Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети – советы электрика

Подключение трехфазного двигателя к однофазной электрической сети

remontoni.guru > Электрика > Подключение трехфазного двигателя к однофазной электрической сети

У домашнего мастера может появиться необходимость подключить асинхронный электродвигатель к обычной электрической сети.

Чтобы выйти из данной ситуации, существует несколько вариантов подключения включение трехфазного двигателя в однофазную сеть как с использованием конденсаторов, так и без них.

Схемы подключения и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Существуют две стандартные схемы подключения асинхронного электродвигателя, это «треугольник» и «звезда». Эти два способа подключения имеют свои особенности:

• При включении электродвигателя по схеме «звезда» токи в обмотках будут сравнительно небольшими, что позволяет ему выдерживать длительные нагрузки. При этом мотор выдаёт не очень большой крутящий момент;
• При включении электродвигателя по схеме «треугольник» токи в обмотках будут максимальными, поэтому он выдаёт большой крутящий момент на валу и его можно использовать под большой нагрузкой. Однако для работы на протяжении длительного времени ему требуется хорошее охлаждение.

Асинхронный электромотор имеет три обмотки, на каждую из которых, в трехфазной сети, подаётся отдельная фаза. В трехфазной сети фазы смещены на 120 градусов, то есть за оборот на треть окружности отвечает отдельная фаза. Благодаря этому магнитное поле равномерно перемещается по кругу, и вращение электродвигателя происходит плавно, без пульсаций.

При подключении такого электродвигателя к обычной бытовой электрической сети в одной обмотке появится пульсирующее электромагнитное поле, которое не сможет создать крутящий момент. Чтобы трехфазный электродвигатель смог работать нужно сместить фазы на его обмотках.

Конденсаторные схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Чтобы обеспечить необходимый для пуска мотора сдвиг фаз можно использовать конденсатор. Такая схема подключения трехфазного электромотора является самой распространённой из-за своей простоты.

Расчёт ёмкости

В зависимости от того по какой схеме подключён ваш электродвигатель «звезда» или «треугольник» оптимальная ёмкость будет разной.

При подключении по схеме «звезда» ёмкость рассчитывается по формуле: C=2800*I/U;

Если двигатель включён по схеме «треугольник» ёмкость определяется по такой формуле: C=4800*I/U.

Где U – напряжение двухфазной сети в вольтах.

I – штатный ток фазы.

Штатный ток фазы можно измерить при помощи токоизмерительных клещей или найти в технических характеристиках вашего мотора.

Ток фазы можно рассчитать по формуле: I=P/(1.73*U*η*cos(ф)).

Где P – мощность электромотора кВт;

η – коэффициент полезного действия асинхронного двигателя;

cos(ф) – коэффициент мощности. Его можно найти на табличке двигателя или в его паспорте.

На практике иногда используется упрощённая формула для расчёта ёмкости при подключении по схеме «треугольник»: С=66*Р, где Р – мощность электромотора в киловаттах. Хотя расчёты по данной формуле могут давать небольшую погрешность, но это не сильно влияет на работу двигателя.

Если пуск двигателя осуществляется под нагрузкой необходимо на время запуска электродвигателя подключить пусковую ёмкость. Его ёмкость должна быть в 2,5 – 3 раза больше ёмкости рабочего.

Определить, правильно ли вы определили ёмкость можно по результатам работы электромотора. В том случае, если ёмкость больше оптимальной температура мотора будет слишком высокой, и он может выйти из строя. При низкой ёмкости электродвигатель не сможет развить достаточную мощность.

Измерение тока нужно проводить в рабочем режиме работы мотора.

Выбор конденсаторов

Обычно, для подключения асинхронного электромотора к однофазной сети используют металлобумажные конденсаторы МБГП, МПГО, МБГО или КБП. Единственным их недостатком являются то, что они имеют сравнительно большие габариты при небольшой ёмкости.

Сейчас можно купить металлизированные полипропиленовые конденсаторы модели СВВ, которые при большой ёмкости имеют маленькие размеры. Этот тип имеет высокую надёжность и хорошо зарекомендовал себя в работе.

Помимо ёмкости, следует также обратить внимание на напряжение, на которое они рассчитаны. Покупать конденсатор, рассчитанный на большое напряжение, не стоит из-за их высокой стоимости и больших габаритов.

