Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети. Самостоятельное подключение трехфазного двигателя к однофазной сети – сложно, но осуществимо Подключение трехфазных двигателей к сети 220 вольт

Бытовые электродвигатели - это двигатели однофазные, по ошибке их часто называют ("двухфазные двигатели") т.к. они применятся в сети с напряжением 220В. В связи с этим двигатели однофазные называют электродвигатель 220 или двигатель 220в. Электродвигатели серии АИРЕ (двигатели однофазные - "бытовые электродвигатели") асинхронные однофазные с короткозамкнутым ротором конденсаторные предназначены для работы от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц. Допускается работа от сети напряжением 230 В частотой 50 Гц и 220, 230 В частотой 60 Гц. Двигатели однофазные выполнены с двухфазной обмоткой на статоре ("двухфазные двигатели"). Для уменьшения влияния температуры окружающей среды на емкость конденсаторов их следует размещать в местах, наименее подверженных колебаниям температуры. В процессе эксплуатации двигателя рекомендуется периодически контролировать величину емкости конденсатора.

Условия эксплуатации

• Напряжение и частота: 220 В при частоте 50 Гц.
• Вид климатического исполнения: У2, У3, У5, УХЛ,2, Т2.
• Режим работы: S1.
• Степень защиты базового варианта: IP 54.
• Степень охлаждения - IC 041.
• Класс нагревостойкости изоляции: электродвигатели изготавливаются с изоляцией класса нагревостойкости "В" или "F" по ГОСТ 8865-93.
• Номинальные значения климатических факторов по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89.
• Запыленность воздуха не более 2 мг/м3.
• Группа механического исполнения М1 по ГОСТ 17516.1-90.
• Воздействие вибрационных нагрузок для двигателей, соответствующих 1 степени жесткости по ГОСТ 17516.1-90.

Область применения однофазных двигателей

Однофазный асинхронный двигатель предназначен для привода механизмов. В частности насосов, вентиляции и для другово бытового оборудования. Электродвигатели с питанием напряжения 220в комплектуются как одним, так и двумя конденсаторами (рабочий и пусковой). Электродвигатели серии АИРЕ, АИРМУТ, АИРУТ, АДМЕ, АИСЕ, АИС2Е (однофазные с двумя конденсаторам) последние подходят для использования на оборудовании требующей большой пусковой момент: деревообрабатывающих станков, транспортеров, компрессоров, подъемников и др., применяется для привода средств малой механизации: кормоизмельчителей, бетоносмесителей и др. Электропитание осуществляется от сети переменного тока напряжением 220В. Как правило, двигатели поставляются заводами-изготовителями укомплектованными конденсаторами (потребителю остается только подключить двигатель к однофазной сети согласно схеме подключения). Монтажные исполнения однофазных двигателей и их габаритно-присоединительные размеры соответствуют общепромышленным двигателям серии АИР(АИРМ, 5А, АДМ и пр.) Расшифровка обозначения: АИРЕ, АИРМУТ, АИСЕ - однофазный электродвигатель с двухфазной обмоткой и рабочим конденсатором. АИР3Е, АИР3УТ - однофазный электродвигатель с трехфазной обмоткой и рабочим конденсатором.

Пример условного обозначения электродвигателя аире:

АИРE 100S4 У3 IМ1081

• АИРЕ -
  • А асинхронный,
  • И унифицированная серия (Интерэлектро)
  • Р привязка мощностей к установочным размерам (Р по ГОСТ, С -по (CENELEK, DIN)
  • Е однофазный двигатель
• 100 -габарит двигателя(высота между центром вала и основанием)
• S - установочный размер по длине станины
• 4 - число полюсов
• У3 -климатическое исполнение и категория размещения
• IМ1081 - исполнения на лапах

Конструктивные исполнения по способу монтажа:

• IM1081 (лапы)
• IM2081 (лапы+фланец)
• IM3081 (фланец)

Конструктивные исполнения по способу монтажа: IM1081

Конструктивное исполнение по способу монтажа: IM1081 - на лапах с одним цилиндрическим концом вала.

IM1081

Конструктивные исполнения по способу монтажа: IM2081

Конструктивное исполнение по способу монтажа: IM2081 - на лапах с одним цилиндрическим концом вала.

Габаритные, установочные и присоединительные размеры IM2081

Многие любители и профессионалы применяют в работе электрооборудование различного предназначения. И во многих случаях электрооборудование приводится в движение трехфазными двигателями. Но трехфазная сеть зачастую недоступна в гаражных боксах и индивидуальных домовладениях. И тогда на помощь приходят схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Наиболее распространены и применяются в станках трехфазные асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором. Их подключение к однофазной сети мы и будем рассматривать. При включении двигателя в трехфазную сеть по трем обмоткам, в разный момент времени протекает переменный ток. Этот ток создает вращающееся магнитное поле, которое начинает вращать ротор двигателя.

