Как переделать электродвигатель с 380 на 220

Что можно переделывать

Для переделки подходят маломощные электродвигатели на 380 вольт: до 3 кВт. Теоретически, снова подключаются и мощные двигатели. Но это также повлечет за собой установку отдельного автомата в электрощите и прохождение специальной проводки. И эти работы теряют смысл, если вдруг окажется, что такой груз вводным кабелем не потянешь.

Даже если ваша сеть имеет высокую нагрузку и вам удалось переоборудовать двигатель от 3 кВт с 380 на 220 вольт, вы пожалеете при первом запуске. Запуск будет тяжелым. Вы решите, что работа была напрасной. Поэтому если и переделывается, то это маломощные модели.

Как устроен и работает трехфазный двигатель

Конструкция

Электродвигатель состоит из двух отдельных частей:

1. неподвижный статор;
2. вращающийся ротор.

Они механически связаны друг с другом посредством подшипников, разделенных очень небольшим рабочим расстоянием.

Для перевода двигателя на однофазное питание достаточно внести изменения в принципиальную схему статора, а ротор трогать не нужно. Поэтому мы не будем оценивать конструкцию.

Статор выполнен в виде корпуса со встроенными:

• сердечник-магнитопровод;
• три одинаковые обмотки, распределенные симметрично на 120° по углу намотки витков;
• выходные клеммы.

Обмоточные провода выведены на клеммные болты для подключения внешней сети. У некоторых моделей часть разъемов может быть спрятана внутрь корпуса, а на клемму может выходить одна общая жила. Этот метод иногда используется на двигателях с обмотками звезды. Другой способ их соединения называется треугольником.

Изготовители обозначают начало витка каждой обмотки как С1, С2, С3 или Н1, Н2, Н3, а их концы как С4, С5, С6 или К1, К2, К3. Существуют и другие способы заводской маркировки, особенно на двигателях последних моделей или иностранной сборки.

Кабели питания для подключения к цепи выведены на клеммную колодку. В конструкцию обычно входят перемычки для изменения схемы соединения обмоток, но можно и без них, как показано на фото.

Принцип работы

Мы рассмотрим его на примере диаграммы звезды, потому что своеобразные черты, особенности треугольника мало на что влияют. Чтобы понять происходящие процессы во время работы, их можно игнорировать.

На каждую обмотку (а они разнесены на 120 градусов) подается свое фазное напряжение. В своей симметричной системе эти векторы разделены одним и тем же углом.

Под действием приложенной ЭДС в обмотках с малым активным сопротивлением и равной индуктивностью создаются симметричные синусоидальные токи, повторяющие форму векторов напряжения.

Обычно эти процессы более наглядно показывают, располагая векторные величины на одной комплексной плоскости.

Каждый ток, проходящий через обмотку, создает электромагнитное поле, которое индуцирует токи в роторе, создавая собственное магнитное поле.

Поскольку векторы напряжения сети вращаются с промышленной частотой, токи статора, повторяя это движение, создают вращающееся магнитное поле, воздействующее на ротор и раскручивающее его.

Симметричная конструкция статора обеспечивает формирование одинаковых сил индукции от каждой обмотки, равномерно приложенных к ротору.

Эти принципы лежат в основе работы двигателя при питании током от трехфазной цепи. Затем рассмотрим, как они ведут себя при питании от однофазной цепи.

Особенности работы трехфазного двигателя от однофазного напряжения

У домашнего мастера нет трех фаз напряжения, ему приходится обходиться одной. Если его просто подавать в обмотку, ротор теоретически можно провернуть. Но воспользоваться этим не получится: слишком маленькая механическая мощность не позволит полезную работу.

Подключать одинаковое напряжение ко всем трем обмоткам тоже не имеет смысла. Из одной фазы необходимо сделать три или хотя бы две. Для этих целей создан преобразователь.

Имеющиеся в продаже инверторные установки, использующие сложные электрические схемы, большие алгоритмы и микропроцессорную технику для такого преобразования, мы сейчас особо не рассматриваем. Это отдельная тема.

Вы можете преобразовать напряжение из одной фазы:

1. конденсатор в сборе;
2. дроссельные устройства;
3. изменение полярности напряжения;
4. сложная комбинация емкостей, индуктивностей и выравнивание амплитуд тока по фазам.

