обмоток вместе. «Треугольник» получается немного сложнее, но и с ним справится любой электрик средней квалификации.

Фазосдвигающие емкости

Итак, порой возникает вопрос о том, как подключить трехфазный двигатель в обычную домашнюю розетку. Если просто попробовать подсоединить к вилке два провода, он вращаться не станет. Для того чтобы дело пошло, нужно сымитировать фазу, сдвинув подаваемое напряжение на какой-то угол (желательно 120°). Добиться этого эффекта можно, если применить фазосдвигающий элемент. Теоретически это может быть и индуктивность, и даже сопротивление, но чаще всего трехфазный двигатель в однофазной сети включается с использованием электрических емкостей (конденсаторов), обозначаемых на схемах латинской буквой С.

Что касается применений дросселей, то оно затруднено по причине сложности определения их значения (если оно не указано на корпусе прибора). Для замера величины L требуется специальный прибор или собранная для этого схема. К тому же выбор доступных дросселей, как правило, ограничен. Впрочем, экспериментально любой фазосдвигающий элемент подобрать можно, но это дело хлопотное.

Что происходит при включении двигателя? На одну из точек соединения подается ноль, на другую – фаза, а на третью — некое напряжение, сдвинутое на некоторый угол относительно фазы. Понятно и неспециалисту, что работа двигателя не будет полноценной в отношении механической мощности на валу, но в некоторых случаях достаточно самого факта вращения. Однако уже при запуске могут возникать некоторые проблемы, например, отсутствие начального момента, способного сдвинуть ротор с места. Что делать в этом случае?

Пусковой конденсатор

В момент пуска валу требуются дополнительные усилия для преодоления сил инерции и трения покоя. Чтобы увеличить момент вращения, следует установить дополнительный конденсатор, подключаемый к схеме только в момент старта, а затем отключающийся. Для этих целей лучшим вариантом является применение замыкающей кнопки без фиксации положения. Схема подключения трехфазного двигателя со стартовым конденсатором приведена ниже, она проста и понятна. В момент подачи напряжения следует нажать на кнопку «Пуск», и пусковой конденсатор создаст дополнительной сдвиг фазы. После того как двигатель раскрутится до нужных оборотов, кнопку можно (и даже нужно) отпустить, и в схеме останется только рабочая емкость.

Расчет величины емкостей

Итак, мы выяснили, что для того, чтобы включить трехфазный двигатель в однофазной сети, требуется дополнительная схема подключения, в которую, помимо пусковой кнопки, входят два конденсатора. Их величину нужно знать, иначе работать система не будет. Для начала определим величину электрической емкости, необходимую для того, чтобы заставить ротор тронуться с места. При параллельном включении она представляет собой сумму:

С = С ст + Ср, где:

С ст – стартовая дополнительная отключаемая после разбега емкость;

С р – рабочий конденсатор, обеспечивающий вращение.

Еще нам потребуется величина номинального тока I н (она указана на табличке, прикрепленной к двигателю на заводе-изготовителе). Этот параметр также можно определить с помощью нехитрой формулы:

I н = P / (3 х U), где:

U – напряжение, при подключении «звездой» — 220 В, а если «треугольник», то 380 В;

P – мощность трехфазного двигателя, ее иногда в случае утери таблички определяют на глаз.

Итак, зависимости требуемой рабочей мощности вычисляются по формулам:

С р = Ср = 2800 I н / U – для «звезды»;

С р = 4800 I н / U – для «треугольника»;

Пусковой конденсатор должен быть больше рабочего в 2-3 раза. Единица измерения – микрофарады.

Есть и совсем уж простой способ вычисления емкости: C = P /10, но эта формула скорее дает порядок цифры, чем ее значение. Впрочем, повозиться в любом случае придется.

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.

Составление батареи емкостей

Если в распоряжении у мастера нет специальных электролитических клещей, позволяющий замерять ток без размыкания цепей, то следует подключить амперметр последовательно к каждому проводу, который входит в трехфазный двигатель. В однофазной сети будет протекать суммарное значение, а подбором конденсаторов следует стремиться к наиболее равномерной загрузке обмоток. При этом следует помнить о том, что при последовательном подключении общая емкость уменьшается по закону:

1/С = 1/С1 + 1/С2… и так далее, а при параллельном – наоборот, складывается.

Также необходимо не забывать и о таком важном параметре, как напряжение, на которое рассчитан конденсатор. Оно должно быть не менее номинального значения сети, а лучше с запасом.

Разрядный резистор

Схема трехфазного двигателя, включенного между одной фазой и нейтральным проводом, иногда дополняется сопротивлением. Оно служит для того, чтобы на стартовом конденсаторе не накапливался заряд, остающийся после того, как машина уже выключена. Эта энергия может вызвать электрический удар, не опасный, но крайне неприятный. Для того чтобы обезопасить себя, следует параллельно с пусковой емкостью соединить резистор (у электриков это называется «зашунтировать»). Величина его сопротивления большая – от половины мегома до мегома, а по размерам он невелик, поэтому довольно и полуваттной мощности. Впрочем, если пользователь не боится быть «ущипнутым», то без этой детали вполне можно и обойтись.

Использование электролитов

Как уже отмечалось, пленочные или бумажные электрические емкости дорогие, и прибрести их не так просто, как хотелось бы. Можно произвести однофазное подключение трехфазного двигателя с использованием недорогих и доступных электролитических конденсаторов. При этом совсем уж дешевыми они тоже не будут, так как должны выдерживать 300 Вольт постоянного тока. Для безопасности их следует зашунтировать полупроводниковыми диодами (Д 245 или Д 248, например), но нелишним будет помнить о том, что при пробитии этих приборов переменное напряжение попадет на электролит, и он сперва сильно нагреется, а потом взорвется, громко и эффектно. Поэтому без крайней необходимости лучше все же использовать конденсаторы бумажного типа, работающие под напряжением хоть постоянным, хоть переменным. Некоторые мастера вполне допускают применение электролитов в пусковых цепях. В силу кратковременного воздействия на них переменного напряжения, они могут и не успеть взорваться. Лучше не экспериментировать.

Если нет конденсаторов

Где обычные граждане, не имеющие доступа к пользующимся спросом электрическим и электронным деталям, их приобретают? На барахолках и «блошиных рынках». Там они лежат, заботливо выпаянные чьими-то (обычно пожилыми) руками из старых стиральных машин, телевизоров и прочей вышедшей из обихода и строя бытовой и промышленной техники. Просят за эти изделия советского производства немало: продавцы знают, что если деталь нужна, то ее купят, а если нет – и даром не возьмут. Бывает, что как раз самого необходимого (в данном случае конденсатора) как раз и нет. И что же делать? Не беда! Сойдут и резисторы, только нужны мощные, желательно керамические и остеклованные. Конечно, идеальное сопротивление (активное) фазу не сдвигает, но в этом мире ничего нет идеального, и в нашем случае это хорошо. Каждое физическое тело обладает собственной индуктивностью, электрической мощностью и резистивностью, будь оно крошечной пылинкой или огромной горой. Включение трехфазного двигателя в розетку становится возможным, если на вышеприведенных схемах заменить конденсатор сопротивлением, номинал которого вычисляется по формуле:

R = (0,86 x U) / kI, где:

kI — величина тока при трехфазном подключении, А;

U – наши верные 220 Вольт.

Какие двигатели подойдут?

Перед тем как приобретать за немалые деньги мотор, который рачительный хозяин собирается использовать в качестве привода для точильного круга, циркулярной пилы, сверлильного станка или другого какого-либо полезного домашнего устройства, не помешает подумать о его применимости для этих целей. Не каждый трехфазный двигатель в однофазной сети вообще сможет работать. Например, серию МА (у него короткозамкнутый ротор с двойной клеткой) следует исключить, дабы не пришлось тащить домой немалый и бесполезный вес. Вообще, лучше всего сначала поэкспериментировать или пригласить опытного человека, электромеханика, например, и посоветоваться с ним перед покупкой. Вполне подойдет асинхронный двигатель трехфазный серии УАД, АПН, АО2, АО и, конечно же, А. Эти индексы указаны на заводских табличках.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Большинство электрооборудования оснащается 3-х фазными двигателями асинхронного типа. При минимальном техническом обслуживании они надежно работают в течение длительного времени. Для нормального функционирования им не требуется совместное использование дорогих и сложных приборов. Эти двигатели нашли широкое применение среди населения, особенно в частном секторе. Однако, большинство домовладений питается от обычной сети на 220 вольт. Поэтому многим хозяевам приходится решать проблему, как выполнить подключение трехфазного двигателя к однофазной сети.

Технически это вполне возможно, достаточно лишь базовых знаний электротехники. Кроме того, нужно знать все о самом двигателе, прежде чем приступать к решению задачи, как подключить 380 вольт к сети на 220.

Общие правила

Прежде чем подключить электродвигатель, нужно обязательно уточнить его номинал. Если напряжение превысит расчетное – наступит перегрев обмоток, если оно будет низким – его не хватит для запуска.

Данное значение присутствует в маркировке, чаще всего в двух показателях верхнего и нижнего пределов: 660/380, 380/220 и 220/127 вольт.

Номинал должен совпадать со схемой, по которой выполнено соединение обмоток. Подключение «звезда» объединяет их концы в одной точке, а фазы соединяются с выводами катушек. Здесь используется больший номинал напряжения, отмеченный в маркировке. По схеме «треугольник» выполняется последовательное соединение концов между собой. Образуется полностью замкнутый контур. В данном случае уже используется меньшее значение напряжения. Подключение агрегатов выполняется разными способами, в том числе и смешанным.

Решая, как подключить трехфазный двигатель на 220 вольт, следует помнить, что его нельзя просто взять и подключить к обычной сети. Вал не будет вращаться поскольку отсутствует переменное поле, поочередно воздействующее на ротор. Проблема разрешается путем смещения тока и напряжения в обмотках фаз. Для получения желаемого результата, выполняется подключение двигателя через конденсатор, из-за которого напряжение начинает отставать до минус 90 градусов.

В любом случае полноценно сместить напряжение и сделать 380 вольт из 220 не удастся, поэтому его КПД составит от 30 до 50% в зависимости от схемы подключения обмоток.

В таких режимах двигатель включается только под нагрузкой, а периоды холостого хода сокращаются до минимума. Несоблюдение правил приведет агрегат к выходу из строя.

Как устроен трехфазный асинхронный двигатель

В свою конструкцию электродвигатель на 380 вольт включает короткозамкнутый ротор. В этом случае какие-либо электрические контакты между статором и ротором полностью исключаются. Они не требую щеток и коллекторов, которые в обычных двигателях изнашиваются с высокой интенсивностью. Этим деталям нужны регулярное техническое обслуживание и периодическая замена.

Все детали устройства собраны в литом корпусе (7). Основные элементы состоят из неподвижного статора и подвижного ротора. Основой статора служит сердечник (3). Для его изготовления применяется высококачественная электротехническая сталь, в состав которой входят железо и кремний. Именно они придают материалу необходимые магнитные свойства.

Листовая конструкция статора позволяет избежать появления вихревых токов Фуко, создаваемых переменным магнитным полем. Дополнительную изоляцию листов создает специальный лак, нанесенный с обеих сторон. Таким образом, проводимость в сердечнике полностью исключается, остаются лишь его магнитные свойства.

В пазы сердечника укладываются три медные обмотки (2), с проводниками, защищенными эмалью. Между собой они расположены под углами 120 градусов. Концы обмоток выводятся и размещаются в клеммной коробке, расположенной внизу двигателя.

Ротор закрепляется на валу (1) и свободно вращается внутри статора. Между ними остается минимальный зазор – от 0,5 до 3 мм, чтобы повысить КПД. В сердечнике ротора (5) также использована электротехническая сталь. Однако в его пазах установлены не обмотки, а короткозамкнутые проводники, расположенные в виде беличьего колеса. Поэтому данный элемент именно так и называется.

В состав беличьего колеса входят продольные проводники, имеющие электрическую и механическую связь с кольцами, расположенными в торцах конструкции. В мощных двигателях все элементы изготавливаются из меди.

Способы и схемы подключения

При необходимости, подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть может выполняться разными способами. При этом, нужно учитывать характеристики и особенности самого агрегата, тип нагрузки, ожидаемый результат и другие факторы. Основным способом считается подключение электродвигателя через конденсатор с точно подобранными параметрами. Однако, при его отсутствии можно использовать другие рабочие схемы, чтобы из 220 вольт условно создать 380.

Без конденсаторов

Схема подключения трехфазного электродвигателя к 220 В может обойтись и без емкостных элементов. Вместо них следует воспользоваться полупроводниковыми – транзисторными или динисторными ключами. Излишние потери мощности сокращаются до минимума. Конденсатор, используемый в схеме, обеспечивает работу пускового устройства, а не запуск самого двигателя.