При подключении двигателя к однофазной сети, ток по обмоткам течет, но вращающегося магнитного поля нет, ротор не крутится. Выход из этой ситуации был найден. Самым простым и действенным способом оказалось к одной из обмоток двигателя. Конденсатор, импульсно получая и отдавая энергию создает смещение фазы, в обмотках двигателя получается вращающееся магнитное поле и он работает. Емкость постоянно находится под напряжением и называется рабочим .

Как правильно подобрать конденсаторы

Теоретически предполагается осуществлять расчет необходимой емкости путем деления силы тока на напряжение и полученную величину умножить на коэффициент. Для разного типа соединений обмоток коэффициент составляет:

• звездой – 2800;
• треугольником -- 4800.

Недостатком этого метода является то, что не всегда на электродвигателе сохранилась табличка с данными. Невозможно точно знать коэффициент мощности и мощность двигателя, а следовательно и силу тока. К тому же на силу тока могут действовать такие факторы как отклонения напряжения в сети и величина нагрузки на двигатель.

Поэтому следует применять упрощенный расчет емкости рабочих конденсаторов. Просто учесть, что на каждые 100 ватт мощности необходимо 7 микрофарад емкости. Удобнее использовать несколько параллельно соединенных конденсаторов малой, желательно одинаковой емкости, чем один большой. Просто суммируя емкость собранных конденсаторов, можно легко определить и подобрать оптимальное значение. Для начала лучше процентов на десять занизить суммарную емкость.

Если двигатель легко запускается и мощности его достаточно для работы, то все подобрано правильно. Если нет – нужно еще подсоединять конденсаторы, пока двигатель не достигнет оптимальной мощности.

СПРАВКА. При подключении трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в однофазную сеть теряется не менее трети его мощности.

Следует помнить, что много не всегда хорошо, и при превышении оптимальной емкости рабочих конденсаторов двигатель будет перегреваться. Перегрев может привести к сгоранию обмоток и выходу электродвигателя из строя.

ВАЖНО! Конденсаторы следует соединять между собой параллельно.

Желательно выбирать конденсаторы с рабочим напряжением не менее 450 вольт. Самыми распространенными являются так называемые бумажные конденсаторы, с буквой Б в наименовании. В настоящее время выпускаются и специализированные, так называемые моторные конденсаторы, например К78-98.

ВНИМАНИЕ! Желательно выбирать конденсаторы для переменного тока. Использование иных тоже возможно, но связано с усложнением схемы и возможными нежелательными последствиями.

В случае, если запуск двигателя осуществляется под нагрузкой и происходит тяжело, необходим еще и пусковой конденсатор. Он включается параллельно рабочему на непродолжительное время пуска электродвигателя. Его емкость должна быть равной или не более чем в два раза превышать емкость рабочего.

Схема подключения электродвигателя 380 на 220 вольт с конденсатором

Подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть несложно и с этим справится даже электромонтер-любитель. Если возникают затруднения, следует обратиться к друзьям или знакомым. Рядом всегда найдется грамотный электрик.

Обмотки трехфазных двигателей с рабочим напряжением 380 на 220 для работы в сети на триста восемьдесят вольт соединены по схеме звезда. Это значит, что концы обмоток соединены между собой, а начала подсоединяются в сеть. Для возможности работы электродвигателя в однофазной сети 220 вольт необходимо для начала его обмотки переключить на схему треугольник. Т.е. конец первой соединить с началом второй, конец второй с началом третьей и конец третьей с началом первой.

Эти соединения и будут выводами двигателя для подключения к электропитанию. Два вывода необходимо через двухполюсной выключатель подсоединить к нулю и фазе сети в 220 вольт. Третий вывод через рабочие конденсаторы, соединить с каким либо из первых двух выводов из двигателя. Можно пробовать запускать.

Если запуск прошел успешно, двигатель работает с приемлемой мощностью и не сильно греется, то можно ничего не менять. Получилась работоспособная схема только с рабочими конденсаторами.

В случае запуска под нагрузкой или просто тяжелого пуска двигателя, он может раскручиваться долго и не достигать приемлемой мощности. Тогда потребуется включить в схему еще и пусковую емкость. Пусковые конденсаторы выбираются того же типа, что и рабочие. Одинаковой или в два раза превышающей ёмкость рабочих. И подключаются параллельно им. Используются только для пуска электродвигателя.

Очень удобно для такого пуска использовать своеобразный выключатель серии АП. Важно чтобы он был в исполнении с блок контактами. В нем при нажатии кнопки Пуск пара контактов остается замкнутыми до нажатия на кнопку Стоп. К ним подключают выводы двигателя и электросеть. Третий контакт замкнут только во время удержания кнопки Пуск, через него и подсоединяется пусковой конденсатор. Выключатели такого типа, только без предохранительной аппаратуры часто устанавливали на старые советские центрифуговые стиральные машинки.

Схема подключения электродвигателя без конденсаторов

Реально работающих схем подключения трехфазного двигателя в бытовую сеть 220 вольт без конденсаторов нет. Некоторые изобретатели предлагают подключать двигатели через индукционные катушки или сопротивления. Якобы, таким образом, создается сдвиг фаз на необходимый угол и двигатель вращается. Другие предлагают тиристорные схемы подключения. На практике это не работает, и не стоит изобретать велосипед. Когда есть дешевый и проверенный способ пуска посредством конденсаторов.