Например, для бытовой сети 220 вольт напряжение конденсатора должно быть больше 1,5*220= 330 вольт, а лучше выбирать конденсаторы, рассчитанные на 400 – 450 вольт.

Если вы не можете найти конденсатор нужной ёмкости, то можете соединить параллельно несколько конденсаторов меньшей ёмкости. При параллельном соединении ёмкости складываются. Например, чтобы получить ёмкость 20 микрофарад нужно соединить параллельно два конденсатора по 10 микрофарад.

Бесконденсаторные схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Существует несколько схем, как подключить трехфазный двигатель в однофазной сети без конденсаторов. При использовании таких схем можно сэкономить на покупке достаточно дорогих конденсаторов, однако они достаточно сложны и намного менее популярны по сравнению с ёмкостными схемами.

Обычно в бесконденсаторных схемах используются симисторы и они требуют тщательной отладки и подгонки.

Одна из таких схем была напечатана в журнале «Сигнал» номер 4 за 1999 год. В этой схеме симистор служит для сдвига тока по фазе, в одной из обмоток, на величину от 50 до 70 градусов и тем самым обеспечивает необходимых для пуска крутящий момент. Для сдвига фаз имеется RC-цепочка. Подбирая сопротивление в данной цепочке, можно получить напряжение, сдвинутое на требуемый угол.

Динистор играет роль ключевого элемента в данной схеме. Когда напряжение на фазосдвигающей цепочке достигнет требуемого уровня, динистор подключит RC цепочку к выводу симистора и включит его. Таким образом, напряжение, сдвинутое по фазе на нужный угол, поступит на электродвигатель. При подключении электромотор в данной схеме включён по схеме «треугольник».

Заключительные моменты

Что ещё следует знать о том, как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть:

• Подключить трехфазный электромотор к однофазной сети достаточно и многие инженеры и домашние умельцы предлагают свои новаторские схемы;
• Несмотря на наличие множества разнообразных схем, они не могут обеспечить стопроцентное использование мощности мотора из-за потерь электроэнергии при преобразовании напряжения. Трехфазный электродвигатель в однофазной сети работает с большими затратами электроэнергии и пониженным коэффициентом полезного действия;
• Мощность трехфазного электромотора при подключении к однофазной сети снижается до 70-80 % от номинальной;
• Использование оборудования с таким приводом на протяжении длительного времени не экономически невыгодна из-за больших затрат энергии;
• Этот способ можно применять для подключения оборудования на короткий промежуток времени;
• Чтобы заставить электромотор вращаться в обратную сторону нужно подключить пусковой конденсатор к другой обмотке;
• Подключать асинхронный электромотор следует к трехфазной сети. Если такой возможности нет, нужно купить инверторный преобразователь. Хотя такой преобразователь стоит достаточно дорого, при длительной эксплуатации он окупит себя.
• Для бытовых нужд лучше подойдёт однофазный мотор. Он дешевле в работе и способен справиться с возложенными на него обязанностями.

Источник: https://remontoni.guru/elektrika/podklyuchenie-trehfaznogo-dvigatelya-k-odnofaznoj-elektricheskoj-seti.html

Подключение трёхфазного двигателя в однофазную сеть

В статье пойдет речь о подключении трёхфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть 220 вольт.

Двигатели бывают синхронные и асинхронные. Тип и прочие параметры двигателя указываются на шильдике. Основное техническое отличие синхронного от асинхронного заключается в следующем.

Синхронный двигатель сохраняет свои обороты до последнего. То есть, когда он не справляется с нагрузкой он просто встает.

Подключение трёхфазного двигателя в трёхфазную сеть

Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети

Давайте разберемся, когда это возможно. Асинхронные трёхфазные двигатели чаще всего выпускаются на два напряжения — 220/380 вольт. Реже встречаются двигатели 220/127 и 380/660. Двигатели, которые изготовлены только на одно напряжение, теоретически могут быть переделаны посредством несложных манипуляций, но об этом речь пойдет в отдельной статье.

Здесь мы рассмотрим непосредственно подключение и теорию, почему это возможно.