Одна из таких схем – «треугольник» (рис. 1) – используется для запуска маломощных агрегатов с низкими оборотами, до 1500 в минуту. Порядок ее работы будет следующий:

• На ввод подается напряжение и проводники соединяются с двумя точками двигателя.
• Третья точка подключается к цепочке R-C, задающей время открытия ключа.
• Бегунок сопротивлений R1 и R2 перемещается, выполняя тем самым, регулировку интервала сдвига.
• После полной зарядки конденсатора сигнал с динистора VS1 открывает симистор VS

Более мощные агрегаты с высокими оборотами до 3000 в минуту используют такое же пусковое устройство, но подключаются по схеме «звезда» (рис. 2).

Данные схемы подключения трехфазного двигателя на 220 хотя и считаются рабочими, на практике почти не используются. Основными причинами являются значительные потери мощности агрегата и необходимость точных настроек транзисторного ключа. Более надежными вариантами считаются подключения на 220в через конденсатор или с помощью частотного преобразователя.

С конденсаторами

Наибольшее распространение в домашних условиях получила схема подключения двигателя через конденсатор. Запуск осуществляется с помощью двух элементов – пускового и рабочего. Пусковой конденсатор необходим лишь на короткое время, увеличивая за счет дополнительной емкости сдвиг напряжения в нужной обмотке. В результате, создается нужное усилие, обеспечивающее пуск асинхронного двигателя.

На рисунке представлены схемы подключения звезда и треугольник. В обоих случаях, независимо от схемы, подача напряжения от 220 вольт для пуска осуществляется через точки подключения L и N. К ним подключаются две обмотки, а третья тоже соединяется с однофазной линией через кнопочные переключатели SA1 и SA2. С их помощью выполняется коммутация конденсаторов С1 и С2, включенных параллельно.

На практике схема запуска от однофазной сети работает следующим образом:

• Нажатая кнопка ПУСК приводит в движение две пары контактов SA1 и SA Далее в обмотках начинается течение тока.
• Отпущенная пусковая кнопка оставляет контакт SA2 в замкнутом положении. От него фаза со смещением подается через конденсатор С1. Одновременно происходит размыкание контакта SA1, отключающего пусковой конденсатор С2.
• Пусковой ток возвращается к номинальному значению, и работа двигателя продолжается в обычном режиме.

Однако, такая схема подключения электродвигателя обеспечивает лишь одностороннее вращение ротора. Для того чтобы вал начал вращаться в другую сторону, потребуется изменение точек подключения или использование функции реверса.

Используя пускатель

Если изначально известно, что агрегат обладает значительными нагрузками – пусковой и рабочей – рекомендуется подключить электродвигатель с 380 на 220 вольт с использованием контактора или магнитного пускателя.

Использование пусковых устройств повышает надежность коммутации, а в ходе эксплуатации защищает устройство от возможных аварий.

Включение производится простым нажатием пусковой кнопки. В результате, наступает замыкание цепи, управляющей катушкой пускового устройства. Напряжение поступает к пусковому конденсатору Спуск.

Ток, протекающий по катушке К1, вызывает замыкание контактов К1.1 и К1.2. Контакты К1.1 замыкают линию, питающую двигатель, а контакты 1.2 осуществляют шунтирование пусковой кнопки, возвращая ее в отключенное положение. После этого, цепь, питающая пусковой конденсатор, оказывается разомкнутой. С помощью этого устройства очень просто сделать из 220 вольт 380, превратив трехфазное устройство в однофазный агрегат.

С реверсом

Наличие функции реверса имеет большое значение при подключении трехфазного двигателя, когда приходится создавать 380 вольт из 220. За счет прямого и обратного вращения вала возможности агрегата значительно увеличиваются. Для решения этой задачи существуют специальные схемы, последовательно выполняющие чередующиеся изменения напряжения на обмотках. Благодаря им, проблема, как сделать реверс, решается довольно легко и не представляет особых сложностей.

Простейший эффективный реверс осуществляется посредством коммутатора, в котором установлены две пары контактов противоположного действия. Стандартная кнопка заменяется тумблером или поворотным выключателем. Для создания рабочей схемы реверсивного подключения асинхронного двигателя потребуются магнитные пускатели КМ1 и КМ2, а также трехкнопочная станция с двумя контактами нормально разомкнутыми и одним нормально замкнутым.

Последовательность работы реверсивной схемы:

• Вначале включаются автоматические предохранители силовой линии и управляющей цепи. Ток подается к трехкнопочному выключателю и магнитным пускателям, клеммы которых разомкнуты в исходном положении.
• После нажатия кнопки ВПЕРЕД ток поступает к катушке электромагнита 1-го контактора. Он выполняет притяжение якоря, где расположены силовые контакты. Одновременно, цепь управления 2-го контактора обрывается, и кнопка РЕВЕРС оказывается отключенной.
• Вращение вала начинается в основном направлении.
• Нажатая кнопка СТОП прерывает подачу тока в цепь управляющей обмотки. Электромагнит уже не удерживает якорь. Он отпускается и вызывает размыкание силовых контактов. Одновременно происходит замыкание контакта, блокирующего кнопку РЕВЕРС, и она готова к работе.
• После нажатия на РЕВЕРС начнутся те же самые процессы, но уже в цепи 2-го контактора. Вращение вала будет противоположным от основного направления.

Звезда треугольник

Прежде чем рассматривать, как подключить электродвигатель 380 на 220 данным способом, следует еще раз вспомнить его конструкцию. Основными элементами являются статор с тремя обмотками и ротор. После подачи напряжения вокруг обмоток создается поле, воздействующее на ротор и вызывающее вращение.

Обмотки статора в условиях конденсаторного подключения соединяются разными способами:

• Схема «звезда». Концы обмоток сходятся вместе в одной точке. У специалистов она известна как ноль или нейтраль. Подача трехфазного напряжения осуществляется к началу обмоток, в точки a, b, c.
• Схема «треугольник». Концы обмоток соединяются между собой последовательно. Напряжение поступает к местам соединения – точкам a, b, c.

Думая, как подключить электродвигатель 380 на 220 В, многие не до конца понимают, какая схема лучше. Каждая из них имеет свои особенности. Подключение треугольником способствует более мягкому пуску и требует меньших пусковых токов. Однако, в дальнейшем, агрегат не может развить расчетной мощности. «Звезда», наоборот, развивает мощность до паспортной, но в момент пуска токи очень высокие, требующие специальных мер по предотвращению негативных последствий. Кроме того, каждая схема требует разного питающего напряжения.

Оптимизировать запуск и дальнейшую работу после подключения электродвигателя на 220в позволила схема «звезда-треугольник», соединившая в себе оба варианта.

Для такой схемы потребовалось дополнительное оборудование:

• Защитный автомат Q1, имеющий встроенную тепловую защиту.
• Контакторы (К1, К2, К3), оборудованные дополнительными контактами.
• Реле времени КТ4.
• Предохранитель F1.
• Кнопка СТОП S1.
• Кнопка ПУСК S2.
• Трехфазный электромотор М1.

Данная схема работает в следующем порядке:

• Нажатием кнопки S2 обеспечивается поступление тока на катушку К1. Происходит замыкание силовых и нормально разомкнутого контакта. Последний вводит в действие самоподхват кнопки ПУСК. Одновременно ток подается на катушку реле времени. Далее, после замыкания контактора К3, двигатель запускается по схеме «звезда».
• Через определенное время контакт реле времени размыкается, и катушка К3 становится обесточенной. Второй контакт К4 через установленное время замыкается, перенаправив питание в катушку К2. После этого, трехфазный двигатель в однофазной сети будет работать по схеме «треугольник».

Вторые контакты на К2 и К3 обеспечивают электрическую блокировку – предотвращают одновременное включение контакторов К2 и К3. Эту защиту рекомендуется продублировать механической блокировкой, не указанной на рисунке.

Трехфазный асинхронный двигатель – на что обратить внимание до его подключения

Новые агрегаты стоят довольно дорого, поэтому многие предпочитают покупать их с рук, после того, как они побывали в эксплуатации. Чаще всего, документы отсутствуют, поэтому, перед тем как подключить электродвигатель с 380 В на 1 фазу, нужно проверить его состояние. Такая проверка поможет избежать дальнейших проблем, сократит время наладочных работ, предотвратит возможные аварии и травматизм.

Механическое состояние статора и ротора, что может мешать работе двигателя

В состав неподвижного статора входят три компонента: основной корпус и две боковые крышки, соединенные между собой шпильками. До того, как подключить асинхронный двигатель, следует проверить зазоры между деталями и затяжку гаек на шпильках.

Все детали статора должны как можно плотнее прилегать друг к другу. Внутри него установлены подшипники, в которых вращается вал ротора. Его следует покрутить вручную, проверить, чтобы не было биений в посадочных местах. Проверить наличие посторонних шумов, не задевает ли ротор за статор. Точно так же определяется явное заклинивание, не вызывающее сомнений.

Такую же проверку нужно сделать на холостом ходу после того как двигатель в однофазную сеть уже включен. Чтобы получить максимально полную картину внутреннего состояния, рекомендуется сделать полную разборку статора, выполнить промывку и смазку роторных подшипников.

Электрические характеристики статорных обмоток, как проверять схему сборки

Все показатели и основные значения указываются производителем в табличке, закрепленной на корпусе агрегата. Прежде чем включить двигатель в однофазной сети, нужно проверить, по какой схеме подключены обмотки. Иногда случается, что предыдущий владелец ее изменил, и она не совпадает с табличными данными.

В некоторых случаях отсутствует и сама табличка. В этом случае рекомендуется заглянуть в клеммник, и посмотреть, по какой схеме выполнено подключение движка. В нем сосредоточены шесть концов, подключенные к клеммам так, как изображено на рисунке. Ручное переключение со звезды на треугольник и обратно выполняется путем перестановки перемычек.

Электрические методики проверки схемы и сборки обмоток

Нередко встречаются движки, собранные не по комбинированной схеме, а либо «звездой» или «треугольником». Поэтому в клеммной коробке расположено не 6 концов, а лишь 4 – 3 фазы и 0. Перед тем, как переделать электродвигатель, нужно проверить фактическую схему подключения.

Иногда встречаются экземпляры, у которых отсутствует заводская маркировка, а провода не соединены с клеммами и просто выведены наружу. Поэтому, еще до пуска электродвигателя 380 В нужно прозвонить каждый провод, определить принадлежность и промаркировать. Для этого используется мультиметр или тестер, установленный в положение омметра. Первый щуп устанавливается на любой вывод, а второй – на один из 5-ти концов, что остались. Если прибор покажет короткое замыкание, следовательно, оба конца – от одной обмотки. Остальные выводы проверяются аналогично.

Еще до включения в сеть следует установит где конец и начал каждой обмотки. Эта процедура проводится с использованием вольтметра и батарейки. К любому концу подключается минус этой батарейки, а плюсом следует коснуться другого вывода. В цепи возникает токовый импульс, наводящий ЭДС в двух других обмотках. Наведенное напряжение проверяется вольтметром на предмет полярности. Начало обмотки соответствует положительным показаниям. При замыкании стрелка движется вправо, а после размыкания – в левую сторону. После маркировки рекомендуется провести контрольную проверку – сделать подачу импульса к поочередно к следующим обмоткам.

Другой метод проверки: концы двух произвольных обмоток замыкаются параллельно. Далее, к ним подключаем вольтметр. К оставшейся обмотке подается переменное напряжение. Если прибор показывает соответствие напряжения и наведенной ЭДС, значит у концов одна полярность, и они принадлежат к одной обмотке. При нулевом показании концы меняются, и делается повторный замер.

Перед тем как делать подключение 380 вольт на 220, нужно проверить изоляцию обмоток. С этой целью используется мегаомметр с напряжением на выходе 1000 В. Чтобы получить точный результат, замеры проводятся всем трем обмоткам, а также между корпусом и каждой обмоткой. Если показания более 0,5 Мом – статор считается исправным. Иначе, может потребоваться его ремонт или профилактическая сушка с помощью теплого сухого воздуха. Следует учесть, что данный способ не годится для определения межвитковых замыканий обмоток. Для этого нужен мультиметр в режиме омметра, чтобы проанализировать и сравнить величину активных сопротивлений во всех цепочках.

Как подобрать конденсаторы

Для подключения агрегата с 380В на 220 используются конденсаторы. Данные элементы должны быть только бумажными или пусковыми, с номинальным напряжением, равным или превышающим сетевое напряжение. На практике такое превышение составляет не менее чем в два раза.

Решая задачу, как подключить конденсатор к электродвигателю, следует максимально точно подобрать емкость. В идеале, фактические показатели должны совпадать с расчетными. Известно, что подключение конденсатора с такими параметрами позволит лучше всего оптимизировать сдвиг векторов напряжения и тока относительно друг друга. В результате, улучшится пусковой момент и общие показатели КПД агрегата.