Действительно рабочим вариантом является подключение трехфазного асинхронного двигателя через преобразователь частоты. Преобразователь подключается в бытовую сеть и выдает трехфазный ток, причем с возможностью плавного пуска и регулировки оборотов. Но стоит такое чудо примерно от 7000 рублей с подключаемой мощностью всего в 250 ватт. Мощные приборы стоят гораздо дороже. За такие деньги можно приобрести электрооборудование с возможностью подключения к однофазной цепи. Будь то мини токарный станок, циркулярка, насос или компрессор.

Как подключить с реверсом

Обеспечить вращение ротора в обратную сторону не представляет затруднения. В схему подключения двигателя необходимо добавить двухпозиционный переключатель. Средний контакт переключателя подсоединяется к одному из контактов конденсаторов, а крайние к выводам двигателя.

ВНИМАНИЕ! Сначала необходимо переключателем выбрать направление вращения, и только потом запустить двигатель. При работающем электродвигателе переключателем направления вращения пользоваться нельзя.

Рассмотренные варианты подключения промышленных двигателей в бытовую сеть не представляют большой сложности при их реализации. Важно только внимательно отнестись к некоторым нюансам и оборудование, хоть и с небольшой потерей мощности, прослужит долго и принесет пользу.

При эксплуатации или изготовлении того или иного оборудования нередко возникает необходимость подключения асинхронного трехфазного двигателя к обычной сети 220 В. Сделать это вполне реально и даже не особо сложно, главное — найти выход из следующих возможных ситуаций, если нет подходящего однофазного мотора, а трехфазный лежит без дела, а также если имеется трехфазное оборудование, но в мастерской лишь однофазная сеть.

Для начала имеет смысл вспомнить схему подключения трехфазного двигателя к трехфазной сети.

Схема подключения трехфазного электродвигателя на 220 В по схеме «Звезда» и «Треугольник»

Для простоты восприятия магнитный пускатель и прочие узлы коммутации не изображены. Как видно из схемы, каждая обмотка мотора питается от своей фазы. В однофазной же сети, как следует из ее названия, «фаза» всего одна. Но и ее достаточно для питания трехфазного электромотора. Взглянем на асинхронный двигатель, подключенный на 220 В.

Как подключить трехфазный электродвигатель 380 В на 220 В через конденсатор по схеме «Звезда» и «Треугольник»: схема.

Здесь одна обмотка трехфазного электромотора напрямую включена в сеть, две остальные соединены последовательно, а на точку их соединения подается напряжение через фазосдвигающий конденсатор С1. С2 является пусковым и включается кнопкой В1 с самовозвратом только в момент пуска: как только двигатель запустится, ее нужно отпустить.

Сразу возникает несколько вопросов:

1. Насколько такая схема эффективна?
2. Как обеспечить реверс двигателя?
3. Какие емкости должны иметь конденсаторы?

Для того чтобы заставить двигатель вращаться в другую сторону, достаточно «перевернуть» фазу, поступающую на точку соединения обмоток В и С (соединение «Треугольник») или на обмотку В (схема «Звезда»). Схема же, позволяющая изменять направление вращения ротора простым щелчком переключателя SB2, будет выглядеть следующим образом.

Реверсирование трехфазного двигателя на 380 В, работающего в однофазной сети

Здесь следует заметить, что практически любой трехфазный двигатель — реверсный, но выбирать направление вращения мотора нужно перед его пуском. Реверсировать электродвигатель во время его работы нельзя! Сначала нужно обесточить электродвигатель, дождаться его полной остановки, выбрать нужное направление вращение тумблером SВ1 и лишь затем подать на схему напряжение и кратковременно нажать на кнопку В1.

Емкости фазосдвигающего и пускового конденсаторов

Для подсчета емкости фазосдвигающего конденсатора нужно воспользоваться несложной формулой:

• С1 = 2800/(I/U) — для включения по схеме «Звезда»;
• С1 = 4800/(I/U) — для включения по схеме «Треугольник».

Здесь:

• С1 — емкость фазосдвигающего конденсатора, мкФ;
• I — номинальный ток одной обмотки двигателя, А;
• U — напряжение однофазной сети, В.

Но что делать, если номинальный ток обмоток неизвестен? Его можно легко рассчитать, зная мощность мотора, которая обычно нанесена на шильдик устройства. Для расчета воспользуемся формулой:

I = P/1,73*U*n*cosф, где:

• I — потребляемый ток, А;
• U — напряжение сети, В;
• n — КПД;
• cosф — коэффициент мощности.

Символом * обозначен знак умножения.

Емкость пускового конденсатора С2 выбирается в 1,5−2 раза больше емкости фазосдвигающего.

Рассчитывая фазосдвигающий конденсатор, нужно иметь в виду, что двигатель, работающий не в полную нагрузку, при расчетной емкости конденсатора может греться. В этом случае номинал его нужно уменьшить.

