Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Общие правила

Перед подключением электродвигателя необходимо уточнить оценку. Если напряжение превысит расчетное значение, то обмотки будут перегреваться, если низкое, то его будет недостаточно для запуска.

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

Номинал должен соответствовать схеме, к которой подключены обмотки. Соединение звездой соединяет их концы в одной точке, а фазы подключаются к проводам катушки. Здесь используется более высокий класс напряжения, отмеченный в маркировке.

По схеме «треугольник» концы последовательно соединяются друг с другом. Образуется полностью замкнутый цикл. В этом случае уже используется более низкое значение напряжения. Подключаются агрегаты по-разному, также смешанно.

Решая, как подключить трехфазный двигатель на 220 вольт, помните, что нельзя просто взять и подключить его к обычной сети. Вал не будет вращаться, потому что на ротор не действует переменное поле. Проблема решается изменением тока и напряжения в фазных обмотках. Для достижения нужного результата мотор подключается через конденсатор, из-за чего напряжение начинает зависать до минус 90 градусов.

В любом случае полностью изменить напряжение и сделать 380 вольт из 220 не получится, поэтому КПД будет от 30 до 50%, в зависимости от схемы подключения обмоток.

В таких режимах двигатель запускается только под нагрузкой, а периоды холостого хода сокращаются до минимума. Несоблюдение правил приведет к неисправности устройства.

Как выбрать конденсатор

Есть несколько нюансов, связанных с количеством подключаемых конденсаторов.

1. Если мощность электродвигателя не превышает 1,5 кВт, в схему можно установить рабочий конденсатор.
2. Если двигатель сразу запускается под нагрузкой или мощность превышает 1,5 кВт, в цепи необходимо установить два конденсатора: рабочий и пусковой. Оба элемента включены в цепь параллельно. При этом последний будет работать только при запуске двигателя, после чего автоматически отключится.

На самом деле схема подключения электродвигателя запитана от кнопки «Пуск» и тумблера отключения питания. Для запуска двигателя нажмите кнопку «Пуск» и удерживайте ее до полного запуска двигателя. Им можно управлять даже на слух.

Иногда возникает необходимость, чтобы электродвигатель работал то в одну, то в другую сторону. Это тоже простая схема, где необходимо установить дополнительный кулисный переключатель для изменения направления вращения ротора.

Один конец тумблера (основной) питается от конденсатора, другой от нейтрали, третий от фазы. Если двигатель при такой схеме подключения набирает мало оборотов, или снижается мощность, необходимо установить дополнительный пусковой конденсатор.

Емкость конденсатора

У конденсаторов, установленных в электродвигателе, есть несколько параметров, которые необходимо рассчитать для требуемой мощности двигателя. И один из них — емкость. Для его определения можно использовать несколько формул.

• Формула: C=2800x(I/U) — если схема соединения представляет собой треугольник. А C=480x(I/U) — если звезда. При этом «I» — ток, который можно измерить электрическими клещами, «U» — напряжение в сети переменного тока.
• Формула: C=66xP, где «P» — мощность двигателя.

Есть более простой вариант определения емкости, он содержит соотношение — на каждый 1,0 кВт мощности необходимо подключить 70 мкФ. Кстати, в этом случае надо выбирать.

Поэтому рекомендуется использовать конденсаторы разной емкости. Подключив их к цепи, запускается двигатель, который должен работать исправно. При необходимости уменьшить или увеличить емкость добавляют или уменьшают один из конденсаторов.

Обратите внимание на следующее! При сборке схемы необходимо проверить силу тока в обмотках. Оно должно быть меньше номинального значения этого показателя.

Что касается емкости пускового конденсатора, то она должна быть в 2,5-3,0 раза больше, чем у рабочего.

Пример подбора конденсаторов по емкости

Входы:

• Схема подключения представляет собой треугольник.
• Сила тока электродвигателя 3 А (указана как на этикетке устройства, так и в паспорте).

Теперь подставляем данные в формулу: С = 4800 * (3/220) = 65 мкФ. Конечно, такого конденсатора нет, но его можно заменить несколькими, включенными параллельно друг другу. Например, 10 штук на 6 мкф, а один на 5 мкФ. При этом емкость пускового блока будет в пределах 160-200 мкФ.