Если же нет возможности найти элемент с расчетной емкостью, то можно использовать несколько таких конденсаторов, соединенных параллельно. В сумме их емкости должны составлять требуемое значение. В этом случае схема с конденсатором представляет собой сборный конденсаторный блок.

Мощность 3х-фазного двигателя, кВт	0,4	0,6	0,8	1,1	1,5	2,2
Емкость рабочего конденсатора Ср , мкф, min	40	60	80	100	150	230
Емкость пускового конденсатора (Сп), мкф, min	80	120	160	200	250	300

Все элементы, которые нужно подключать в группе, должны быть однотипными, с одинаковой частотой и номинальным напряжением. Ориентировочные параметры приведены в таблице. Если же в ней отсутствуют нужные параметры, их можно определить по формулам:

• При подключении 3-х фазных устройств звездой – Сраб = (2800 х I)/U
• При подключении двигателя в сеть 220 В треугольником – Сраб = (4800 х I)/U

Здесь I – является силой тока, проходящего через обмотки, U – напряжением сети. Емкость конденсатора определяется путем умножения полученного результата на два.

Меры безопасности при подключении трехфазного двигателя напоминание

Существую общие правила, требующие соблюдения при решении задачи, как из 220 сделать 380 вольт для асинхронного двигателя на 380 В:

• Все подключения выполняются только с использованием отдельного автоматического выключателя.
• Решать задачу по двигателю 380 вольт, как подключить и опробовать его, должны люди, прошедшие специальное обучение. Всегда помнить о мерах электробезопасности.
• При наладочных работах под напряжением нужно пользоваться разделительным трансформатором.

Использование специального защищенного инструмента позволит не только быстро запустить двигатель, но и полностью обезопасить специалиста.

Видеоинструкция

Как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть своими руками. Самостоятельное подключение трехфазного двигателя к однофазной сети – сложно, но осуществимо

Схемы подключения трехфазного двигателя — двигатели, рассчитанные на работу от трехфазной сети, имеют производительность гораздо выше, чем однофазные моторы на 220 вольт. Поэтому, если в рабочем помещении проведены три фазы переменного тока, то оборудование необходимо монтировать с учетом подключения к трем фазам. В итоге, трехфазный двигатель, подключенный к сети, дает экономию энергии, стабильную эксплуатацию устройства. Не нужно подключать дополнительные элементы для запуска. Единственным условием хорошей работы устройства является безошибочное подключение и монтаж схемы, с соблюдением правил.

Схемы подключения трехфазного двигателя

Из множества созданных схем специалистами для монтажа асинхронного двигателя практически используют два метода.

• Схема звезды.
• Схема треугольника.

Названия схем даны по методу подключения обмоток в питающую сеть. Чтобы на электродвигателе определить, по какой схеме он подключен, необходимо посмотреть указанные данные на металлической табличке, которая установлена на корпусе двигателя.

Даже на старых образцах моторов можно определить метод соединения статорных обмоток, а также напряжение сети. Эта информация будет верна, если двигатель уже был в эксплуатации, и никаких проблем в работе нет. Но иногда нужно произвести электрические измерения.

Схемы подключения трехфазного двигателя звездой дают возможность плавного запуска мотора, но мощность оказывается меньше номинального значения на 30%. Поэтому по мощности схема треугольника остается в выигрыше. Существует особенность по нагрузке тока. Сила тока резко увеличивается при запуске, это отрицательно сказывается на обмотке статора. Возрастает выделяемое тепло, которое губительно воздействует на изоляцию обмотки. Это приводит к нарушению изоляции, и поломке электродвигателя.

Много европейских устройств, поставленных на отечественный рынок, имеют в комплекте европейские электродвигатели, действующие с напряжением от 400 до 690 В. Такие 3-фазные моторы необходимо монтировать в сеть 380 вольт отечественного напряжения только по треугольной схеме обмоток статора. В противном случае моторы сразу будут выходить из строя. Российские моторы на три фазы подключаются по звезде. Изредка производится монтаж схемы треугольника для получения от двигателя наибольшей мощности, применяемой в специальных видах промышленного оборудования.

Изготовители сегодня дают возможность подключать трехфазные электромоторы по любой схеме. Если в монтажной коробке три конца, то произведена заводская схема звезды. А если есть шесть выводов, то мотор можно подключать по любой схеме. При монтаже по звезде нужно три вывода начал обмоток объединить в один узел. Остальные три вывода подать на фазное питание напряжением 380 вольт. В схеме треугольника концы обмоток соединяют последовательно по порядку между собой. Фазное питание подсоединяется к точкам узлов концов обмоток.

Проверка схемы подключения мотора

Представим худший вариант выполненного подключения обмоток, когда на заводе не обозначены выводы проводов, сборка схемы проведена во внутренней части корпуса мотора, и наружу выведен один кабель. В этом случае необходимо разобрать электродвигатель, снять крышки, разобрать внутреннюю часть, разобраться с проводами.

Метод определения фаз статора

После разъединения выводных концов проводов применяют мультиметр для измерения сопротивления. Один щуп подключают к любому проводу, другой подносят по очереди ко всем выводам проводов, пока не найдется вывод, принадлежащий к обмотке первого провода. Аналогично поступают на остальных выводах. Нужно помнить, что обязательна маркировка проводов, любым способом.

Если в наличии нет мультиметра или другого прибора, то используют самодельные пробники, сделанные из лампочки, проводов и батарейки.

Полярность обмоток

Чтобы найти и определить полярность обмоток, необходимо применить некоторые приемы:

• Подключить импульсный постоянный ток.
• Подключить переменный источник тока.

Оба способа действуют по принципу подачи напряжения на одну катушку и его трансформации по магнитопроводу сердечника.

Как проверить полярность обмоток батарейкой и тестером

На контакты одной обмотки подключают вольтметр с повышенной чувствительностью, который может отреагировать на импульс. К другой катушке быстро присоединяют напряжение одним полюсом. В момент подключения контролируют отклонение стрелки вольтметра. Если стрелка двигается к плюсу, то полярность совпала с другой обмоткой. При размыкании контакта стрелка пойдет к минусу. Для 3-й обмотки опыт повторяют.

Путем изменения выводов на другую обмотку при включении батарейки определяют, насколько правильно сделана маркировка концов обмоток статора.

Проверка переменным током

Две любые обмотки включают параллельно концами к мультиметру. На третью обмотку включают напряжение. Смотрят, что показывает вольтметр: если полярность обеих обмоток совпадает, то вольтметр покажет величину напряжения, если полярности разные, то покажет ноль.

Полярность 3-й фазы определяют путем переключения вольтметра, изменения положения трансформатора на другую обмотку. Далее, производят контрольные измерения.

Схема звезды

Этот тип схемы подключения трехфазного двигателя образуется путем соединения обмоток в разные цепи, объединенные нейтралью и общей точкой фазы.

Такую схему создают после того, как проверена полярность обмоток статора в электромоторе. Однофазное напряжение на 220В через автомат подают фазу на начала 2-х обмоток. К одной врезают в разрыв конденсаторы: рабочие и пусковые. На третий конец звезды подводят нулевой провод питания.

Величину емкости конденсаторов (рабочих) определяют по эмпирической формуле:

С = (2800 · I) / U

Для схемы запуска емкость повышают в 3 раза. В работе мотора при нагрузке нужно контролировать величину токов обмоток измерениями, корректировать емкость конденсаторов по средней нагрузке привода механизма. В противном случае произойдет, перегрев устройства, пробой изоляции.

Подключение мотора в работу хорошо делать через выключатель ПНВС, как показано на рисунке.

В нем уже сделана пара контактов замыкания, которые вместе подают напряжение на 2 схемы путем кнопки «Пуск». Во время отпускания кнопки цепь разрывается. Такой контакт применяют для запуска цепи. Полное отключение питания делают, нажав на «Стоп».

Схема треугольника

Схемы подключения трехфазного двигателя треугольником является повтором прошлого варианта в запуске, но имеет отличие методом включения обмоток статора.

Токи, проходящие в них, больше значений цепи звезды. Рабочие емкости конденсаторов нуждаются в повышенных номинальных емкостях. Они рассчитываются по формуле:

С = (4800 · I) / U

Правильность выбора емкостей также вычисляют по отношению токов в катушках статора путем измерения с нагрузкой.

Двигатель с магнитным пускателем

Трехфазный электродвигатель работает через по аналогичной схеме с автоматическим выключателем. Такая схема имеет дополнительно блок включения и выключения, с кнопками Пуск и Стоп.

Одна фаза, нормально замкнутая, соединенная с мотором, подключается к кнопке Пуск. При ее нажатии контакты замыкаются, ток идет к электромотору. Необходимо учитывать, что при отпускании кнопки Пуск, клеммы разомкнутся, питание отключится. Чтобы такой ситуации не произошло, магнитный пускатель дополнительно оборудуют вспомогательными контактами, которые называют самоподхватом. Они блокируют цепь, не дают ей разорваться при отпущенной кнопке Пуск. Выключить питание можно кнопкой Стоп.

В результате, 3-фазный электромотор можно подключать к сети трехфазного напряжения совершенно разными методами, которые выбираются по модели и типу устройства, условиям эксплуатации.

Подключение мотора от автомата

Общий вариант такой схемы подключения выглядит как на рисунке:

Здесь показан автомат защиты, который выключает напряжение питания электромотора при чрезмерной нагрузке по току, и по короткому замыканию. Автоматический защитный выключатель – это простой 3-полюсный выключатель с тепловой автоматической характеристикой нагруженности.

Для примерного расчета и оценки нужного тока тепловой защиты, необходимо мощность по номиналу двигателя, рассчитанного на работу от трех фаз, увеличить в два раза. Номинальная мощность указывается на металлической табличке на корпусе мотора.

Такие схемы подключения трехфазного двигателя вполне могут работать, если нет других вариантов подключения. Длительность работы нельзя прогнозировать. Это тоже самое, если скрутить алюминиевый провод с медным. Никогда не знаешь, через какое время скрутка сгорит.

При применении схемы подключения трехфазного двигателя нужно аккуратно выбрать ток для автомата, который должен быть на 20% больше тока работы мотора. Свойства тепловой защиты выбрать с запасом, чтобы при запуске не сработала блокировка.

Если для примера, двигатель на 1,5 киловатта, наибольший ток 3 ампера, то автомат нужен минимум на 4 ампера. Преимуществом этой схемы соединения мотора является низкая стоимость, простое исполнение и техобслуживание.

Если электродвигатель в одном числе, и работает полную смену, то есть следующие недостатки:

• Нельзя отрегулировать тепловой ток сработки автоматического выключателя. Чтобы защитить электромотор, ток защитного отключения автомата устанавливают на 20% больше рабочего тока по номиналу мотора. Ток электродвигателя нужно через определенное время замерять клещами, настраивать ток тепловой защиты. Но у простого автоматического выключателя нет возможности настроить ток.
• Нельзя дистанционно выключить и включить электродвигатель.

При этом нет необходимости добавлять в схему подключения какие-то пусковые устройства, потому что магнитное поле будет образовываться в обмотках статора сразу же после пуска двигателя. Давайте рассмотрим один вопрос, который сегодня встречается часто на форумах электриков. Вопрос звучит так: как правильно провести подключение трехфазного электродвигателя к трехфазной сети?

Схемы подключения

Начнем с того, что рассмотрим конструкцию трехфазного электродвигателя. Нас здесь будут интересовать три обмотки, которые и создают магнитное поле, вращающее ротор мотора. То есть, именно так и происходит преобразование электрической энергии в механическую.

Существует две схемы подключения:

• Звезда.
• Треугольник.

Сразу же оговоримся, что подключение звездой делает пуск агрегата более плавным. Но при этом мощность электродвигателя будет ниже номинальной практически на 30%. В этом плане подключение треугольником выигрывает. Мощность подключенный таким образом мотор не теряет.

Но тут есть один нюанс, который касается токовой нагрузке. Эта величина резко возрастает при пуске, что негативно влияет на обмотку. Высокая сила тока в медном проводе повышает тепловую энергию, которая влияет на изоляцию провода. Это может привести к пробивке изоляции и выходу из строя самого электродвигателя.

Хотелось бы обратить ваше внимание на тот факт, что большое количество европейского оборудования, завезенного на просторы России, укомплектовано европейскими электрическими двигателями, которые работают под напряжением 400/690 вольт. Кстати, снизу фото шильдика такого мотора.

Так вот эти трехфазные электродвигатели надо подключать к отечественной сети 380В только по схеме треугольник. Если подключить европейский мотор звездой, то под нагрузкой он сразу же сгорит.