Эффективность работы

К сожалению, трехфазный двигатель при питании одной фазой развить свою номинальную мощность не сможет. Почему? В обычном режиме каждая из обмоток двигателя развивает мощность в 33,3%. При включении мотора, к примеру, «треугольником» лишь одна обмотка С работает в штатном режиме, а в точке соединения обмоток В и С при правильно подобранном конденсаторе напряжение будет в 2 раза ниже питающего, а значит, мощность этих обмоток упадет в 4 раза — т. е. всего 8,325% каждая. Произведем несложный подсчет и рассчитаем общую мощность:

33,3 + 8,325 + 8,325 = 49.95%.

Итак, даже теоретически трехфазный двигатель, включенный в однофазную сеть, развивает лишь половину своей паспортной мощности, а на практике эта цифра еще меньше.

Способ повысить развиваемую мотором мощность

Оказывается, повысить мощность мотора можно, и притом существенно. Для этого даже не придется усложнять конструкцию, а достаточно лишь подключить трехфазный двигатель по приведенной ниже схеме.

Асинхронный двигатель — подключение на 220 В по улучшенной схеме

Здесь уже обмотки A и B работают в номинальном режиме, и лишь обмотка C отдает четверть мощности:

33,3 + 33,3 + 8,325 = 74.92%.

Совсем неплохо, не правда ли? Единственное условие при таком включении — обмотки A и B должны быть включены противофазно (отмечено точками). Реверсирование же такой схемы производится обычным образом — переключением полярности цепи конденсатор-обмотка C.

И последнее замечание. На месте фазосдвигающего и пускового конденсатора могут работать лишь бумажные неполярные приборы, к примеру, МБГЧ, выдерживающие напряжение в полтора-два раза выше напряжения питающей сети.

Для работы любого асинхронного двигателя необходимо наличие вращающегося электромагнитного поля. При включении в трехфазную электрическую сеть это условие легко соблюдается: три фазы, сдвинутые относительно друг друга на 120°, создают поле, напряженность которого в пределах пространства статора изменяется именно циклически.

Однако, бытовые сети в подавляющем большинстве однофазные — с напряжением 220 вольт. Создать вращающееся электромагнитное поле в такой сети уже не так просто, поэтому однофазные асинхронные двигатели не так распространены в использовании как их трехфазные аналоги.

Тем не менее, однофазные «асинхронники» довольно успешно применяются в бытовых вентиляторных, насосных и прочих установках. Так как мощность бытовой однофазной сети обычно совсем не велика, а энергетические показатели и характеристики однофазных двигателей в целом существенно отстают от характеристик двигателей трехфазных, то однофазный асинхронный двигатель редко имеет мощность, превышающую один киловатт.

Ротор однофазных асинхронных двигателей выполняется короткозамкнутым, так как в силу маломощности этих машин отсутствует необходимость регулирования по роторной цепи.

Цепь статора представляет собой две обмотки, включаемые в сеть параллельно. Одна из них является рабочей и она обеспечивает работу двигателя в сети 220 вольт, а вторую можно считать вспомогательной, или пусковой.

В цепь второй обмотки включается элемент, обеспечивающий разность токов в обмотках. необходимую для создания вращающегося поля. В подавляющем большинстве случаев этот элемент является конденсатором, но существуют однофазные двигатели, имеющие в своем составе для этих целей индуктивность или резистор.

Конденсаторные электродвигатели конструктивно делятся на следующие двигатели:

1) с пусковым; 2) с пусковым и рабочим; 3) с рабочим конденсатором.

В первом и наиболее распространенном случае дополнительная обмотка и конденсатор включаются в сеть только на время пуска, а по его окончании выводятся из работы.

Реализуется такая схема при помощи реле или просто кнопкой, зажимаемой оператором на время пуска. В случае с рабочим конденсатором он вместе со своей обмоткой постоянно включен в цепь.

Электрические машины с пусковым конденсатором имеют хороший пусковой момент при небольших бросках тока во время пуска. Однако, во время работы в номинальном режиме показатели таких двигателей резко снижаются из-за того, что поле одной рабочей обмотки является не круговым, а эллиптическим.

Двигатели с рабочим конденсатором, напротив, обеспечивают хорошие рабочие номинальные параметры при посредственных пусковых. Двигатели, имеющие в конструкции пусковой и рабочий конденсатор, являются компромиссом между двумя предыдущими решениями и имеют средние показатели, как во время пуска, так и во время работы.

В целом, схемам с пусковым конденсатором отдается предпочтение при тяжелом пуске, а схемам с рабочим конденсатором – если нет потребности в хорошем пусковом моменте.

Стоит отметить, что при подключении однофазного двигателя, у пользователя почти всегда есть выбор, какой из схем отдать предпочтение, поскольку все выводы двигателя: от конденсатора, от вспомогательной обмотки и от главной обмотки собираются в клеммной коробке (барно).

При отсутствии конденсатора, или при необходимости переделать схему можно подобрать рабочий конденсатор из расчета 0,7-0,8 мкФ на киловатт мощности, а пусковой – в 2,5 раза больше.