Обратите внимание, что этот расчет основан на номинальной мощности двигателя. Поэтому, если электроприбор работает без нагрузки, он будет все время нагреваться. Поэтому стоит рассмотреть ситуацию, при которой можно просто уменьшить емкость установленной конденсаторной батареи.

Но эта ситуация — палка о двух концах. Дело в том, что с уменьшением емкости уменьшается и мощность. Поэтому совет: установите в схеме минимальный показатель емкости (в нашем случае 160 мкФ), а после проверки начинайте поднимать его до оптимального значения.

И еще, учтите тот факт, что работа на холостом ходу – это быстрый выход из строя электродвигателя, который был переделан из агрегата, подключенного к сети 380В, в сеть 220В.

Тип конденсаторов

Какие конденсаторы используются при подключении электродвигателя 380 на 220 вольт? Чаще всего это марки КБП, МБГП, МПГО, МБГО, все бумажного типа в герметичном металлическом корпусе. У всех этих типов есть один недостаток – большие габаритные размеры при небольшой вместимости. Поэтому стопка из нескольких продуктов довольно большая, что во всех отношениях неудобно.

На рынке есть так называемые электролитические конденсаторы.

• Во-первых, у них другая схема подключения двигателя 380В к сети переменного тока. Сюда добавляются диоды и резисторы, усложняющие схему.
• Во-вторых, неисправный диод вызывает протекание большого тока через конденсатор. Конечным результатом является взрыв последнего.

Конденсаторы полипропиленовые СВВ.

И третий тип конденсаторов – это металлизированные полипропиленовые элементы марки СВВ. Их форма может быть округлой или пластинчатой. Высококачественные агрегаты, небольшие размеры и большая вместимость. Их сегодня специалисты рекомендуют устанавливать, когда стоит вопрос, как подключить электродвигатель на 380 вольт к 220.

Напряжение конденсатора

Рабочее напряжение – один из основных параметров, который необходимо учитывать. Здесь две позиции:

• Конденсатор с большим напряжением (от номинального) стоит дорого и имеет большие габариты. Установленный на электродвигатель, он изменит размер последнего, что не всегда практично.
• С меньшим стрессом. Такая ситуация приведет к перегреву устройства, а то и к взрыву.

Поэтому совет: умножьте напряжение в сети на 1,15 — это и будет напряжение конденсатора.

Как устроен трехфазный асинхронный двигатель

В своей конструкции электродвигатель на 380 вольт включает короткозамкнутый ротор. При этом полностью исключаются любые электрические контакты между статором и ротором. Они не требуют щеток и коллекторов, которые в обычных двигателях изнашиваются при высокой скорости. Эти детали требуют регулярного обслуживания и периодической замены.

Все части агрегата собраны в литом корпусе (7). Основные элементы состоят из неподвижного статора и подвижного ротора. Основой статора является сердечник (3). Для производства используется качественная электротехническая сталь, в состав которой входят железо и кремний. Они придают материалу необходимые магнитные свойства.

Пластинчатая конструкция статора позволяет избежать появления вихрей Фуко, создаваемых переменным магнитным полем. Дополнительная изоляция листов производится специальным лаком, нанесенным с обеих сторон. Таким образом, полностью устраняется проводимость сердечника, остаются только его магнитные свойства.

В пазах сердечника размещены три медные обмотки (2), жилы которых защищены эмалью. Между собой они размещены под углами 120 градусов. Концы обмоток выводятся наружу и помещаются в распределительную коробку, расположенную в нижней части двигателя.

Ротор прикреплен к валу (1) и свободно вращается внутри статора. Между ними остается минимальное расстояние — от 0,5 до 3 мм, для повышения эффективности. Электросталь также используется в сердечнике ротора (5). Однако в дорожках установлены не обмотки, а короткозамкнутые проводники, расположенные в виде беличьего колеса. Именно поэтому этот элемент так и называется.