Отечественные же трехфазные электродвигатели к трехфазной сети подключаются по схеме звезда. Иногда подключение производят треугольником, это делается для того, чтобы выжать из мотора максимальную мощность, необходимую для некоторых видов технологического оборудования.

Производители сегодня предлагают трехфазные электродвигатели, в коробке подключения которых сделаны выводы концов обмоток в количестве трех или шести штук. Если концов три, то это значит, что на заводе внутри мотора уже сделана схема подключения звезда.

Если концов шесть, то трехфазный двигатель можно подключать к трехфазной сети и звездой, и треугольником. При использовании схемы звезда необходимо три конца начала обмоток соединить в одной скрутке. Три остальных (противоположных) подключить к фазам питающей трехфазной сети 380 вольт.

При использовании схемы треугольник нужно все концы соединить между собой по порядку, то есть последовательно. Фазы подключаются к трем точкам соединения концов обмоток между собой. Внизу фото, где показаны два вида подключения трехфазного двигателя.

Такая схема подключения к трехфазной сети используется достаточно редко. Но она существует, поэтому есть смысл сказать о ней несколько слов. Для чего она используется? Весь смысл такого соединения основан на позиции, что при пуске электродвигателя используется схема звезда, то есть плавный пуск, а для основной работы используется треугольник, то есть выжимается максимум мощности агрегата.

Правда, такая схема достаточно сложная. При этом обязательно устанавливаются в соединение обмоток три магнитных пускателя. Первый соединяется с питающей сетью с одной стороны, а с другой стороны к нему подсоединяются концы обмоток. Ко второму и третьему подключаются противоположные концы обмоток. Ко второму пускателю производится подсоединение треугольником, к третьему звездой.

Внимание! Одновременно включать второй и третий пускатели нельзя. Произойдет короткое замыкание между подключенными к ним фазами, что приведет к сбрасыванию автомата. Поэтому между ними устанавливается блокировка. По сути, все будет происходить так – при включении одного, размыкаются контакты у другого.

Принцип работы таков: при включении первого пускателя временное реле включает и пускатель номер три, то есть, подключенного по схеме звезда. Происходит плавный пуск электродвигателя. Реле времени задет определенный промежуток, в течение которого мотор перейдет в обычный режим работы. После чего пускатель номер три отключается, а включается второй элемент, переводя на схему треугольник.

Подключение электрического двигателя через магнитный пускатель

В принципе, схема подключения 3 фазного двигателя через магнитный пускатель практически точно такая же, как и через автомат. Просто в нее добавляется блок включения и выключения с кнопками «Пуск» и «Стоп».

Одна из фаз подключения к электродвигателю проходит через кнопку «Пуск» (она нормально замкнутая). То есть, при ее нажатии смыкаются контакты, и ток начинает поступать на электродвигатель. Но тут есть один момент. Если отпустить Пуск, то контакты разомкнуться, и ток поступать не будет по назначению.

Поэтому в магнитном пускателе есть еще один дополнительный контактный разъем, который называется контактом самоподхвата. По сути, это блокировочный элемент. Он необходим для того чтобы при отжатой кнопке «Пуск» цепь подачи электроэнергии на электродвигатель не прерывалась. То есть, разъединить ее можно было бы только кнопкой «Стоп».

Что можно дополнить к теме, как подключить трехфазный двигатель к трехфазной сети через пускатель? Обратите внимание вот на какой момент. Иногда после долгой эксплуатации схемы подключения трехфазного электродвигателя кнопка «пуск» перестает работать. Основная причина – подгорели контакты кнопки, ведь при пуске двигателя появляется пусковая нагрузка с большой силой тока. Решить эту проблему можно очень просто – почистить контакты.

Бывают в жизни ситуации, когда нужно включить какое-то промышленное оборудование в обычную домашнюю сеть электропитания. Тут же возникает проблема с числом проводов. У машин, предназначенных для эксплуатации на предприятиях, выводов, как правило, три, а бывает и четыре. Что с ними делать, куда их подключать? Те, кто пытался испробовать различные варианты, убедились, что моторы просто так крутиться не хотят. Возможно ли вообще однофазное подключение трехфазного двигателя? Да, добиться вращения можно. К сожалению, в этом случае неизбежно падение мощности почти вдвое, но в некоторых ситуациях это — единственный выход.

Напряжения и их соотношение

Для того чтобы понять, как подключить трехфазный двигатель к обычной розетке, следует разобраться, как соотносятся напряжения в промышленной сети. Общеизвестны величины напряжений — 220 и 380 Вольт. Раньше еще было 127 В, но в пятидесятые годы от этого параметра отказались в пользу более высокого. Откуда взялись эти «волшебные цифры»? Почему не 100, или 200, или 300? Вроде бы круглые цифры считать легче.

Большая часть промышленного электрооборудования рассчитана на подключение к трехфазной сети Напряжение каждой из фаз по отношению к нейтральному проводу составляет 220 Вольт, совсем как в домашней розетке. Откуда же берутся 380 В? Это очень просто, достаточно рассмотреть равнобедренный треугольник с углами в 60, 30 и 30 градусов, который представляет собой векторная диаграмма напряжений. Длина самой длинной стороны будет равна длине бедра, умноженной на cos 30°. После нехитрых подсчетов можно убедиться, что 220 х cos 30°= 380.

Устройство трехфазного двигателя

Не все типы промышленных двигателей могут работать от одной фазы. Самые распространенные из них — «рабочие лошадки», составляющие большинство электромашин на любом предприятии — асинхронные машины мощностью в 1 — 1,5 кВА. Как работает такой трехфазный двигатель в трехфазной сети, для которой он предназначен?

Изобретателем этого революционного устройства стал русский ученый Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Этот выдающийся электротехник был сторонником теории трехфазной питающей сети, которая в наше время стала главенствующей. трехфазный работает по принципу индукции токов от обмоток статора на замкнутые проводники ротора. В результате их протекания по короткозамкнутым обмоткам в каждой из них возникает магнитное поле, вступающее во взаимодействие с силовыми линиями статора. Так получается вращающий момент, приводящий к круговому движению оси двигателя.

Обмотки расположены под углом 120°, таким образом, вращающееся поле, создаваемое каждой из фаз, последовательно толкает каждую намагничиваемую сторону ротора.

Треугольник или звезда?

Трехфазный двигатель в трехфазной сети может включаться двумя способами — с участием нейтрального провода или без него. Первый способ называется «звезда», в этом случае каждая из обмоток находится под (между фазой и нулем), равным в наших условиях 220 В. Схема подключения трехфазного двигателя «треугольником» предполагает последовательное соединение трех обмоток и подачу линейного (380 В) напряжения на узлы коммутации. Во втором случае двигатель будет выдавать большую примерно в полтора раза мощность.

Как включить мотор в обратном направлении?

Управление трехфазным двигателем может предполагать необходимость изменения направления вращения на противоположное, то есть реверс. Чтобы этого добиться, нужно просто поменять местами два провода из трех.

Для удобства изменения схемы в клеммной коробке двигателя предусмотрены перемычки, выполненные, как правило, из меди. Для включения «звездой» нежно соединить три выходных провода обмоток вместе. «Треугольник» получается немного сложнее, но и с ним справится любой электрик средней квалификации.

Фазосдвигающие емкости

Итак, порой возникает вопрос о том, как подключить трехфазный двигатель в обычную домашнюю розетку. Если просто попробовать подсоединить к вилке два провода, он вращаться не станет. Для того чтобы дело пошло, нужно сымитировать фазу, сдвинув подаваемое напряжение на какой-то угол (желательно 120°). Добиться этого эффекта можно, если применить фазосдвигающий элемент. Теоретически это может быть и индуктивность, и даже сопротивление, но чаще всего трехфазный двигатель в однофазной сети включается с использованием электрических обозначаемых на схемах латинской буквой С.

Что касается применений дросселей, то оно затруднено по причине сложности определения их значения (если оно не указано на корпусе прибора). Для замера величины L требуется специальный прибор или собранная для этого схема. К тому же выбор доступных дросселей, как правило, ограничен. Впрочем, экспериментально любой фазосдвигающий элемент подобрать можно, но это дело хлопотное.

Что происходит при включении двигателя? На одну из точек соединения подается ноль, на другую — фаза, а на третью — некое напряжение, сдвинутое на некоторый угол относительно фазы. Понятно и неспециалисту, что работа двигателя не будет полноценной в отношении механической мощности на валу, но в некоторых случаях достаточно самого факта вращения. Однако уже при запуске могут возникать некоторые проблемы, например, отсутствие начального момента, способного сдвинуть ротор с места. Что делать в этом случае?

Пусковой конденсатор

В момент пуска валу требуются дополнительные усилия для преодоления сил инерции и трения покоя. Чтобы увеличить момент вращения, следует установить дополнительный конденсатор, подключаемый к схеме только в момент старта, а затем отключающийся. Для этих целей лучшим вариантом является применение замыкающей кнопки без фиксации положения. Схема подключения трехфазного двигателя со стартовым конденсатором приведена ниже, она проста и понятна. В момент подачи напряжения следует нажать на кнопку «Пуск», и создаст дополнительной сдвиг фазы. После того как двигатель раскрутится до нужных оборотов, кнопку можно (и даже нужно) отпустить, и в схеме останется только рабочая емкость.

Расчет величины емкостей

Итак, мы выяснили, что для того, чтобы включить трехфазный двигатель в однофазной сети, требуется дополнительная схема подключения, в которую, помимо пусковой кнопки, входят два конденсатора. Их величину нужно знать, иначе работать система не будет. Для начала определим величину электрической емкости, необходимую для того, чтобы заставить ротор тронуться с места. При параллельном включении она представляет собой сумму:

С = С ст + Ср, где:

С ст — стартовая дополнительная отключаемая после разбега емкость;

С р — рабочий конденсатор, обеспечивающий вращение.

Еще нам потребуется величина номинального тока I н (она указана на табличке, прикрепленной к двигателю на заводе-изготовителе). Этот параметр также можно определить с помощью нехитрой формулы:

I н = P / (3 х U), где:

U — напряжение, при подключении «звездой» — 220 В, а если «треугольник», то 380 В;

P — мощность трехфазного двигателя, ее иногда в случае утери таблички определяют на глаз.

Итак, зависимости требуемой рабочей мощности вычисляются по формулам:

С р = Ср = 2800 I н / U — для «звезды»;

С р = 4800 I н / U — для «треугольника»;

Пусковой конденсатор должен быть больше рабочего в 2-3 раза. Единица измерения — микрофарады.

Есть и совсем уж простой способ вычисления емкости: C = P /10, но эта формула скорее дает порядок цифры, чем ее значение. Впрочем, повозиться в любом случае придется.

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.

Составление батареи емкостей

Если в распоряжении у мастера нет специальных электролитических клещей, позволяющий замерять ток без размыкания цепей, то следует подключить амперметр последовательно к каждому проводу, который входит в трехфазный двигатель. В однофазной сети будет протекать суммарное значение, а подбором конденсаторов следует стремиться к наиболее равномерной загрузке обмоток. При этом следует помнить о том, что при последовательном подключении общая емкость уменьшается по закону:

Также необходимо не забывать и о таком важном параметре, как напряжение, на которое рассчитан конденсатор. Оно должно быть не менее номинального значения сети, а лучше с запасом.

Разрядный резистор

Схема трехфазного двигателя, включенного между одной фазой и нейтральным проводом, иногда дополняется сопротивлением. Оно служит для того, чтобы на стартовом конденсаторе не накапливался заряд, остающийся после того, как машина уже выключена. Эта энергия может вызвать электрический удар, не опасный, но крайне неприятный. Для того чтобы обезопасить себя, следует параллельно с пусковой емкостью соединить резистор (у электриков это называется «зашунтировать»). Величина его сопротивления большая — от половины мегома до мегома, а по размерам он невелик, поэтому довольно и полуваттной мощности. Впрочем, если пользователь не боится быть «ущипнутым», то без этой детали вполне можно и обойтись.

Использование электролитов

Как уже отмечалось, пленочные или бумажные электрические емкости дорогие, и прибрести их не так просто, как хотелось бы. Можно произвести однофазное подключение трехфазного двигателя с использованием недорогих и доступных электролитических конденсаторов. При этом совсем уж дешевыми они тоже не будут, так как должны выдерживать 300 Вольт постоянного тока. Для безопасности их следует зашунтировать полупроводниковыми диодами (Д 245 или Д 248, например), но нелишним будет помнить о том, что при пробитии этих приборов переменное напряжение попадет на электролит, и он сперва сильно нагреется, а потом взорвется, громко и эффектно. Поэтому без крайней необходимости лучше все же использовать конденсаторы бумажного типа, работающие под напряжением хоть постоянным, хоть переменным. Некоторые мастера вполне допускают применение электролитов в пусковых цепях. В силу кратковременного воздействия на них переменного напряжения, они могут и не успеть взорваться. Лучше не экспериментировать.