Определить рабочую и пусковую обмотку статора в коробке можно по сечению проводов: у пусковой оно будет меньше. Зачастую, пусковая и рабочая обмотка соединяются прямо в корпусе двигателя и выводятся наружу одним общим выводом.

Возможность осуществления реверсирования при управлении такой электрической машины не представляется возможной, поскольку нельзя поменять местами концы пусковой обмотки.

А определить, какой из трех силовых выводов является общим, какой пусковым и какой рабочим, можно, только, прозвонив их относительно друг друга. Наибольшое сопротивление будет между пусковым и рабочим выводом, а сопротивление между общим и пусковым выводом будет больше сопротивления между рабочим и общим выводом.

Асинхронные двигателя рассчитаны на подключение к трехфазной сети 380В и 220В. Ниже в качестве примера есть две бирки, на которых изображено:

— тип двигателя
— род тока — переменный (трёх фазный)
— частота — (50Гц)
— мощность — (0,25kW)
— обороты в минуту — (1370 об/мин)
— возможность соединения обмоток – треугольник / звезда
— номинальное напряжение двигателя – 220В/380В
— номинальный ток двигателя — 2,0/1,16А

Заостряю внимание!
Указанная мощность на бирке электродвигателя, это не электрическая, а механическая мощность на валу. Сейчас попробую объяснить по формуле мощность трехфазного тока.

Р = 1,73 * 220 * 2,0 * 0,67 = 510 (Вт) для напряжения 220В
Р = 1,73 * 380 * 1,16 * 0,67 =510,9 (Вт) для напряжения 380В

Делаем вывод:
По результату решения видно, что электрическая мощность больше механической мощности. Это естественно, так как у двигателя должен быть запас мощности, для компенсации потерь на создание вращающегося магнитного поля, потери напряжения в проводах.

На этой бирке видно, что обмотки электродвигателя можно соединить, как треугольником (220В), так звездой (380в). На клемме двигателя есть шесть выводов
(С1, С2, С3, С4, С5, С6).

А на этой бирке обмотки уже соединены внутри двигателя — звездой.
На клемме только три вывода (С1, С2, С3).

На рисунке изображена схема соединение обмоток асинхронного двигателя звездой. (380В/220В)

На схеме обозначено красными стрелками распределение напряжения в обмотках двигателя, что на одну обмотку распределяется напряжение одной фазы 220В, а напряжение двух обмоток складывается из междуфазного (линейного) напряжения 380В.

Из этого следует рекомендация, как приспособить трехфазный двигатель в однофазную сеть 220В. Необходимо посмотреть на бирке двигателя, на какое напряжение рассчитаны его обмотки, есть возможность соединения обмоток звездой и треугольником.

Если есть возможность изменить схему соединения обмоток на клемме, изменяем её, соединение обмоток треугольником – 220В в этом случи двигатель, потеряет меньше мощности, так как распределение напряжение для каждой обмотки будет одинаково 220В.

Соединение обмоток на клемме звездой. Начало обмоток — (С1; С2; С3;) подключатся к сети, а концы – (С6; С4; С5;) обмоток соединяются в месте перемычкой.

Соединение обмоток на клемме треугольником. Устанавливаются перемычки между выводами (С1 – С6); (С2 – С4); (С3 – С5), а к сети подключаются вывода — (С1; С2; С3;).

Схема подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть через конденсаторы. Соединение обмоток треугольником с подключением рабочих и пусковых конденсаторов.

Есть двигатель, у которого обмотки рассчитаны для подключения к сети 220В/127В. При схеме соединение обмоток звездой его подключают к трехфазной сети 220В, а при схеме соединение обмоток треугольником подключают к трехфазной сети 127В.

Таблица 1. Технические характеристики некоторых конденсаторов.

Самый распространенный способ, как запустить двигатель:
это фазосдвигающий конденсатор.
В этом случае потеряется мощность двигателя.
Полезная мощность электродвигателя составит — 50. 60% от его мощности.

Приступим:
Какие конденсаторы применяем?
Выбираем масляные конденсаторы,
по напряжению, не менее 300 — 400В.

Что бы набрать ёмкость рабочих конденсаторов необходимо:
выполнить параллельное соединение конденсаторов.

Параллельное соединение конденсатора

Теперь нужно выбрать ёмкость пусковых конденсаторов:
— пусковая ёмкость конденсаторов должна быть больше в три раза рабочих конденсаторов.

Пусковые конденсаторы необходимы только при запуске двигателя.
Что будет если пусковые конденсаторы не отключать из схемы при работе двигателя?
Это не допустимо. Когда двигатель наберёт номинальные обороты, пусковые конденсаторы будут наводить большой перекос по току в обмотках двигателя,
тем самым вызовет перегрев обмоток двигателя.

Есть электронная книга «Шпаргалка мастеру «, в которой объясняется простым доступным языком, подключение двигателей, магнитных пускателей и т.п.

Как подключить трёхфазный электродвигатель если есть только 220 вольт?