В состав беличьего колеса входят продольные проводники, имеющие электрическую и механическую связь с кольцами, расположенными на концах конструкции. В мощных моторах все элементы выполнены из меди.

Способы и схемы подключения

При необходимости подключение трехфазного двигателя к однофазной сети можно осуществить разными способами. При этом необходимо учитывать характеристики и функции самого устройства, тип нагрузки, ожидаемый результат и другие факторы.

Основным методом считается подключение электродвигателя через конденсатор с точно подобранными параметрами. Но при его отсутствии можно использовать другие рабочие схемы для условного создания 380 из 220 вольт.

Без конденсаторов

Схема подключения трехфазного электродвигателя к 220 В может обойтись без емкостных элементов. Вместо них следует использовать полупроводниковые — транзисторные или динисторные ключи. Ненужные потери мощности сведены к минимуму. Используемый в схеме конденсатор обеспечивает работу пускового блока, а не запуск самого двигателя.

Одна из таких схем — «треугольник» (рис. 1) — применяется для пуска маломощных агрегатов с малых оборотов, до 1500 в минуту. Порядок работ будет следующим:

• На вход подается напряжение и проводники подключаются к двум точкам на двигателе.
• Третья точка связана с цепочкой RC, которая задает время открытия ключа.
• Ползунок резисторов R1 и R2 двигается, тем самым регулируя интервал переключений.
• После полного заряда конденсатора сигнал с динистора VS1 открывает симистор VS

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

Эти схемы подключения трехфазного двигателя на 220 хоть и считаются рабочими, но на практике почти не используются. Основными причинами являются значительные потери мощности на устройстве и необходимость точной настройки транзисторного ключа. Более надежными вариантами считаются подключения 220В через конденсатор или с помощью преобразователя частоты.

С конденсаторами

Самой распространенной в домашних условиях является схема подключения двигателя через конденсатор. Запуск осуществляется с помощью двух элементов — старт и работа. Пусковой конденсатор нужен только на короткое время, что увеличивает изменение напряжения в нужной обмотке из-за дополнительной емкости. В результате создается необходимое усилие, обеспечивающее запуск асинхронного двигателя.

На рисунке показаны схемы соединения звездой и треугольником. В обоих случаях, независимо от схемы, подача напряжения осуществляется от 220 вольт для пуска через точки подключения L и N. К ним подключаются две обмотки, а третья также подключается к однофазной линии через кнопочный переключатели SA1 и SA2. С их помощью осуществляется коммутация конденсаторов С1 и С2, включенных параллельно.

На практике схема пуска от однофазной сети работает следующим образом:

• Нажатая кнопка СТАРТ активирует две пары контактов SA1 и SA. Кроме того, в обмотках начинает течь ток.
• Отпущенная пусковая кнопка оставляет контакт SA2 в замкнутом положении. От него фаза подается со смещением через конденсатор С1. При этом размыкается контакт SA1, который отключает пусковой конденсатор С2.
• Пусковой ток возвращается к номинальному значению, и двигатель продолжает нормально работать.

Однако такая принципиальная схема электродвигателя обеспечивает только одностороннее вращение ротора. Для того, чтобы вал начал вращаться в обратную сторону, потребуется изменить точки подключения или использовать функцию реверса.

Используя пускатель

Если изначально известно, что устройство имеет значительные нагрузки — пусковые и ходовые — рекомендуется подключить электродвигатель от 380 до 220 вольт с помощью контактора или магнитного пускателя.

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

Включение осуществляется нажатием кнопки запуска. В результате замыкается цепь, управляющая катушкой пускового блока. Напряжение подается на пусковой конденсатор спуска.

Ток, проходящий через катушку К1, вызывает замыкание контактов К1.1 и К1.2. Контакты К1.1 замыкают провод, питающий двигатель, а контакты 1.2 шунтируют пусковую кнопку и возвращают ее в выключенное положение. После этого цепь питания пускового конденсатора размыкается. С помощью этого устройства очень легко сделать 380 вольт из 220 вольт, превратив трехфазный блок в однофазный.