Если нет конденсаторов

Где обычные граждане, не имеющие доступа к пользующимся спросом электрическим и электронным деталям, их приобретают? На барахолках и «блошиных рынках». Там они лежат, заботливо выпаянные чьими-то (обычно пожилыми) руками из старых стиральных машин, телевизоров и прочей вышедшей из обихода и строя бытовой и промышленной техники. Просят за эти изделия советского производства немало: продавцы знают, что если деталь нужна, то ее купят, а если нет — и даром не возьмут. Бывает, что как раз самого необходимого (в данном случае конденсатора) как раз и нет. И что же делать? Не беда! Сойдут и резисторы, только нужны мощные, желательно керамические и остеклованные. Конечно, идеальное сопротивление (активное) фазу не сдвигает, но в этом мире ничего нет идеального, и в нашем случае это хорошо. Каждое физическое тело обладает собственной индуктивностью, электрической мощностью и резистивностью, будь оно крошечной пылинкой или огромной горой. Включение трехфазного двигателя в розетку становится возможным, если на вышеприведенных схемах заменить конденсатор сопротивлением, номинал которого вычисляется по формуле:

R = (0,86 x U) / kI, где:

kI — величина тока при трехфазном подключении, А;

U — наши верные 220 Вольт.

Какие двигатели подойдут?

Перед тем как приобретать за немалые деньги мотор, который рачительный хозяин собирается использовать в качестве привода для точильного круга, циркулярной пилы, сверлильного станка или другого какого-либо полезного домашнего устройства, не помешает подумать о его применимости для этих целей. Не каждый трехфазный двигатель в однофазной сети вообще сможет работать. Например, серию МА (у него короткозамкнутый ротор с двойной клеткой) следует исключить, дабы не пришлось тащить домой немалый и бесполезный вес. Вообще, лучше всего сначала поэкспериментировать или пригласить опытного человека, электромеханика, например, и посоветоваться с ним перед покупкой. Вполне подойдет асинхронный двигатель трехфазный серии УАД, АПН, АО2, АО и, конечно же, А. Эти индексы указаны на заводских табличках.

Для работы разнообразных электрических устройств используются асинхронные двигатели, которые просты и надежны в работе и монтаже – их легко можно установить своими руками. Подключение трехфазного двигателя к однофазной и трехфазной сети осуществляется звездой и треугольником.

Общая информация

Асинхронный трехфазный двигатель состоит из следующих основных частей: обмоток, подвижного ротора и неподвижного статора. Обмотки могут быть соединены межу собой, а к их открытым контактам подключается основное питание сети или последовательно, т. е. конец одной обмотки соединен с началом следующей.

Фото – схема звезда наглядно

Подключение может осуществляться к однофазной, двухфазной и трехфазной сети, при этом двигатели в основном рассчитаны на два напряжения – 220/380 В. Переключение типа соединения обмоток позволяет менять номинальное напряжение. Несмотря на то, что в принципе подключение двигателя возможно и к однофазной сети, оно редко используется, т. к. конденсатор снижает эффективность устройства. И от номинальной мощности потребитель получает приблизительно 60 %. Но если иного варианта нет, то нужно подключать схемой “треугольник”, тогда перегрузка мотора будет меньшей, чем при звезде.

Перед подсоединением обмоток в однофазной сети нужно обязательно проверить емкость конденсатора, который будет использоваться. Для этого нужна формула:

C мкф = P Вт /10

Если исходные параметры конденсатора неизвестны, то рекомендуется использовать пусковую модель, которая может «подстроиться» под работу двигателя и контролировать его обороты. Также часто для работы устройства с короткозамкнутым ротором используют реле тока или стандартный магнитный пускатель. Эта деталь схемы позволяет обеспечить полную автоматизацию рабочего процесса. Причем для бытовых моделей (с мощностью от 500 в до 1 кВт) можно использовать пускатель от стиралки или холодильника, в дальнейшем увеличивая емкость конденсатора или изменяя обмотку реле.

Видео: как подключать трехфазный двигатель в 220В

Способы подключения

При однофазной сети необходимо сдвигать фазу при помощи специальных деталей, чаще всего это конденсатор. Но в некоторых условиях его заменят тиристор. Если установить тиристорный ключ в корпус электродвигателя, то при закрытом положении он не только сдвигает фазы, но и значительно увеличивает пусковой момент. Это способствует повышению КПД до 70 %, что является прекрасным показателем для такого подсоединения. Используя только эту деталь можно отказаться от применения вентилятора и основных типов конденсаторов – пускового и рабочего.

Но и это подключение не является идеальным. При работе ЭД с тиристором потребляется на 30 % больше электрического тока, чем с конденсаторами. Поэтому такой вариант применяется только на производстве или при отсутствии выбора.

Рассмотрим, как производится подключение трехфазного асинхронного двигателя к трехфазной сети, если используется схема треугольник.

Фото – простой треугольник

На чертеже указаны два конденсатора – пусковой и рабочий, кнопка пуска, диод, сигнализирующий о начале работы и резисторная система торможения и полной остановки. Также в данном случае применяется переключатель, который имеет три позиции: «удержание», «старт», «стоп». При установке рукоятки в первом положении к контактам начинает поступать электрический ток. Здесь важно сразу же после того, как двигатель заведется перейти в режим «старт», иначе обмотки могут загореться из-за перегрузки. Во время окончания рабочего процесса рукоятка фиксируется в точке «стоп».

Фото – подключение при помощи конденсаторов электролитов

Иногда при подключении в фазу удобнее останавливать трехфазный двигатель за счет энергии, которая запасена в конденсаторе. Иногда вместо них используются электролиты, но это более сложный вариант установки устройства. В этом случае очень важны параметры конденсатора, в частности, его емкость – от неё зависит торможение и время полной остановки движущихся частей. Также в этой схеме используются выпрямляющие диоды и резисторы. Они помогут при необходимости ускорить остановку двигателя. Но их технические характеристики должны иметь следующий вид:

1. У резистора сопротивление не должно превышать 7 кОм;
2. Конденсатор должен выдерживать напряжение 350 вольт и выше (в зависимости от напряжения сети).

Имея под рукой схему с остановки мотора, при помощи конденсатора можно осуществить подключение с реверсом. Главным отличием от предыдущего чертежа является модернизация трехфазного двухскоростного двигателя за счет двойного переключателя и магнитного пускового реле. Переключатель также как и в предыдущих вариантах имеет несколько основных позиций, но фиксируется только на «старт» и «стоп» – это очень важно.

Фото – реверс при помощи пускателя

Реверсивное подключение двигателя возможно также через магнитный пускатель. В таком случае нужно изменить порядок очередности фаз статора, тогда можно будет обеспечить перемену направления вращения. Чтобы это сделать, нужно сразу после нажатия на кнопку пускателя «Вперед», нажать кнопку «Назад». После этого блокировочный контакт отключит катушку переднего хода и переведет питание на задний – направление вращения изменится. Но нужно быть внимательным при подключении пускателя – если перепутать местами контакты, то при переходе произойдет не реверсирование, а короткое замыкание.

Еще одним необычным способом, как можно подключить трехфазный двигатель, является вариант с использованием четырехполюсного УЗО. Её особенностью является возможность использования без нуля сети.

1. В большинстве случаев, ЭД требуется только 3 фазы и 1 провод заземления, ноль необязателен, т. к. нагрузка симметрична;
2. Принцип подключения таков: фазы питания отводим к автоматическому выключателю, а ноль соединяем прямо с клеммой УЗО – N, после этого её ни к чему не подключаем;
3. От автомата кабели также аналогично подсоединяются к УЗО. Заземляем двигатель и все.

Доморощенные «кулибины» используют для электромеханических поделок то, что попадется под руку. При выборе электродвигателя, обычно попадаются трехфазные асинхронные. Этот тип получил широкое распространение благодаря удачной конструкции, хорошей балансировке и экономичности.

Особенно это актуально в мощных промышленных агрегатах. За пределами частного дома или квартиры, проблем с трехфазным питанием нет. А как организовать подключение трехфазного двигателя к однофазной сети, если ваш счетчик имеет два провода?

Рассмотрим вариант штатного подключения

Трехфазный двигатель, имеет три обмотки под углом 120°. На контактную колодку выводится три пары контактов. Соединение можно организовать двумя способами:

Подключение по схеме “звезда” и “треугольник”

Каждая обмотка одним концом соединяется с двумя другими обмотками, образуя так называемую нейтраль. Оставшиеся концы соединяются с тремя фазами. Таким образом, на каждую пару обмоток подается 380 вольт:

В распределительной колодке, перемычки соединены соответственно, перепутать контакты невозможно. Понятия полярности в переменном токе нет, поэтому не имеет значения, какую фазу, на какой провод подавать.

При таком способе конец каждой обмотки соединяется со следующей, в результате получается замкнутый круг, точнее треугольник. На каждой обмотке присутствует напряжение 380 вольт.

Схема подключения:

Соответственно, на клемной колодке перемычки устанавливаются по-иному. Аналогично с первым вариантом, полярность отсутствует, как класс.

На каждую группу контактов, ток поступает в разный момент времени, следуя понятию «сдвиг фазы». Поэтому магнитное поле последовательно увлекает за собой ротор, создавая непрерывный крутящий момент. Так работает двигатель при «родном» для него трехфазном питании.

А если вам достался двигатель в отличном состоянии, а подключить его надо к однофазной сети? Не стоит расстраиваться, схема подключения трехфазного двигателя давно отработана инженерами. Мы поделимся с вами секретами нескольких популярных вариантов.

Подключение трехфазного двигателя к сети 220 вольт (одна фаза)

На первый взгляд, работа трехфазного мотора при подключении к одной фазе ничем не отличается от правильного включения. Ротор вращается, практически не теряя оборотов, никаких рывков и замедлений не наблюдается.

Однако достичь штатной мощности при таком питании невозможно. Это вынужденная потеря, ее никак не исправить, приходится с этим считаться. В зависимости от управляющей схемы, снижение мощности колеблется от 20% до 50%.

При этом электроэнергия расходуется так же, как будто вы используете всю мощь. Чтобы выбрать наиболее выгодный вариант, предлагаем ознакомиться с различными способами.

Преимущества трехфазной системы перед однофазной

Трехфазная система имеет три токоведущих провода, которые подают напряжение 440 В на крупных потребителей. В то время как однофазная система имеет один токоведущий провод, который используется в бытовых целях. Ниже приведены основные преимущества 3-фазной системы по сравнению с однофазной системой.

• Более высокий рейтинг
  Номинал, то есть мощность трехфазной машины почти в 1,5 раза превышает номинальную мощность (мощность) однофазной машины того же размера.

• Постоянная мощность
  В однофазных цепях подаваемая мощность пульсирует. Даже когда напряжение и ток совпадают по фазе, мощность равна нулю дважды в каждом цикле. В то время как в многофазной системе передаваемая мощность почти постоянна, когда нагрузки находятся в сбалансированном состоянии.

• Экономика передачи энергии
  Трехфазная система требует только 75% веса проводящего материала от веса, необходимого однофазной системе для передачи такого же количества мощности на фиксированное расстояние при заданном напряжении.

• Превосходство трехфазных асинхронных двигателей
  Трехфазные асинхронные двигатели имеют широкую область применения в промышленности, поскольку ниже приведены следующие преимущества.

1. Трехфазные асинхронные двигатели являются самозапускающимися , тогда как однофазные асинхронные двигатели не запускаются автоматически. Это означает, что однофазный двигатель не имеет пускового момента и, следовательно, ему необходимы вспомогательные средства для запуска на начальной стадии.

2.Трехфазные асинхронные двигатели имеют на более высокий коэффициент мощности и КПД на выше, чем у однофазных асинхронных двигателей.

• Размер и вес генератора
  Трехфазный генератор имеет небольшие размеры и легкий вес по сравнению с однофазным генератором.

• Требования к меди и алюминию
  Трехфазная система требует меньше меди и алюминия для системы передачи по сравнению с однофазной системой передачи.

• Частота вибрации
  В трехфазном двигателе частота колебаний меньше по сравнению с однофазным двигателем, поскольку в однофазном двигателе передаваемая мощность зависит от тока и постоянно изменяется.

• Зависимость
  Однофазная нагрузка может эффективно питаться от трехфазной нагрузки или системы, но трехфазная система не может зависеть или питаться от однофазной системы.

• Крутящий момент
  В трехфазной системе создается равномерный или постоянный крутящий момент, тогда как в однофазной системе создается пульсирующий крутящий момент.