Принципы работы конденсаторных сборок

Для работы в цепях переменного тока лучше подходят металлобумажные конструкции конденсаторов марки МБГП, МБГО, КБГ и другие аналогичные на напряжение 400 вольт и более. Из них определенная мощность достигается методом параллельного соединения.

Крайне нежелательно использовать модели электролитических конструкций из-за опасности взрыва при нагреве. Как вариант, можно использовать специальные схемы подключения, учитывающие полярность проходящего через них тока и ограничивающие его амплитуду. Но это сложно и ненадежно.

Использование конденсатора для запуска двигателя основано на увеличении угла протекания тока через емкость относительно вектора приложенного напряжения на девяносто градусов. В этом случае текущий угол не достигает оптимального значения на 30.

Принципы работы дроссельных устройств

На индуктивном резисторе ток следует вектору напряжения под теми же углами.

В обеих ситуациях есть сектор, который не достигает оптимального поворота вектора, выделенного на изображении желтым цветом. Он влияет на возникновение противодействующих моментов, создающих торможение, снижающих механическую мощность.

Сами дроссели в готовом к пуску двигателя виде промышленностью практически не производятся. Их необходимо приложить к определенным усилиям для выполнения расчетов, сборки и регулировки. Это не для всех мастеров.

Принципы изменения полярности входного напряжения

Поясним это на примере двух обмоток схемы звезда с демонтированной нейтралью, когда на них поочередно подается вектор напряжения, но с разной полярностью.

В результате образуются два разных вектора тока, сдвинутых по углу. Даже такой небольшой рабочий объем позволяет влиять на работу двигателя.

Принципы использования комплексного метода

Применяя по одному из трех рассмотренных способов, невозможно обеспечить равномерное распределение векторов тока по обмоткам ни по углу, ни по амплитуде. Всегда есть поворот.

Поэтому для создания полноценных условий работы двигателя необходимо использовать все три метода в комплексе. Многочисленные экспериментаторы составили более двух десятков различных схем, но ученые так и не пришли к единому мнению.

Одним из лучших методов построения трехфазного преобразователя напряжения является:

1. сборка статорных обмоток по схеме треугольник;
2. подача напряжения прямой полярности на одну из обмоток;
3. менять направление вектора напряжения на другие за счет индуктивностей и конденсаторов;
4. выравнивание амплитуд тока в обмотках при подборе токоограничивающих резисторов.

Я хотел бы обратить внимание на последний момент. Ими часто пренебрегают, а зря. Токи одинаковой величины образуют одинаковые силы индукции, которые формируют пропорциональные моменты. Нагрузка на ротор должна быть приложена не только симметрично, но и равномерно.

При нарушении этого принципа для двигателя создаются неблагоприятные нагрузочные условия.

Одна из оптимальных схем преобразователя напряжения с учетом выполнения вышеуказанных условий представлена ​​на рисунке ниже.

Для его реализации необходимо изготовить дроссель сложной конструкции с регулируемым воздушным зазором, который в основном перераспределяет напряжение по своим секциям в отдельных цепях для последующих изменений.

Преобразователь с таким газовым подключением создает устойчивую работу двигателя при номинальных нагрузках, дает относительно небольшие потери энергии при вращении ротора.

Но такая компоновка не нашла практического применения по ряду причин:

• комплексное самостоятельное изготовление и наладка;
• необходимость использования дефицитных деталей;
• повышенное потребление энергии самим инвертором, и превышает мощность двигателя почти в два раза.

Последний пункт особенно возмутителен, когда работа простого станка, сделанного по сложной схеме своими руками в течение длительного времени, требует от вас оплаты денег, как за использование сварочного оборудования. Это настолько огорчает домашнего мастера, что он отказывается от дальнейшего использования созданного им устройства.

Промышленные компании также не используют этот метод из-за низкой экономической эффективности.

Продолжение темы, рассказывающей о лучших вариантах переделки асинхронного двигателя для подключения его к однофазной сети переменного тока, читайте в следующей статье. Рекомендуем не пропускать. Самое время подписаться на нашу рассылку.

А для закрепления материала рекомендуем посмотреть старый познавательный фильм советских времен, хорошо рассказывающий об общем устройстве асинхронного двигателя и прекрасно объясняющий принципы его работы.

Конструктивные особенности

Перед началом работы разберитесь с конструкцией АД (асинхронный двигатель).

Устройство состоит из двух элементов — ротора (подвижная часть) и статора (неподвижный узел).