С реверсом

Наличие функции реверса имеет большое значение при подключении трехфазного двигателя, когда нужно из 220 сделать 380 вольт. За счет прямого и обратного вращения вала возможности устройства значительно возрастают.

Для решения этой проблемы существуют специальные схемы, последовательно осуществляющие переменное изменение напряжения на обмотках. Благодаря им проблема, как сделать реверс, решается достаточно просто и не вызывает особых затруднений.

Простейшее эффективное реверсирование осуществляется с помощью выключателя, в котором установлены две пары контактов противоположного действия. Стандартная кнопка заменена тумблером или поворотным переключателем.

Для создания рабочей схемы реверсивного включения асинхронного двигателя необходимы магнитные пускатели КМ1 и КМ2, а также трехклавишная станция с двумя нормально разомкнутыми контактами и одним нормально замкнутым.

Последовательность работы обратной схемы:

• Сначала включаются автоматические предохранители линии питания и цепи управления. Ток подается на трехкнопочный выключатель и магнитные пускатели, выводы которых в исходном положении разомкнуты.
• После нажатия кнопки ВПЕРЕД ток поступает на катушку соленоида 1 контактора. Он выполняет притяжение якоря, где расположены силовые контакты. При этом прерывается цепь управления вторым контактором и блокируется кнопка REVERSE.
• Вращение вала начинается в основном направлении.
• Нажатием кнопки СТОП прерывается подача питания на цепь обмотки управления. Электромагнит больше не удерживает якорь. Он освобождается и вызывает размыкание силовых контактов. При этом контакт, блокирующий кнопку REVERSE, замыкается, и она готова к работе.
• После нажатия REVERSE начнутся те же процессы, но уже в цепи второго контактора. Вращение вала будет противоположно основному направлению.

Звезда треугольник

Прежде чем рассматривать, как таким образом подключить электродвигатель 380 на 220, следует еще раз вспомнить о конструкции. Основными элементами являются статор с тремя обмотками и ротор. После подачи напряжения вокруг обмоток образуется поле, воздействующее на ротор и вызывающее вращение.

Обмотки статора в условиях емкостного соединения соединяются по-разному:

• Схема звезды. Концы обмоток сходятся в одной точке. Среди специалистов он известен как нулевой или нейтральный. Подача трехфазного напряжения осуществляется к началу обмоток, в точках а, б, в.
• Шаблон треугольника. Концы обмоток соединены последовательно. Напряжение подается на точки соединения — точки а, б, в.

Задумываясь о том, как подключить электродвигатель 380 на 220 В, многие не до конца понимают, какая схема лучше. Каждый из них имеет свои особенности. Соединение треугольником обеспечивает более плавный пуск и требует меньшего пускового тока.

Но в дальнейшем у устройства не может развиться брендинговый эффект. «Звезда», наоборот, развивает мощность до паспортной, но при пуске токи очень велики, что требует специальных мер по предотвращению негативных последствий. Кроме того, для каждой схемы требуется разное напряжение питания.

Схема звезда-треугольник, сочетающая в себе оба варианта, позволила оптимизировать пуск и дальнейшую работу после подключения электродвигателя 220в.

Для такой компоновки понадобилось дополнительное оборудование:

• Автоматический выключатель Q1 со встроенной тепловой защитой.
• Контакторы (К1, К2, К3) оснащены дополнительными контактами.
• Реле времени КТ4.
• Предохранитель F1.
• Кнопка СТОП S1.
• Кнопка СТАРТ S2.
• Трехфазный электродвигатель М1.

Эта схема работает в следующем порядке:

• При нажатии на кнопку S2 подается ток на катушку К1. Есть замыкание токовых и нормально разомкнутых контактов. Последний активирует самоблокировку кнопки СТАРТ. В то же время 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 обесточивается. Второй контакт К4 замыкается через заданное время, перенаправляя ток на катушку К2. После этого трехфазный двигатель в однофазной сети будет работать по схеме «треугольник».

Другие контакты на К2 и К3 обеспечивают электрическую блокировку — они предотвращают одновременное включение контакторов К2 и К3. Данную защиту рекомендуется дублировать механической блокировкой, не показанной на рисунке.