Разница между однофазными и трехфазными источниками питания

В этом руководстве мы изучим различия между однофазными и трехфазными источниками питания переменного тока. Мы познакомимся с некоторыми основами однофазных и трехфазных систем, преимуществами и недостатками, а также некоторыми ключевыми различиями между однофазными и трехфазными источниками питания.

Введение

Почти 90% электроэнергии, которую мы используем в нашей повседневной жизни, поступает из переменного тока.Будь то наша бытовая техника, офисное оборудование или промышленное оборудование, мы используем источник переменного тока для питания этих устройств.

Если вы новичок, то переменный ток или просто переменный ток — это тип электроэнергии, в котором электрический ток периодически изменяется как по величине, так и по направлению. Кроме того, в зависимости от приложения, питание переменного тока может подаваться в однофазной или трехфазной системе.

Однофазная система питания переменного тока состоит из двух проводов, известных как фаза (или иногда «Линия», «Живой» или «Горячий») и нейтральный провод.В случае трехфазной системы вы используете либо три провода, либо четыре провода для передачи мощности (нет нейтрали в трехпроводном трехфазном питании, и все три провода являются фазами).

Давайте теперь подробно рассмотрим однофазные и трехфазные системы, а также рассмотрим разницу между однофазными и трехфазными источниками питания.

Что такое однофазный источник питания?

Как упоминалось ранее, в однофазном блоке питания питание распределяется с использованием только двух проводов, называемых фазой и нейтралью.Поскольку мощность переменного тока принимает форму синусоидальной волны, напряжение в однофазном источнике питания достигает пика на уровне 90 ⁰ во время положительного цикла и снова на уровне 270 ⁰ во время отрицательного цикла.

Фазный провод передает ток к нагрузке, а нейтральный провод обеспечивает обратный путь тока. Обычно однофазное напряжение составляет 230 В, а частота — 50 Гц (это зависит от того, где вы живете).

Так как напряжение в однофазной сети растет и падает (пики и спады), постоянная мощность не может подаваться на нагрузку.

Преимущества

• Это очень распространенная форма источника питания для самых малых требований к мощности. Почти все бытовые источники питания являются однофазными, поскольку бытовым приборам требуется небольшое количество энергии для работы освещения, вентиляторов, охладителей, обогревателей, небольших кондиционеров и т. Д.
• Конструкция и работа однофазной системы электроснабжения часто просты.
• В зависимости от региона однофазного источника питания достаточно для нагрузок до 2500 Вт.

Недостатки

• Небольшие однофазные двигатели (обычно менее 1 кВт) не могут запускаться напрямую с помощью однофазного источника питания, поскольку для двигателя недостаточно начального крутящего момента.Таким образом, для правильной работы необходимы дополнительные схемы, такие как пускатели двигателей (например, пусковой конденсатор в вентиляторах и насосах).
• Тяжелые нагрузки, такие как промышленные двигатели и другое оборудование, не могут работать от однофазной сети.

Что такое трехфазный источник питания?

Трехфазный источник питания состоит из трех проводов питания (или трех фаз). Кроме того, в зависимости от типа цепи (которая бывает двух типов: звезда и треугольник) у вас может быть или нет нейтральный провод.В трехфазной системе питания каждый сигнал питания переменного тока на 120 ⁰ не совпадает по фазе друг с другом.

В трехфазном источнике питания в течение одного цикла из 360 ⁰ каждая фаза имела бы пик напряжения дважды. Также мощность никогда не падает до нуля. Этот стабильный поток энергии и способность выдерживать более высокие нагрузки делают трехфазный источник питания подходящим для промышленных и коммерческих операций.

Как упоминалось ранее, существует два типа схем в трехфазном источнике питания.Это Дельта и Звезда (Y или Wye). В конфигурации «Дельта» нет нейтрального провода, и все системы высокого напряжения используют эту конфигурацию.

В конфигурации «звезда» или «звезда» есть нейтральный провод (общий вывод / точка цепи звезды) и провод заземления (иногда).

Напряжение между двумя фазами в трехфазном источнике питания составляет 415 В, а между фазой и нейтралью — 240 В. Следовательно, вы можете обеспечить три однофазных источника питания, используя трехфазный источник питания (именно так это обычно делается для бытовых и малых предприятий).

ПРИМЕЧАНИЕ: Существует разница между прямым трехфазным питанием и трехфазным питанием, разделенным на три однофазных источника питания.

Преимущества

• При одинаковой мощности трехфазный источник питания использует меньше проводов, чем однофазный источник питания.
• Трехфазный источник питания обычно является предпочтительной сетью для коммерческих и промышленных нагрузок. Хотя в некоторых странах (например, в большинстве европейских стран) даже бытовое электроснабжение является трехфазным.
• Вы можете легко запускать большие нагрузки.
• Для больших трехфазных двигателей (обычно используемых в промышленности) не требуется пускатель, поскольку разность фаз в трехфазном источнике питания будет достаточной для обеспечения достаточного начального крутящего момента для запуска двигателя.
• Почти вся мощность вырабатывается при трехфазном питании. Хотя существует концепция многофазного питания, исследования показали, что трехфазный источник питания более экономичен и прост в производстве.
• Общая эффективность трехфазного источника питания выше по сравнению с однофазным источником питания для той же нагрузки.

Разница между однофазными и трехфазными источниками питания

Давайте теперь посмотрим на разницу между однофазными и трехфазными источниками питания.

• В однофазном источнике питания питание подается по двум проводам, называемым фазой и нейтралью. В трехфазном источнике питания питание подается по трем проводам (четыре провода, если имеется нейтральный провод).
• Напряжение однофазного источника питания составляет 230 В, тогда как оно составляет 415 В при трехфазном питании.
• При той же мощности однофазный источник питания требует большего количества проводов, чем трехфазный.
• КПД трехфазного источника питания значительно выше, чем однофазного источника питания, а также возможность передачи мощности.
• Поскольку однофазный источник питания использует только два провода, общая сложность сети меньше по сравнению с четырехпроводным трехфазным источником питания (включая нейтраль).

Сравнение однофазных и трехфазных источников питания

Давайте теперь посмотрим на сравнение однофазных и трехфазных систем питания в таблице.

9 0194

Однофазный источник питания	Трехфазный источник питания
Однофазный источник питания требует двух проводов	Трехфазный источник питания требует трех проводников
Два провода (проводника) в однофазной системе являются называется фазой и нейтралью. трехфазный источник питания передает собственный сигнал переменного тока, и три сигнала разнесены на 120 °
Подача энергии в однофазном питании не согласована из-за пиков и провалов напряжения	Из-за трех проводников с разностью фаз 120 ° подача питания в трехфазном питании всегда стабильна и постоянна (пики и спады трех сигналов переменного тока компенсируются друг другом)
Напряжение питания в однофазном блоке питания составляет ≈230 В	В трехфазном блоке питания напряжение питания составляет ≈415 В
Однофазное питание относительно менее эффективно, чем трехфазное при таком же питании	Трехфазный источник питания более эффективен, поскольку он может обеспечивать в три раза большую мощность, чем однофазный источник питания, всего с одним дополнительным проводом
Обычно однофазный источник питания используется для жилых и бытовых нужд (часто трехфазный источник питания)	Трехфазный источник питания обычно подается в крупные коммерческие центры и отрасли промышленности
Идеален для небольших нагрузок, таких как освещение и отопление	Трехфазный источник питания может работать с большими промышленными двигателями
Однофазный Источники питания всегда имеют нейтральный провод (он действует как обратный путь от нагрузки)	Нейтральный провод не является обязательным в T Трехфазные источники питания (соединения треугольником не имеют нейтрального провода, но соединения звездой могут иметь или не иметь нейтральный провод)
Вероятность неисправности выше, поскольку однофазный источник питания имеет только одну фазу (если он выходит из строя, то есть отсутствует питание)	Даже если есть неисправность в одной или двух фазах, оставшаяся фаза (-ы) будет продолжать подавать питание в трехфазном источнике питания.Таким образом, вероятность неисправности меньше

Нужен ли вам трехфазный источник питания?

В зависимости от ваших требований ваша энергораспределительная компания предложит однофазный или трехфазный источник питания. Для небольших домов и магазинов достаточно однофазного питания.

Но если у вас большой дом с тремя-четырьмя кондиционерами (все могут работать одновременно), водонагревателями, большим погружным насосом, стиральной машиной, двухдверным холодильником и т. Д., то вам может потребоваться трехфазное питание, чтобы нагрузка на каждую фазу распределялась должным образом.

Поскольку у нас нет прямых трехфазных устройств, то, что делает компания по распределению электроэнергии, состоит в том, что три фазы от трехфазного источника питания подаются как три отдельных однофазных источника. Например, если у вас есть три спальни с тремя кондиционерами, то в каждой комнате будет отдельная фаза.

В квартирах и общинах обычно используются специальные трансформаторы, чтобы они могли понижать напряжение с 11 кВ, поступающего непосредственно от подстанции, до 240 В независимо от уличного трансформатора.

Поиск и устранение неисправностей двигателей и приводов на входах

Здесь мы внимательно рассмотрим первый сегмент в типичной трехфазной системе двигателя и привода: от источника питания на входе привода до самого привода, концентрируясь на измерениях на входе. В этой заметке по применению общие проблемы сопоставляются с измерениями, используемыми для их диагностики. Мы покажем вам, какие инструменты использовать в той или иной ситуации и как применить их к проблеме, чтобы вы могли быстрее и точнее устранять неполадки.

Вот различные блоки в типичной трехфазной системе привода с электродвигателем (, рис. 1, ):

• Во-первых, вход привода — это мощность переменного тока, поступающая в привод от сети.
• Во-вторых, привод и его выход, где преобразователь переменного тока в постоянный, фильтр постоянного тока и преобразователь постоянного тока в переменный обеспечивают трехфазное питание двигателя.
• Наконец, мотор и трансмиссия.

Рисунок 1. Трехфазный двигатель и приводная система и общие проблемы.

Обратите внимание, что эта статья посвящена поиску и устранению неисправностей трехфазных двигателей и приводов. Содержание здесь не подходит для однофазных двигателей.

Введение во входные измерения

При поиске и устранении неисправностей в такой сложной системе, как двигатель и привод, иногда трудно понять, с чего начать. Проверив сначала напряжение, ток и частоту питания, вы можете исключить проблемы, которые могут повлиять на привод двигателя или цепи выключателя. Это может сэкономить время и ускорить решение проблемы.Кроме того, выявляя повышенное или пониженное напряжение, вы можете избежать ложного отключения цепей неисправности привода и возможного повреждения самого моторного привода.

Входные измерения можно проводить в нескольких местах. На рис. 2 показаны различные точки входа, идущие от главного служебного входа к субпанели или разъединителя к входу питания на приводе. Потенциально каждая из этих точек измерения может дать разные результаты, потому что на точки измерения могут влиять другие нагрузки в цепях.

Рисунок 2. Точки ввода, идущие от главного служебного входа к субпанели или разъединителя к входу питания на приводе.

Есть три причины для выполнения входных измерений:

• Чтобы установить, что мощности достаточно для питания двигателя и системы привода.
• Установить, что мощность соответствует требованиям.
• Чтобы убедиться, что нагрузка привода не влияет отрицательно на качество электроэнергии в системе в целом. Например, чтобы убедиться, что моторный привод не генерирует гармоники или не создает провалов, которые могут нарушить другие операции.

Вы должны начать диагностику со стороны входа моторного привода, потому что напряжение, ток и частота электричества, питающего систему двигателя с регулируемой скоростью, могут повлиять на ее работу в краткосрочной перспективе, а также на ее долговечность и надежность в течение длительного времени. длительный срок.

Каковы номинальное напряжение, ток и частота?

Номинальное напряжение питания, ток и частота — это три основных измерения напряжения, подаваемого на моторный привод при нормальных условиях эксплуатации.В общем, «номинальный» означает «названный». Итак, номинальное напряжение — это указанное (или номинальное) напряжение части электрического оборудования; другими словами, напряжение, при котором устройство должно работать. Фактические значения могут отличаться от номинальных значений; номинальные значения служат основой для сравнения с вашими измерениями (, рис. 3, ).

Рисунок 3. Номинальное напряжение питания, ток и частота — это характеристики напряжения, подаваемого на моторный привод при нормальных условиях эксплуатации.

Запускаясь на входе моторного привода, измерьте напряжение, ток и частоту, затем сравните свои измерения с номинальными значениями. (Номинальные значения являются ожидаемыми значениями — например, 480 В для линии на 480 В, ток указан на паспортной табличке двигателя и частота 50 или 60 Гц, в зависимости от вашего региона).

Вы можете выполнять эти измерения с помощью цифрового мультиметра и токовых клещей, как и в однофазной цепи, но выполнение измерений с помощью трехфазного анализатора качества электроэнергии упрощает работу (, рис. 4, ).Одновременное измерение трех фаз также может выявить взаимодействия между фазами, которые нельзя увидеть при однофазных измерениях. Убедитесь, что анализатор качества электроэнергии подключен правильно для типа цепи (звезда или треугольник).