Самыми распространенными приводами различных электрических машин в мире являются асинхронные двигатели. Они были изобретены еще в XIX веке и очень быстро, в силу простоты своей конструкции, надежности и долговечности, используются широко и в промышленности, и в быту.

Однако далеко не все потребители электрической энергии обеспечены трехфазным электроснабжением, что затрудняет применение надежных помощников человека – трехфазных электродвигателей. Но выход, достаточно просто реализуемый на практике, все же есть. Нужно только сделать подключение двигателя, используя специальную схему.

Но вначале стоит немного узнать о принципах работы трехфазных электродвигателей и о их подключении.

Каким образом асинхронный двигатель будет работать при подключении в двухфазную сеть

На статоре асинхронного двигателя помещаются три обмотки, которые обозначаются буквами C1, C2— C6. Первой обмотке принадлежат выводы C1 и C4, второй С2 и C5, а третьей C3 и C6, причем C1— С6 – это начала обмоток, а C4— C6 – их конец. В современных двигателях принята несколько иная система маркировки, обозначающая обмотки буквами U, V, W, а их начало и конец обозначают цифрами 1 и 2. Например, началу первой и обмотки C1 соответствует U1, концу третей C6 соответствует W2 и так далее.

Все выводы обмоток смонтированы в специальной клеммной коробке, которая есть у любого асинхронного двигателя. На табличке, которая должна быть на каждом двигателе обозначены его мощность, рабочее напряжение (380/220 В или 220/127 В), а также возможность Подключения по двум схемам: «звездой» или «треугольником».

Стоит учитывать, что мощность асинхронной машины при подключении в однофазную сеть всегда будет на 50-75% меньше, чем при трехфазном подключении.

Схема подключения к однофазной сети 220 вольт

Если просто подключить трехфазный двигатель к сети 220 вольт просто соединив обмотки с питающей сетью, то ротор не будет двигаться по той простой причине, что отсутствует вращающееся магнитное поле. Для того, чтобы его создать необходимо сдвинуть фазы на обмотках при помощи специальной схемы.

Из курса электротехники известно, что конденсатор, включенный в электрическую цепь переменного тока, будет сдвигать фазу напряжения. Это происходит из-за того, что во время его заряда происходит постепенное возрастание напряжения, время которого определяется емкостью конденсатора и величиной протекающего тока.

Получается, что разность потенциалов на выводах конденсатора будет всегда опаздывать по отношению к питающей сети. Этим эффектом и пользуются для подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть.

На рисунке представлена схема подключения однофазного двигателя при разных способах. Очевидно, что напряжение между точками A и C. также B и C будет расти с запаздыванием, что создаст эффект вращающегося магнитного поля. Номинал конденсатора в соединениях типа «треугольник рассчитывается по формуле: C=4800*I/U, где I – это рабочий ток, а U– напряжение. Емкость в этой формуле вычисляется в микрофарадах.

В соединениях по способу «звезда», которое наименее предпочтительно нужно использовать в однофазных сетях из-за меньшей отдаваемой мощности, применяют другую формулу C=2800*I/U. Очевидно, что конденсаторы требуют меньших номиналов, что объясняется меньшими пусковыми и рабочими токами.

Подключение высокомощных устройств в однофазную сеть

Представленная выше схема подходит только для тех трехфазных электродвигателей, чья мощность не превышает 1,5 кВт. При большей мощности потребуется применение другой схемы, которая помимо рабочих характеристик гарантированно обеспечит пуск двигателя и его выход в рабочий режим. Такая схема представлена на следующем рисунке, где дополнительно присутствует возможность реверса двигателя.

Конденсатор Сp обеспечивает работу двигателя в штатном режиме, а Cп – нужен при пуске и разгоне двигателя, который делается в течение нескольких секунд. Резистор R разряжает конденсатор после запуска и размыкания кнопочного выключателя Кн . а переключатель SA служит для реверса.

Емкость пускового конденсатора обычно применяется в два раза большей, чем емкость рабочего конденсатора. Для того чтобы набрать нужную емкость, используют собранные батареи из конденсаторов. Известно, что параллельное соединение конденсаторов суммирует их емкость, а последовательное – обратно пропорционально.

При выборе номиналов конденсаторов руководствуются тем, что их рабочее напряжение должно быть больше напряжения в сети минимум на одну ступень, а это обеспечит их надежную работу при пуске.

Современная элементная база позволяет использовать конденсаторы высокой емкости при небольших габаритах, что значительно упрощает подключение трехфазных двигателей в однофазную сеть 220 вольт.

• Асинхронные машины могут подключаться и в однофазные сети 220 вольт при помощи фазосдвигающих конденсаторов, номинал которых рассчитывается, исходя их рабочего напряжения и потребляемого тока.

подключение однофазного двигателя

Все три провода подключаем к кнопке. В ней тоже имеется три контакта. Обязательно пусковой провод «сажаем на средний контакт (который замыкается только на время пуска), остальные два — на крайн ие (произвольно). К крайним входным контактам ПНВС подключаем силовой кабель (от 220 В), средний контакт соединяем перемычкой с рабочим (обратите внимание! не с общим ). Вот и вся схема включения однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифолярного) через кнопку.