Читайте также: Как подключить электрический теплый пол к терморегулятору: монтаж и настройка

Трехфазный асинхронный двигатель — на что обратить внимание до его подключения

Новые устройства стоят достаточно дорого, поэтому многие предпочитают покупать их с рук после того, как они поработают. Чаще всего отсутствуют документы, поэтому перед подключением электродвигателя с напряжением 380 В в 1 фазу необходимо проверить состояние. Такая проверка поможет избежать дальнейших проблем, сократить время на переоборудование и предотвратить возможные аварии и травмы.

Механическое состояние статора и ротора, что может мешать работе двигателя

Неподвижный статор состоит из трех компонентов: основной части и двух боковых крышек, соединенных болтами. Перед подключением асинхронного двигателя проверьте зазоры между деталями и затяжку гаек на шпильках.

Все части статора должны максимально плотно прилегать друг к другу. Внутри него установлены подшипники, где вращается вал ротора. Его нужно провернуть вручную, проверить, чтобы в посадочных местах не было стуков. Проверить нет ли посторонних шумов, не касается ли ротор статора. Таким же образом определяется явное заклинивание, в чем не приходится сомневаться.

Такую же проверку необходимо произвести на холостом ходу после того, как двигатель уже подключен к однофазной сети. Для получения наиболее полной картины внутреннего состояния рекомендуется произвести полную разборку статора, промыть и смазать подшипники ротора.

Электрические характеристики статорных обмоток, как проверять схему сборки

Все показатели и основные значения указаны производителем на табличке, прикрепленной к корпусу прибора. Перед включением двигателя в однофазную сеть нужно проверить, по какой схеме подключены обмотки. Иногда бывает, что предыдущий владелец изменил его и он не соответствует данным таблицы.

В некоторых случаях отсутствует сама табличка. В этом случае рекомендуется заглянуть в клеммную колодку и посмотреть, по какой схеме был подключен двигатель. Он содержит шесть концов, подключенных к клеммам, как показано на рисунке. Ручное переключение со звезды на треугольник и наоборот осуществляется сменой перемычек.

Электрические методики проверки схемы и сборки обмоток

Часто встречаются двигатели, собранные не по комбинированной схеме, а либо «звезда», либо «треугольник». Поэтому в распределительной коробке расположено не 6 концов, а только 4 — 3 фазы и 0. Прежде чем перебирать двигатель, проверьте реальную схему подключения.

Иногда встречаются корпуса, не имеющие заводской маркировки и провода не подключаются к клеммам и просто вынимаются. Поэтому еще до запуска электродвигателя 380 В нужно прозвонить каждый провод, определить его принадлежность и промаркировать. Для этого используйте мультиметр или тестер, установленный в положение омметра.

Первый щуп устанавливается на любой вывод, а второй — на один из 5 оставшихся концов. Если устройство показывает короткое замыкание, значит оба конца от одной обмотки. Аналогично проверяются остальные выводы.

Еще до подключения к сети следует установить, где конец и начало каждой обмотки. Эта процедура осуществляется с помощью вольтметра и батарейки. Минус этой батареи подключается к каждому концу, а другой вывод должен касаться плюса. В цепи появляется импульс тока, который наводит ЭДС в двух других обмотках.

Наведенное напряжение проверяют вольтметром на полярность. Начало обмотки соответствует положительным показаниям. При закрытии стрелка движется вправо, а после открытия – влево. После маркировки рекомендуется провести контрольную проверку — подать импульс на следующие обмотки по очереди.

Другой метод проверки: концы двух произвольных обмоток замыкаются параллельно. Затем к ним подключаем вольтметр. На оставшуюся обмотку подается переменное напряжение. Если прибор показывает соответствие между напряжением и ЭДС индукции, то концы имеют одинаковую полярность и относятся к одной обмотке. В случае нулевого измерения меняются концы и выполняется новое измерение.

Перед подключением 380 вольт к 220 проверьте изоляцию обмоток. Для этого используется мегомметр с выходным напряжением 1000 В. Для получения точного результата измерения проводят на всех трех обмотках, а также между корпусом и каждой обмоткой. Если показания больше 0,5 МОм, статор считается исправным.