Статор имеет специальные пазы (углубления), в которых размещена обмотка, распределенная таким образом, что угловое расстояние составляет 120 градусов.

Обмотки устройства создают одну или несколько пар полюсов, количество которых определяет частоту, с которой может вращаться ротор, а также другие параметры электродвигателя — КПД, мощность и другие параметры.

При подключении асинхронного двигателя к трехфазной сети ток через обмотки протекает через разные промежутки времени.

Создается магнитное поле, которое взаимодействует с обмоткой ротора и заставляет ее вращаться.

Другими словами, это сила, которая вращает ротор через различные промежутки времени.

Если подключить АД к однофазной сети (без предварительной обработки), ток появится только в одной обмотке.

Создаваемого крутящего момента будет недостаточно, чтобы сместить ротор и поддерживать его вращение.

Именно поэтому в большинстве случаев для обеспечения работы трехфазного двигателя необходимо применение пусковых и рабочих конденсаторов. Но есть и другие варианты.

Как подключить электродвигатель с 380 на 220В без конденсатора?

Как было сказано выше, для запуска ЭД с короткозамкнутым ротором от однофазной сети чаще всего используют конденсатор.

Именно он обеспечивает запуск устройства в первый момент после подачи однофазного тока. При этом мощность пускового агрегата должна быть в три раза выше аналогичного параметра рабочей мощности.

Для напорных двигателей мощностью до 3 киловатт и используемых в домашних условиях цена пусковых конденсаторов высока и иногда по отношению к стоимости самого двигателя.

Следовательно, многие все чаще избегают контейнеров, которые используются только при запуске.

Иная ситуация с рабочими конденсаторами, использование которых позволяет нагрузить двигатель на 80-85 процентов мощности. При их отсутствии текущий показатель может упасть до 50 процентов.

Однако безконденсаторный пуск 3-х фазного двигателя от однофазной сети возможен за счет применения двухпозиционных выключателей, срабатывающих кратковременно.

Необходимый момент обеспечивается смещением фазных токов в обмотках АД.

Сегодня популярны две схемы, подходящие для двигателей мощностью до 2,2 кВт.

Основными элементами схемы являются симисторы и симметричные динистры. Первый управляется разнополярными импульсами, а второй – сигналами, поступающими с полупериода питающего напряжения.

Схема №1.

Подходит для двигателей 380 вольт до 1500 об/мин с обмоткой треугольником.

RC-цепь действует как фазовращатель. Изменяя сопротивление R2, можно получить напряжение на емкости, сдвинутое на определенный угол (относительно напряжения бытовой сети).

Основную задачу выполняет симметричный динистор VS2, который в определенный момент времени подключает заряженную емкость к симистору и активирует этот ключ.
Греется электродвигатель 220 и 380 вольт, причины и способы их устранения

Схема № 2.

Подходит для электродвигателей с частотой вращения до 3000 об/мин и для АД, отличающихся повышенным сопротивлением при пуске.

Такие двигатели требуют большего пускового тока, поэтому более актуальна схема разомкнутой звезды.

Одной из особенностей является использование двух электронных ключей, заменяющих фазосдвигающие конденсаторы. В процессе регулировки важно обеспечить требуемый угол смещения в фазных обмотках.

Это делается следующим образом:

• Напряжение на электродвигатель подается через ручной пускатель (его необходимо подключить заранее).
• После нажатия кнопки необходимо подобрать пусковой момент с помощью резистора R

При реализации рассмотренных схем стоит учитывать ряд особенностей:

• Для эксперимента использовались симисторы без радиатора (типа ТС-2-25 и ТС-2-10), которые отлично себя зарекомендовали. Если использовать симисторы на пластиковом корпусе (импортные), без радиаторов не обойтись.
• Симметричный динистор типа ДБ3 можно заменить на КП Несмотря на то, что КП1125 производится в России, он надежен и имеет меньшее напряжение переключения. Главный недостаток это отсутствие этого динистора.

Читайте также: Подключение электросчетчика: однофазного, трехфазного, схемы

Как подключить через конденсаторы

Сначала определите, какая схема собрана на ЭД. Для этого откройте крышку стержня, куда выведены клеммы АД, и посмотрите, сколько проводов выходит из прибора (чаще всего их шесть).

Обозначения следующие: С1-С3 — начало обмотки, а С4-С6 — ее концы. Если начало или конец обмоток совмещены друг с другом, это «звезда».