Конденсаторный

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть варианты: есть три схемы подключения и все с конденсаторами. Без них мотор гудит, но не запускается (если подключить его по схеме, описанной выше).

Схемы подключения однофазного конденсаторного двигателя

Первая схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже. Схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском (бетономешалки. например), а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.

Схема с двумя конденсаторами

Есть еще третий вариант подключение однофазного двигателя (асинхронного) — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и реализуется чаще всего. Она на рисунке выше в середине или на фото ниже более детально. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами — рабочим и пусковым

При реализации других схем — с одним конденсатором — понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все соединяется просто.

Подбор конденсаторов

Есть довольно сложная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

• рабочий конденсатор берут из расчета 0,7-0,8 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
• пусковой — в 2-3 раза больше.

Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите конденсатор специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting, но можно взять и обычные.

Изменение направления движения мотора

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Когда собирали схему, один из проводов подали на кнопку, второй соединили с проводом от рабочей обмотки и вывели общий. Вот тут и надо перекинуть проводники.

Как все может выглядеть на практике

Как подключить асинхронный двигатель

Как подключить трех фазный двигатель в сеть переменного тока напряжением в 220 В — спросите вы. Ведь на самом двигателе 3 фазы а сеть имеет 2 провода. Давай попробуем с этим разобраться.

Внешний вид асинхронного двигателя

Асинхронными двигателями они называются потому что у них отличаются частоты вращения магнитного поля статора и ротора. Получается что ротор пытается догнать или сравнять эти частоты. Таким образом и происходит вращение.

Схема соединения обмоток статора асинхронного двигателя

Обмотки статора, которых там 3 штуки имеют 2 способа подключения:

• соединение в звезду;
• соединение в треугольник.

На крышке двигателя имеются выводы которые обозначаються как C1-C6. C1-C3 это концы обмоток, а C4-C6 это их начала. Как осущствляеться подсоединение обмоток в ту или иную конйигурация показано на рисунках ниже.

Как работает асинхронный двигатель

Принцип действия таких двигателей основан на всеми известным законом электромагнитной индукции. Статор двигателя имеет 3 обмотки на них поочередно подается напряжение. В обмотках возникает электрический ток который также поочередно появляется в этих обмотках.

Электрический ток как известно создает «вокруг» себя переменное магнитное поле. А по закону электромагнитной индукции переменное магнитное поле наводит в металле электрический ток. В результате в обмотке ротора наводится электрический ток. Данный ток создает свое магнитное поле которое взаимодействует с магнитным полем статора. Получается своего рода аналог двух магнитов которые взаимодействуют с собой. Как отталкиваются и притягиваются магниты, объяснять думаю не стоит.

В роторе не подводиться электрический ток — это стоит понимать. Обмотки ротора замыкаются между собой при помощи блока переменных сопротивлений. Переменное сопротивление используется в этом случае для регулировки частоты вращения двигателя. Изменяя при помощи него ток ротора меняется сила взаимодействия ротора и статора.

Схема подключения асинхронного двигателя в сеть 220В

Для того чтобы подключить асинхронный двигатель нам нужно два вывода обмотки соеденить через конденсатор между собой и сделать вывод. При подсоединении нашего асинхронника к сети 220В по схеме представленной выше, выдаваимая им мощность будет составлять 0.7 от номинальной. Это происходит потому что мы присоединяем 3-х вахный двигатель в одно вазную сеть. Для расчета емкости можно использовать приближенную формулу:

С — емкость в мкФ

P — мощность двигателя в Вт

Рабочее напряжение конденсатора должно быть больше напряжения в сети. На схеме также представлен пусковой конденсатор, номинал его емкости долже быть в 3-4 раза больше рабочей емкости. Пусковой конденсатор необходим для компенсации значительных пусковых токов в момент запуска двигателя, т. к. возникают значительные напряжения самоиндукции в момент пуска.

Довольно часто получаеться так что под рукой не оказывается нужной емкости. Для выхода из этой ситуации нужно использовать параллельное соединение конденсаторов.

Нередки случаи, когда необходимо подключить электродвигатель к сети 220 вольт — это происходит при попытках приобщить оборудование к своим нуждам, но схема не отвечает техническим характеристикам, указанным в паспорте такого оборудования. Мы постараемся разобрать в этой статье основные приемы решения проблемы и представим несколько альтернативных схем с описанием для подключения однофазного электродвигателя с конденсатом на 220 вольт.

Почему так происходит? Например, в гараже необходимо подключение асинхронного электродвигателя на 220 вольт, который рассчитан на три фазы. При этом необходимо сохранить КПД (коэффициент полезного действия), так поступают в случае, если альтернативы (в виде движка) просто не существует, потому как в схеме на три фазы легко образуется вращающееся магнитное поле, которое обеспечивает создание условий для вращения ротора в статоре. Без этого КПД будет меньше, по сравнению с трехфазной схемой подключения.