В противном случае может потребоваться ремонт или профилактическая сушка теплым сухим воздухом. Следует отметить, что этот метод не подходит для определения межвитковых замыканий обмоток. Для этого вам понадобится мультиметр в режиме омметра, чтобы проанализировать и сравнить номинал активных резисторов во всех цепях.

Как подобрать конденсаторы

Конденсаторы используются для подключения устройства от 380В до 220В. Эти элементы должны быть только бумажными или пусковыми, с номинальным напряжением, равным или превышающим напряжение сети. На практике эта прибыль минимум в два раза.

При решении задачи, как подключить конденсатор к электродвигателю, следует максимально точно подобрать емкость. В идеале фактические цифры должны совпадать с рассчитанными.

Известно, что подключение конденсатора с такими параметрами позволит наилучшим образом оптимизировать смещение векторов напряжения и тока по отношению друг к другу. В результате пусковой крутящий момент и общий КПД агрегата будут улучшены.

Если найти элемент с расчетной емкостью не удается, можно использовать несколько таких конденсаторов, включенных параллельно. В сумме их мощностей должно быть необходимое значение. В этом случае конденсаторная цепь представляет собой сборно-разборный конденсаторный блок.

Мощность на 3-х фазном двигателе, кВт	0,4	0,6	0,8	1.1	1,5	2.2
Емкость рабочего конденсатора Ср, мкФ, не менее	40	60	80	100	150	230
Емкость пускового конденсатора (Ср), мкФ, не менее	80	120	160	200	250	300

Все элементы, которые должны быть соединены вместе в группу, должны быть одного типа, с одинаковой частотой и номинальным напряжением. Ориентировочные параметры приведены в таблице. Если он не содержит необходимых параметров, их можно определить по формулам:

• При соединении 3-х фазных приборов звездой — Sраб = (2800 х I)/U
• При подключении двигателя к сети 220 В треугольником — Sраб = (4800 х I)/U

Здесь I — сила тока, проходящего через обмотки, U — напряжение сети. Емкость конденсатора определяется путем умножения результата на два.

Меры безопасности при подключении трехфазного двигателя напоминание

Существуют общие правила, которые необходимо соблюдать при решении задачи, как из 220 сделать 380 вольт для асинхронного двигателя на 380 В:

• Все соединения должны выполняться с помощью отдельного автоматического выключателя.
• Решать проблему на двигателе 380 вольт, как его подключить и проверить должны люди, прошедшие специальное обучение. Всегда помните о мерах электробезопасности.
• Для ввода в эксплуатацию под напряжением необходимо использовать разделительный трансформатор.

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

Как подбирать конденсаторы?

Если вы собираетесь подключать электродвигатель, подбор конденсатора осуществляется по следующим принципам:

• Номинальное напряжение выбирается из соотношения 1,15 от напряжения, подаваемого на двигатель. Если брат больше, это увеличит стоимость установки и ее габариты. Если емкость рассчитана впритык, то конденсатор перегреется и сгорит.
• Конденсаторный тип – самые распространенные модели бумажные, но они имеют большие габариты. Поэтому выгоднее купить полипропилен. Избегайте электролитов.
• Для выбора емкости пускового и рабочего конденсатора необходимо воспользоваться таблицей соответствия мощности электродвигателя:

Таблица: определение емкости конденсаторов

Мощность трехфазного электродвигателя, кВт	0,4	0,6	0,8	1.1	1,5	2.2
Минимальная емкость конденсатора Ср, мкФ	40	60	80	100	150	230
Емкость пускового конденсатора (Сп), мкФ	80	120	160	200	250	300

Если нужной вам мощности нет в таблице, можно воспользоваться формулами расчета:

Sраб = (2800*I)/U — для включения трехфазного двигателя звездой

Краб = (4800*I)/U — для включения трехфазного двигателя треугольником

где I — значение тока, проходящего через обмотки двигателя, а U — напряжение сети. Чтобы узнать емкость пускового конденсатора для подключения трехфазного агрегата, необходимо полученное значение рабочего умножить на два.