Сложнее всего, если из корпуса просто выходит шесть проводов. В этом случае нужно искать на них правильные обозначения (С1-С6).

Для реализации схемы подключения трехфазного ЭД к однофазной сети необходимы конденсаторы двух типов — пусковые и рабочие.

Первый используется для запуска двигателя в первый момент. Как только ротор раскрутится до нужного числа оборотов, пусковая емкость исключается из схемы.

Если этого не произойдет, возможны тяжелые последствия вплоть до поломки двигателя.

Основную функцию берут на себя рабочие конденсаторы. Здесь стоит учесть следующие моменты:

• Рабочие конденсаторы соединены параллельно;
• Номинальное напряжение должно быть не менее 300 вольт;
• Величина рабочей емкости выбрана с учетом 7 мкФ на 100 Вт;
• Желательно, чтобы тип рабочих и пусковых конденсаторов был одинаковым. Популярными вариантами являются MBGP, MPGO, KBP и другие.

Расчет емкости следует производить с учетом номинальной мощности электродвигателя. Если двигатель недогружен, перегрев неизбежен, и тогда емкость рабочего конденсатора необходимо уменьшить.

Если выбрать конденсатор с емкостью меньше разрешенной, КПД электродвигателя будет низким.

Помните, что даже после отключения схемы на конденсаторах остается напряжение, поэтому перед началом работы стоит разрядить устройство.

Также обратите внимание, что запрещается подключать электродвигатель мощностью 3 кВт и более к обычным проводам, т к это может привести к остановке машин или сгоранию пробок. Кроме того, велик риск расплавления изоляции.

Для подключения ЭД 380 к сети 220В с помощью конденсаторов выполните следующие действия:

• Соедините контейнеры между собой (как было сказано выше, соединение должно быть параллельным).
• Подключить детали двумя проводами к ЭД и источнику однофазного переменного напряжения.
• Включите двигатель. Это делается для контроля направления вращения устройства. Если ротор движется в правильном направлении, дальнейшие манипуляции не требуются. В противном случае провода, соединенные с обмоткой, следует заменить.

С конденсатором дополнительная упрощенная звезда для схемы.

С конденсатором — дополнительная упрощенная для схемы треугольник.

Как подключить с реверсом

В жизни бывают ситуации, когда нужно изменить направление вращения мотора. Это возможно и для трехфазных электродвигателей, используемых в бытовой сети с одной фазой и нулем.

Для решения проблемы необходимо один вывод конденсатора подключить к отдельной обмотке без возможности обрыва, а другой — с возможностью перевода с «нулевой» на «фазную» обмотку.

Для реализации схемы можно использовать переключатель с двумя положениями.

К крайним выводам припаиваются провода от «ноля» и «фазы», ​​а к центральному подключается провод от конденсатора.

Как подключить по схеме «звезда-треугольник» (с тремя проводами)

В большинстве своем в ЭД отечественного производства уже собрана звездная схема. Все, что требуется, это собрать треугольник вместе.

Основным преимуществом соединения звезда/треугольник является тот факт, что двигатель выдает максимальную мощность.

Несмотря на это, такая схема редко используется в производстве из-за сложности ее реализации.

Чтобы подключить двигатель и сделать схему пригодной для использования, необходимы три пускателя.

К первому подключен ток (К1), а ко второму — обмотка статора. Остальные концы подключаются к пускателям К3 и К2.

Затем обмотка последнего пускателя (К2) объединяется с остальными фазами по схеме треугольник».

При подключении пускателя К3 к фазе остальные концы укорачиваются, и схема трансформируется в «звезду».

Обратите внимание, что одновременное включение К2 и К3 запрещено из-за опасности короткого замыкания или выбивания АБ, питающих ЭД.

Во избежание проблем предусмотрена специальная блокировка, которая означает, что один пускатель отключается при включении другого.

Что такое дифавтомат, для чего он нужен, схемы, как подключить

Принцип работы схемы прост:

• При подключении первого пускателя к сети срабатывает реле времени и подает напряжение на третий пускатель.
• Двигатель начинает работать по схеме звезды и начинает работать с большей мощностью.
• Через некоторое время реле размыкает контакты К3 и подключается к К2. При этом электродвигатель работает по схеме «треугольник» с пониженной мощностью. Когда необходимо отключить питание, включается К1.