Когда в однофазных движках присутствует только одна обмотка, мы наблюдаем картину, когда поле внутри статора не вращается, а пульсирует, то есть толчок для пуска не происходит, пока собственноручно не раскрутить вал. Для того чтобы вращение могло происходить самостоятельно, добавляем вспомогательную пусковую обмотку. Это вторая фаза, она перемещена на 90 градусов и толкает ротор при включении. При этом двигатель все равно включен в сеть с одной фазой, так что название однофазного сохраняется. Такие однофазные синхронные моторы имеют рабочую и пусковую обмотки. Разница в том, что пусковая действует только при включении заводя ротор, работая всего три секунды. Вторая же обмотка включена все время. Для того чтобы определить где какая, можно использовать тестер. На рисунке можно увидеть соотношение их со схемой в целом.

Подключение электродвигателя на 220 вольт: мотор запускается путем подачи 220 вольт на рабочую и пусковую обмотки, а после набора необходимых оборотов нужно вручную отключить пусковую. Для того чтобы фазу сдвинуть, необходимо омическое сопротивление, которое и обеспечивают конденсаторы индуктивности. Встречается сопротивление как в виде отдельного резистора, так и в части самой пусковой обмотки, которая выполняется по бифилярной технике. Она работает так: индуктивность катушки сохраняется, а сопротивление становиться больше из-за удлиненного провода из меди. Такую схему можно наблюдать на рисунке 1: подключение электродвигателя 220 вольт.

Рисунок 1. Схема подключения электродвигателя 220 вольт с конденсатором

Существуют также моторы, у которых обе обмотки непрерывно подключены к сети, они называются двухфазные, потому как поле внутри вращается, а конденсатор предусмотрен, чтобы сдвигать фазы. Для работы такой схемы, обе обмотки имеют провод с равным друг другу сечением.

Схема подключения коллекторного электродвигателя на 220 вольт

Где можно встретить в быту?

Электрические дрели, некоторые стиральные машинки, перфораторы и болгарки имеют синхронный коллекторный двигатель. Он способен работать в сетях с одной фазой даже без пусковых механизмов. Схема такая: перемычкой соединяются концы 1 и 2, первый берет начало в якоре, второй - в статоре. Два кончика, которые остались, необходимо присоединить к питанию в 220 вольт.

Подключение электродвигателя 220 вольт с пусковой обмоткой

Внимание!

• Такая схема исключает блок электроники, а следовательно - мотор сразу же с момента старта, будет работать на полную мощность - на максимальных оборотах, при запуске буквально срываясь с силой от пускового электротока, который вызывает искры в коллекторе;
• существуют электромоторы с двумя скоростями. Их можно определить по трем концам в статоре, выходящим из обмотки. В этом случае скорость вала при подключении уменьшается, а риск деформации изоляции при старте - увеличивается;
• направление вращения можно изменить, для этого следует поменять местами окончания подключения в статоре или якоре.

Схема подключения электродвигателя 380 на 220 вольт с конденсатором

Есть еще один вариант подключения электродвигателя мощность в 380 Вольт, который приходит в движение без нагрузки. Для этого также необходим конденсатор в рабочем состоянии.

Один конец подключается к нулю, а второй — к выходу треугольника с порядковым номером три. Чтобы изменить направление вращения электромотора, стоит подключить его к фазе, а не к нулю.

Схема подключения электродвигателя 220 вольт через конденсаторы

В случае когда мощность двигателя более 1,5 Киловатта или он при старте работает сразу с нагрузкой, вместе с рабочим конденсатором необходимо параллельно установить и пусковой. Он служит увеличению пускового момента и включается всего на несколько секунд во время старта. Для удобства он подключается с кнопкой, а все устройство — от электропитания через тумблер или кнопку с двумя позициями, которая имеет два фиксированных положения. Для того чтобы запустить такой электромотор, необходимо все подключить через кнопку (тумблер) и держать кнопку старта, пока он не запустится. Когда запустился - просто отпускаем кнопку и пружина размыкает контакты, отключая стартер

Специфика заключается в том, что асинхронные двигатели изначально предназначаются для подключения к сети с тремя фазами в 380 В или 220 В.

Важно! Для того чтобы подключить однофазный электромотор в однофазную сеть, необходимо ознакомиться с данными мотора на бирке и знать следующее:

Р = 1,73 * 220 В * 2,0 * 0,67 = 510 (Вт) расчет для 220 В

Р = 1,73 * 380 * 1,16 * 0,67 =510,9 (Вт) расчет для 380 В

По формуле становится понятно, что электрическая мощность превосходит механическую. Это необходимый запас для компенсации потерь мощности при старте — создании вращающегося момента магнитного поля.

Существуют два типа обмотки — звездой и треугольником. По информации на бирке мотора можно определить какая система в нем использована.

Это схема обмотки звездой

Красные стрелки — это распределение напряжения в обмотках мотора, говорит о том, что на одной обмотке распределяется напряжение единичной фазы в 220 В, а двух других — линейного напряжения 380 В. Такой двигатель можно приспособить под однофазную сеть по рекомендациям на бирке: узнать для какого напряжения созданы обмотки, можно соединять их звездой или треугольником.