Рисунок 4. Используя анализатор качества электроэнергии, подключенный ко входу привода, сначала измерьте на входной стороне привода. Затем при необходимости измерьте у служебного входа.

Величина отклонения от номинала, которая считается допустимой, зависит от региона, но, как правило:

• Напряжение должно быть в пределах плюс-минус 10 процентов от номинала.
• Ток не должен превышать номинальных значений нагрузки, указанных на паспортной табличке.
• Частота должна быть в пределах 0,5 Гц от номинальной.

Оценка измерений

• Если напряжение постоянно слишком высокое, проконсультируйтесь с поставщиком электроэнергии (, рис. 5, ).
• Если напряжение слишком низкое, проверьте, не перегружена ли локальная цепь. Сделайте это, сравнив ваши текущие измерения с номиналом автоматического выключателя. Если измеренный ток находится в пределах диапазона автоматического выключателя, проверьте размер кабеля, питающего привод, чтобы убедиться, что он соответствует требованиям NEC.
• Если ваши измерения напряжения находятся в допустимом диапазоне и схема выглядит правильно сконфигурированной, но все еще существуют проблемы, такие как сброс моторного привода или размыкание автоматических выключателей, могут быть прерывистые проблемы с источником питания. Чтобы обнаружить проблемы, которые происходят в течение более длительного периода времени, чем ваши первоначальные измерения, используйте анализатор качества электроэнергии или регистратор качества электроэнергии для регистрации любых нарушений качества электроэнергии в цепи в течение более длительного периода измерения или до появления следующего сбоя.
• Если все измерения напряжения, тока и частоты находятся в допустимых пределах, проверьте несимметрию напряжения и тока.

Рис. 5. Измерение более чем на 10 процентов вне диапазона означает, что во время периода измерения потенциально существует проблема с напряжением питания. Вы можете подключить анализатор качества электроэнергии для долгосрочного поиска и устранения неисправностей.

Несимметрия напряжения и тока

В идеале напряжения, которые вы измеряете в каждой фазе трехфазной системы, должны быть одинаковыми.Это также верно для текущих измерений. Поскольку несимметрия напряжения или тока может вызвать простои или повреждение моторного привода, важно научиться интерпретировать эти измерения (, рис. 6, ).

Рисунок 6. Несимметрия возникает, когда трехфазные напряжения или ток различаются по величине. Неуравновешенность напряжений от двух до трех процентов может вызвать проблемы с приводом.

Выражение величины дисбаланса напряжения или тока в процентах позволяет вам просто и быстро описать размер проблемы с помощью одного числа.Чтобы получить процент дисбаланса, разделите наибольшее отклонение, измеренное на одной фазе, на среднее значение трех фаз и умножьте на 100. Например, если вы измерили 480 В, 485 В и 490 В, среднее напряжение составляет 485 В и наибольшее отклонение составляет 5 вольт. Пять вольт, разделенные на 485 вольт, составляют 0,01, что дает 1 процент дисбаланса напряжения при умножении на 100.

(480 В + 485 В + 490 В) / 3 = 485 среднее напряжение

(5 В максимальное отклонение от среднего * 100) / ( 485 В в среднем) = 1 процент дисбаланса напряжения

Даже двухпроцентный дисбаланс напряжения на входе моторного привода может вызвать резкое снижение напряжения и чрезмерный ток в одной или нескольких фазах, идущих к двигателю.Неуравновешенность напряжений также может вызвать срабатывание защиты моторного привода от токовой перегрузки.

Несимметрия тока — это мера разницы в токе, потребляемом двигателем на каждой ветви трехфазной системы. Коррекция несимметрии тока помогает предотвратить перегрев и повреждение изоляции обмотки двигателя. Ничья на каждой ноге должна быть равной или близкой к равной. Одной из причин дисбаланса тока является несимметрия напряжений, которая может вызвать несимметрию тока, несоразмерную самому дисбалансу напряжений.Когда несимметрия токов происходит при отсутствии дисбаланса напряжений, ищите другую причину дисбаланса токов, например, неисправную изоляцию или замыкание фазы на землю. Несимметрия тока рассчитывается так же, как несимметрия напряжения. Это в 100 раз больше максимального отклонения тока от среднего, деленного на средний ток трех фаз. Таким образом, если измеренный ток составляет 30 ампер, 35 ампер и 30 ампер, среднее значение составляет 31,7 ампер, а дисбаланс тока составляет

[(35 — 31,7) x 100] ÷ 31.7 = 10,4%

Асимметрия тока для трехфазных двигателей не должна превышать 10 процентов.

Высокий ток нейтрали может указывать на дисбаланс. Ток небаланса будет течь в нейтральных проводниках в трехфазной системе звезды.

Гармоники

Частота 50 или 60 Гц напряжения, подаваемого от электросети, называется основной частотой. В идеальном мире присутствует только основная частота. К сожалению, некоторые электрические нагрузки (например, компьютеры, элементы управления, приводы и энергосберегающие системы освещения) могут вызывать появление других частот в ваших измерениях.Эти другие частоты, кратные основной частоте (120 Гц, 180 Гц и т. Д. Для основной частоты 60 Гц), называются гармониками.

Электропитание на служебном входе вашего объекта обычно будет иметь низкие гармонические частоты (если только они не попадают на линии электропередач от ближайшего объекта). Однако внутри вашего предприятия гармоники могут быть высокими, если на предприятии много устройств, генерирующих гармоники.

Хотя на моторные приводы могут влиять гармоники, они часто являются источником гармоник, влияющих на другие устройства на предприятии.Если вы обнаруживаете значительные уровни гармоник в измерениях привода, вам может потребоваться добавить фильтрацию для блокировки этих гармоник.

Переходные процессы

Дома или на работе используйте бесконтактный детектор напряжения Fluke 2AC, чтобы безопасно определить, находится ли провод переменного напряжения под напряжением.

Переходные процессы, как следует из их названия, представляют собой кратковременные события (менее половины цикла, то есть менее 1/120 секунды в системе с частотой 60 Гц) на линии переменного тока. Многие люди связывают переходные процессы с внешними событиями, такими как удары молнии, но переходные процессы также могут возникать внутри системы или здания.Обнаружение, устранение неисправностей и устранение переходных процессов важно, потому что переходные процессы могут повредить двигатели и другие части схемы двигателя.

Преимущества диагностики

Проверив сначала напряжение, ток и частоту питания, вы можете исключить проблемы, которые могут повлиять на привод двигателя или цепи выключателя. Это может сэкономить ваше время и ускорить решение проблемы. Кроме того, определяя повышенное или пониженное напряжение, вы можете избежать ложного отключения цепей неисправности привода и возможного повреждения самого моторного привода.

Однофазная эквивалентная схема

— обзор

17.4 Представление линии передачи

В этом разделе представлено представление линии передачи с использованием π-модели. Кратко обсуждается альтернативное представление линии с использованием Т-модели. Модель основана на формулах для расчета напряжения, тока и мощности вдоль линии передачи. В линии передачи набор значений, таких как напряжение и ток, обычно известен на одном конце линии. Эти значения требуются для расчета других неизвестных электрических величин в другой точке линии.Модель может использоваться для оценки конструкции и эксплуатационных характеристик энергосистемы, таких как эффективность линии, потери и пределы потока мощности по линии как в установившихся, так и в переходных условиях. Его также можно использовать для изучения влияния параметров линии на напряжения на шине и поток энергии.

Для целей обсуждения рассмотрим представление электрической системы, состоящей из генератора, питающего сбалансированную трехфазную нагрузку Z _L через линию электропередачи с общим параметром Z = R + jωL .Трехфазное электрическое соединение этой системы Y-образное. Схема генератора, линии передачи и нагрузки показана на рисунке 17.4. Параметры линии представлены параметрами общей массы, а конденсатор линии опущен.

Рисунок 17.4. Генератор, питающий сбалансированную трехфазную нагрузку.

Обычно линии передачи работают со сбалансированной трехфазной нагрузкой. Однофазная эквивалентная схема трехфазной схемы может использоваться для упрощения обсуждения и расчетов, представленных в этом разделе.Однофазная эквивалентная схема с шунтирующими конденсаторами, добавленными на передающем и приемном концах линии передачи, показана на рисунке 17.5. Общая емкость линии C делится поровну на передающей и принимающей стороне и обозначается как C /2. Чтобы различать полное последовательное сопротивление линии и последовательное сопротивление на единицу длины, используются следующие символы:

Рисунок 17.5. Однофазный эквивалент схемы с добавлением емкости к нейтрали.

z = последовательное сопротивление на единицу длины на фазу,

y = полное сопротивление шунта на единицу длины на фазу к нейтрали,

l = длина линии,

Z = zl = полное последовательное полное сопротивление на фазу,

Y = yl = полное полное сопротивление шунта на фазу к нейтрали,

γ = α8 j + 9039 постоянная распространения.Его действительная часть называется постоянной затухания α и измеряется в неперах на единицу длины. Его квадратурная часть называется фазовой постоянной β , измеренной в радианах на единицу длины,

Z _c = характеристическое сопротивление линии.

Эквивалентная схема коротковолновой линии передачи изображена на рисунке 17.6, токи на передающем и приемном концах I _S и I _R одинаковы, поскольку нет шунтирующего плеча.Преобразователи V _S и V _R являются передающими и принимающими конечными напряжениями между фазой и нейтралью. Полное сопротивление линии моделируется как импеданс с сосредоточенными параметрами Z = R + jωL .

Рисунок 17.6. Эквивалентная схема короткой линии передачи.

Формулы для расчета токов и напряжений для короткой линии электропередачи следующие:

(17,14) IS = IR

(17,15) VS = VR + IRZ

Учитывая набор токов и напряжений на одном конце Линия и параметры линии, значения токов и напряжений на другом конце могут быть рассчитаны из этих двух уравнений, которые моделируют линию передачи электроэнергии малой длины.

Эквивалентная схема линии передачи средней протяженности изображена на рисунке 17.7. Токи на передающем и приемном концах I _S и I _R не обязательно одинаковы, поскольку имеется два шунтирующих плеча. Плечи шунтов представляют собой полную проводимость линии, разделенную на две равные части и размещенные на передающем и принимающем концах линии. Схема называется номинальной π. Выражение для V _S можно представить, отметив емкость на принимающей стороне V _R Y /2 и ток в последовательном плече I _R + V _Р Y /2.Формулы для вычисления тока и напряжения:

Рисунок 17.7. Номинальная схема ЛЭП средней протяженности.

(17,16) VS = VRY2 + IRZ + VR

(17,17) VS = ZY2 + 1VR + ZIR

Отметим, что ток в емкости шунта на передающем конце равен VS (Y / 2), добавленному к току в последовательное плечо дает I _S , таким образом:

(17,18) IS = VSY2 + VRY2 + IR

Подставив V _S , полученный уравнением (17.17), в уравнение (17.18) дает:

(17.19) IS = VRY1 + ZY4 + ZY2 + 1IR

Соответствующие уравнения также могут быть получены для номинального T. В последнем случае все шунтирующие проводимости линии сосредоточены в шунтирующем плече Импеданс T и последовательный импеданс делятся поровну между двумя последовательными плечами.

В предыдущих двух случаях для представления линейных констант в линиях электропередачи малой и средней длины использовались общие параметры. Однако номинальная π-модель не может точно представлять длинную линию электропередачи, поскольку номинальная модель не учитывает равномерно распределенные параметры длинной линии.Несмотря на это, эквивалентная схема длинной линии может быть создана путем модификации модели для линии передачи средней протяженности.

Для целей обсуждения обозначьте последовательную эквивалентную схему π Z ′ и шунтирующие рычаги Y ′ / 2, чтобы отличить их от номинальных параметров π. Затем замените соответствующие Z и Y /2 в уравнении (17.17), получив таким образом передаваемое напряжение как:

(17.20) VS = Z′Y′2 + 1VR + Z′IR

. Обобщенная константа цепи для ЛЭП большой протяженности:

(17.21) A = cosh γl

(17,22) B = Zc sinh γl

(17,23) C = sinh γlZc

(17,24) D = cosh γl

И уравнения линии:

(17,25) VS = AVR + BIR

(17.26) IS = CVR + DIR

Изучив и приравняв коэффициенты уравнений (17.20) и (17.25), мы можем вывести, что:

(17.27) Z ‘= Zc sinh γl

(17.28) Z ′ = zysinh γl = zlsinh γlzl l

(17,29) Z ′ = Zsinh γlγl

Напомним, что Z равно zl , полному последовательному импедансу линии.Для шунтирующего плеча эквивалентной π-цепи приравняйте коэффициент V _R в уравнении (17.20) с константой цепи A в уравнении (17.21), таким образом:

(17.30) Z′Y′2 + 1 = cosh γl

Используйте уравнение (17.27), чтобы исключить Z ′ в уравнении (17.30) и получить:

(17.31) Y′Zc sinh γl2 + 1 = cosh γl

Переставьте уравнение (17.31) и получите:

(17.32) Y′2 = 1Zccosh γl − 1sinh γl

Из уравнения последовательного импеданса (17.29) и уравнение плеч шунтов (17.32), мы можем вывести эквивалентную π-схему для длинной линии электропередачи, как показано на рисунке 17.8.