Этапы переделки

Чтобы преобразовать электродвигатель с 380 вольт на 220, сначала откройте крышку двигателя, чтобы увидеть, сколько концов обмотки статора имеют снаружи. Может быть 6 или 3. Если 6, то можно изменить схему подключения: если было «звезда», можно перейти на «треугольник», и наоборот.

Если концов всего 3, обмотки в коробке уже соединены либо «звездой», либо «треугольником» (всего 6 концов, которые попарно соединены с клеммами, их будет 3, так как есть 2 конца для каждой клеммы). В этом случае необходимо оставить старую расстановку.

Обратите внимание на следующее! Если вы решили изменить схему соединения обмоток статора тремя выводами наружу, то придется своими руками вскрывать корпус двигателя. Это трудоемко, но возможно.

Соединение обмоток

Неважно, какой источник питания, трехфазный или однофазный, соединить обмотки статора можно одним из способов (подробнее о том, как подключать электродвигатели, можно прочитать здесь):

• Звезда;
• Треугольник.

Обмотки обычно соединяют в звезду, если двигатель питается от сети 380 В. Благодаря этому пуск плавный, даже при потере трети тока. Треугольник рекомендуется при питании от сети 220 вольт. Пусковые токи не так высоки по сравнению с теми, которые возникают при трехфазном питании. Но эффект аналогичен соединению «звезда», если двигатель подключить к сети 380 В.

См диаграммы ниже. Отличие в том, что в первом случае все начала соединяются так, что получается трехконечная звезда. А во втором — конец одной обмотки соединяется с началом следующей, так что получается фигура с тремя углами (треугольник).

Расчет конденсаторов

При соединении концов обмоток звездой или треугольником образуется 3 места их соединения. Терминалы расположены в этих местах. При питании от 380 вольт на каждый из них подается одна фаза. Но наша задача при тех же 3-х контактах использовать только 1 фазу 220 вольт и ноль.

Это можно сделать своими руками, а отсутствие трехфазного питания компенсирует конденсаторами. Стартер будет активен только на время запуска, а рабочий будет постоянным.

Чтобы электродвигатель хорошо запускался и работал, нужно правильно подобрать емкость конденсаторов. Для рабочей станции это зависит от схемы подключения. Если это звездочка, формула работает:

Если треугольник, то формула изменит его форму

Cp – желаемая емкость рабочего запоминающего элемента. U — напряжение в сети (220 вольт). I — сила тока, которая находится по формуле:

P — мощность, U — уже известное нам напряжение, ƞ — КПД, косинус «фи» — коэффициент мощности. Все эти значения можно найти в техническом паспорте вашего трехфазного двигателя.

Расчет емкости пускового конденсатора (Ср) прост: умножьте Ср на 1,5 или 2. Если Ср = 50 мкФ, то Ср будет от 75 до 100 мкФ. Поочередно вставляйте одну емкость, затем другую и каждый раз запускайте двигатель. Прислушайтесь к звуку хода: если гула нет, все в порядке.

Обратите внимание на следующее! Конденсаторы должны быть бумажными. Для переделки двигателя своими руками хороши МБГП или МБГО. Если вы не нашли накопитель нужной емкости, подключите параллельно несколько штук.

Сборка по схеме

На схеме выше показано, как правильно подключить обмотки статора с конденсаторами и проводами к сети 220 В своими руками. К одной из вершин треугольника или звезды нужно параллельно друг другу подключить накопительные элементы (дать ключ для ручного отключения стартового хода после разгона). Потом их доводят либо до фазы, либо до нуля: неважно. От этого будет зависеть только направление вращения вала.

Как поменять направление вращения

Если вам нужно изменить направление только один раз, это можно сделать на этапе доработки. Для этого достаточно поменять две обмотки статора. Та же цель достигается перекидыванием ветки конденсаторов с нуля на фазу или наоборот.

Но если вам часто нужно реверсировать трехфазный переделанный двигатель, необходим переключатель. Собрав электродвигатель по приведенной ниже схеме, вы освободите себя от смены обмоток каждый раз, когда вам нужно установить противоположное направление вращения вала.

Переделать трехфазный электродвигатель в однофазный сетевой своими руками несложно. Основная трудность будет заключаться только в расчете емкости рабочего конденсатора и экспериментальном подборе емкости из расчетного диапазона для пускового прогона. Но и это становится легко, если вы не потеряли техпаспорт и имеете под рукой калькулятор.