Рисунок 17.8. Эквивалент π схема ЛЭП большой протяженности.

Однофазная мощность против трехфазной

Электроэнергетическая система

Основными элементами электроэнергетической системы являются генерирующие станции, линии передачи, подстанции и распределительные сети. Генераторы производят электроэнергию, линии электропередачи перемещают ее в регионы, где она потребляется, а подстанции преобразуют ее для промышленного, коммерческого и жилого использования.

Однофазное питание против трехфазного

Наконец, распределительные сети доставляют электроэнергию потребителям.

Как трехфазные, так и однофазные устройства могут питаться от трехфазной сети. Трехфазная цепь — это комбинация трех однофазных цепей. Соотношения тока, напряжения и мощности в сбалансированных трехфазных цепях переменного тока можно изучить, применив правила, применимые к однофазным цепям.

Синусоидальные волны трехфазного напряжения разделены на 120 электрических градусов , потому что они генерируются тремя отдельными наборами катушек якоря в генераторе переменного тока .Эти три набора катушек установлены на якоре генератора на расстоянии 120 электрических градусов друг от друга. Все концы катушки могут быть выведены из генератора для образования трех отдельных однофазных цепей, но они обычно соединяются между собой, так что фактически из генератора выводятся только три или четыре провода.

Однофазное переменное напряжение с нулевым коэффициентом мощности имеет синусоиды напряжения и тока в фазе, поэтому они вместе пересекают нулевую линию дважды в каждом цикле.

Точно так же график синусоидальных волн трехфазного напряжения, также с нулевым коэффициентом мощности, как показано на Рис.1 , все три волны напряжения и тока вместе пересекают нулевую линию дважды за цикл. Каждая из его трех фаз, V1 , V2 и V3 , разделена на 120 электрических градусов.

Питание , подаваемое на каждую из трех фаз трехфазной цепи, также имеет синусоидальную форму волны, и общая трехфазная мощность, подаваемая в сбалансированную трехфазную цепь, остается постоянной.

Рисунок 1 — Формы трехфазного напряжения разделены на 120 электрических градусов.

Хорошо, давайте кое-что подведем…

В результате есть две практические причины, по которым трехфазное питание лучше однофазного для многих приложений:

1 ^st причина — Трехфазные машины и Элементы управления могут быть меньше, легче и эффективнее сопоставимого однофазного оборудования. За тот же период на них подается больше энергии, чем может обеспечить однофазная силовая цепь.

Однако недостатком этого преимущества является то, что трехфазные машины и средства управления более сложны и дороги.

2 ^nd причина — Для распределения трехфазной мощности требуется всего около 75 процентов медного провода, необходимого для распределения такого же количества однофазной мощности.

Ресурсы: Н. Склейтер, Дж. Э. Трейстер — Справочник по электрическому проектированию

Автоматический пускатель трехфазного асинхронного двигателя

В пускателе 3-фазного асинхронного двигателя

часто используются преобразователи со звезды на треугольник. Катушки статора двигателя соединены звездой во время включения и переключаются на конфигурацию треугольником, когда двигатель достигает 3/4 своей полной скорости, после того, как катушки статора развивают достаточную обратную электромагнитную силу (ЭДС).

Представленная здесь схема пуска трехфазного асинхронного двигателя имеет два основных преимущества: однофазное предотвращение и автоматическое преобразование со звезды на треугольник. Его можно использовать только с теми двигателями, которые рассчитаны на подключение по схеме треугольника при заданном линейном напряжении и у которых оба конца каждой из трех обмоток статора доступны по отдельности.

В начале линейное напряжение подается на один конец каждой из трех обмоток, а другие концы соединяются вместе, эффективно соединяя обмотки в звездообразной конфигурации.При таком подключении напряжение на обмотках составляет 1 / √3 от линейного напряжения питания, поэтому ток, протекающий через каждую обмотку, также уменьшается на этот коэффициент. По сравнению с соединением треугольником, результирующий ток, протекающий от источника питания, а также крутящий момент уменьшаются в 1/3 раза в конфигурации звезды. Соответствующие уравнения для соединений звезды и треугольника приведены в рамке.

Как только момент инерции преодолевается и в обмотках статора индуцируется достаточная обратная ЭДС, соединение звездой размыкается, и концы обмоток подключаются к трехфазному источнику питания таким образом, чтобы создать соединение треугольником.

Основы асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель переменного тока, также называемый двигателем с короткозамкнутым ротором, состоит из простого каркасного ротора и статора, содержащего три обмотки. Изменяющееся поле, создаваемое сетевым током переменного тока в статоре, индуцирует ток в роторе, который взаимодействует с полем и заставляет двигатель вращаться.

Базовая скорость двигателя переменного тока определяется количеством полюсов, встроенных в обмотки статора, и частотой входного напряжения переменного тока.Нагрузка на двигатель вызывает скольжение двигателя пропорционально нагрузке.

Цепь стартера трехфазного асинхронного двигателя

На рис. 1 показана схема автоматического преобразователя звезда-треугольник, содержащего однофазный превентор и таймер.

Пускатель трехфазного асинхронного двигателя: принципиальная схема

Три однофазных трансформатора используются для отдельного понижения трехфазного питания. Фазы R, Y и B понижаются трансформаторами X1, X2 и X3, чтобы обеспечить вторичный выход 12 В при 300 мА.Выход трансформатора выпрямляется двухполупериодным выпрямителем и фильтруется конденсатором.

Три реле питания 12 В постоянного тока RL1, RL2 и RL3 соответственно. Когда присутствуют все три фазы, питание 12 В постоянного тока, получаемое от фазы R, подается на катушку реле RL3 и схему таймера через контакты реле RL1 и RL2. В результате срабатывает реле RL3.

Одновременно срабатывает таймер NE555 (IC1), который сконфигурирован как моностабильный мультивибратор.Его период времени определяется конденсатором C4, резистором R1 и предустановкой VR1. Предварительная установка VR1 используется для установки периода времени, необходимого для достижения 3/4 полной скорости двигателя. Отрицательный пусковой импульс для IC1 обеспечивается комбинацией резистора VR1, R1 и конденсатора C4.

Выход таймера на выводе 3 подключен к базе транзистора T2 через резистор R2. В результате транзистор T2 переходит в состояние насыщения, а реле RL4 срабатывает (на это указывает свечение светодиода LED2). Таким образом, при включении питания реле RL3, как и RL4, подает питание (если присутствуют все три фазы) для соединения обмоток статора по схеме звезды.

При отслеживании соединений вы заметите, что фаза R подключена к концу R1 обмоток R, фаза Y подключена к концу Y1 обмоток Y, а фаза B подключена к клемме B1 обмоток статора B. Другие концы всех обмоток статора (то есть R2, Y2 и B2) соединяются вместе, образуя соединение звездой.

Рис. 2: Односторонний вид печатной платы пускателя трехфазного асинхронного двигателя 3: Компоновка компонентов для печатной платы

Загрузите печатную плату и компоновку компонентов в формате PDF: щелкните здесь

После заданной задержки, которая предусмотрена для скорости двигателя до 3/4 от его полного значения скорости, моностабильный выход переходит в низкий уровень, чтобы отключить транзистор T2 и обесточить реле RL4.Катушки статора двигателя теперь переключаются на конфигурацию треугольника. Теперь вы увидите, что фаза R подключается к соединению клемм R1 и B2, фаза Y подключается к клеммам Y1 и R2, а фаза B подключается к клеммам B1 и Y2 обмотки статора. Это соединение соответствует дельта-конфигурации. Поскольку в этом состоянии на выходе IC1 низкий уровень, pnp-транзистор T1 смещен в прямом направлении, чтобы загореться светодиод 1 и указать дельта-конфигурацию.

Преимущества трехфазного распределения электроэнергии

Большинство из нас мало думают об электричестве — до тех пор, пока мы не получим счет или не произойдет перерыв в обслуживании.Но операторы центров обработки данных хорошо осведомлены о стоимости, стабильности и надежности электроэнергии, и это вызывает повышенный интерес к трехфазным распределительным устройствам (PDU).

Стандартная розетка в США подает переменный ток частотой 60 Гц. Шестьдесят раз в секунду ток, протекающий по цепи, меняет направление на противоположное. Изобразите синусоидальную волну: максимальная амплитуда волны представляет пиковое положительное напряжение, а минимальная амплитуда — максимальное отрицательное напряжение. Дважды за цикл волна проходит через нулевую ось, что означает, что напряжение не подается.

Это нормально для тостеров, микроволновых печей и другой бытовой техники, а также для ПК, стоящего на вашем столе. Однако переменный ток с частотой 60 Гц не очень эффективен или непостоянен, когда речь идет о питании оборудования центра обработки данных.

Трехфазное питание передает три переменных тока через одну и ту же цепь, каждый из которых равномерно разделен по фазовому углу. Другими словами, каждую треть цикла одна из волн достигает пикового напряжения, а мощность, подаваемая цепью, остается постоянной.

В электрической сети используется трехфазная система распределения электроэнергии, поскольку она обеспечивает более высокую передачу при более низкой силе тока. Это позволяет использовать медную проволоку большего сечения (более тонкую), что значительно снижает затраты на материалы и рабочую силу.

Те же преимущества проявляются и в центре обработки данных. Трехфазная цепь обеспечивает большую удельную мощность, чем однофазная, при той же силе тока, что позволяет уменьшить размер проводки и снизить затраты. Кроме того, трехфазное питание упрощает балансировку нагрузок, сводит к минимуму токи гармоник и необходимость в больших нейтральных проводах.Он также оптимизирует использование электрической мощности для повышения энергоэффективности.

Альтернативно-фазный стоечный БРП PRO2 от Server Technology распределяет фазы по розеткам, а не по отдельным банкам. Это позволяет использовать более короткие кабели, что улучшает воздушный поток, упрощает балансировку нагрузки и повышает эффективность.

PDU использует технологию розеток высокой плотности (HDOT) от Server Technology, которая подходит для 42 розеток C13 в устройстве с сетевым управлением 42U.PDU HDOT более чем на 20 процентов меньше сопоставимых устройств, использующих стандартные розетки, что позволяет максимально увеличить доступное пространство в задней части стойки. Конструкция HDOT также обеспечивает собственное удержание шнура с силой отрыва более 12 фунтов, уменьшая или устраняя необходимость во вспомогательных устройствах фиксации шнура.

С увеличением плотности розеток увеличивается мощность и потенциально повышается теплоотдача. Блоки распределения питания HDOT изготавливаются из жаропрочных материалов с классом воспламеняемости UL94 V-0, что делает их подходящими для самых суровых условий центров обработки данных.

Измерение мощности на каждую розетку (POPS) обеспечивает высокоточное измерение тока, напряжения, активной мощности, полной мощности, коэффициента мощности и пик-фактора на каждой розетке. POPS также может подавать сигналы тревоги и предупреждения, когда ток, мощность и коэффициент мощности достигают низких и высоких значений.

Server Technology четырехэтапный процесс настройки удобен для пользователя и помогает клиентам в графическом виде выбрать напряжение, силу тока, фазу, тип вилки, ориентацию входного кабеля, конфигурацию розетки, возможности подключения и цвет.Кроме того, компания разработала быстродействующий производственный процесс, который обеспечивает короткие сроки изготовления индивидуальных PDU с точной комбинацией розеток в тех местах, где они нужны заказчику.

Специалисты по питанию центров обработки данных Rahi могут помочь вам определить, могут ли трехфазные блоки распределения питания принести пользу вашему предприятию, и спроектировать решение, точно соответствующее вашим требованиям. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить бесплатную консультацию.

О компании Rahi

Rahi — глобальный поставщик ИТ-решений.Мы обладаем уникальной способностью комбинировать центры обработки данных, ИТ и аудио / видео решения для создания интегрированной среды, которая повышает эффективность, улучшает обслуживание клиентов и создает конкурентные преимущества. Мы предлагаем полный набор продуктов в области физической инфраструктуры, хранения, вычислений, сетей, питания и охлаждения, а также аудио / видео. Кроме того, Rahi предлагает профессиональные и управляемые услуги, чтобы помочь клиентам в логистике, доставке, настройке и постоянной поддержке их технологических решений.