Схема обмоток двигателя. Соединение обмоток двигателя

Наиболее распространенными схемами соединения обмоток трёхфазного асинхронного двигателя являются звезда и треугольник.

Звезда треугольник — что мощнее?

Этот вопрос довольно часто можно встретить в сети. На самом деле мощность одинаковая, если схема соответствует своему напряжению, но есть один нюанс. Помните, я говорил, что асинхронные двигатели теряют обороты, если перестают справляться с нагрузкой? Так вот схема соединения «звезда» подвержена этому эффекту сильнее.

Отсюда есть еще один вывод. У такой схемы меньший пусковой ток, следовательно, сниженный пусковой момент, и как вывод, такое соединение можно использовать, чтобы снизить пусковой ток и перегрузки во время запуска. В другой статье я рассмотрю ещё несколько вариантов плавного пуска. Здесь на этом останавливаться не будем.

Начало и конец обмотки

Рано или поздно, если вы работаете или собираетесь работать с двигателями, вы столкнетесь с таким понятием, как начало и конец обмотки. Открою вам маленький секрет, это абсолютно условное понятие. То есть начало может быть концом и наоборот. Запутал?  Ничего, сейчас распутаю.

Если совсем просто, то ток должен протекать по обмоткам двигателя в определенном направлении. Если одна из обмоток включена задом наперед, то возникает своеобразное магнитное короткое замыкание, то есть одна обмотка работает в обратном направлении по отношению к двум другим.

Несложно понять, что мощность такого двигателя мало того, что упадет в три раза (ведь две обмотки будут взаимоисключающими), так если такой двигатель ещё каким-то образом раскрутить, то токи магнитного короткого замыкания будут нагревать двигатель до недопустимой температуры, и он вскоре сгорит.

Таким образом получается, что выводы обмоток от которых ток протекает или к которым возвращается можно назвать хоть концами, хоть началами, главное, чтобы они были одноименными. И если мы назовем вывод с ЛЮБОЙ стороны обмотки началом, то другая сторона автоматически будет называться концом.

Абсолютно без разницы (для переменного тока), какой из выводов обмотки будет концом, а какой началом. И теперь любые обмотки в которых магнитный поток будет совпадать, должны будут маркироваться согласно нашему принятому условно направлению.

Поэтому дальше, когда я буду говорить начало обмотки или её конец, понимайте, что это лишь одноимённые концы трёх обмоток и совершенно неважно, будут это концы или начало, главное сам принцип. Начало это один вывод обмотки, а конец — другой.

Схема соединения обмоток звезда

В этом случае начала обмоток соединяются в одну точку, а на свободные концы подается напряжение.  Особенность такой схемы заключается в том, что напряжение подается как-бы на две обмотки. Посмотрите на схему.

Другими словами, возможность соединения звезда-треугольник были придуманы для того, чтобы можно было питать двигатель двумя напряжениями линейным (380 вольт) и фазным (220 вольт). Во втором случае, имеется возможность разогнать двигатель на низком значении тока, а затем переключить его в нормальный режим.

А из этого можно сделать вывод, что схема соединения выбирается не с бухты-барахты, а с того, какое напряжение мы подведем к двигателю.

Схема соединения обмоток треугольник

В такой схеме «начало» одной обмотки подключается к концу второй обмотки, следом включается третья, которая подключается к первой. Графически это похоже на треугольник. В этой схеме напряжение прикладывается непосредственно к обмотке. На рисунке показано, как будет протекать ток по обмоткам, если мы подключим только одну фазу. Теперь мы можем вернуться к главному вопросу:

Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети

Конденсаторное включение двигателя

Если вы еще не знаете, то ток в индуктивности отстает от напряжения, а в конденсаторе наоборот опережает. Именно на этом свойстве и было придумано подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети. Задача заключается в том, чтобы создать в двигателе круговое магнитное поле.

За счёт правильного подбора ёмкости конденсатора и имеющейся индуктивности двигателя задается смещение тока относительно напряжения. А магнитный поток создает именно ток.

 Поэтому для подключения трехфазного асинхронного двигателя чаще всего используется метод конденсаторного включения, который полностью рассмотрен здесь.

Включение двигателя через частотный преобразователь

Очень хороший метод, но дорогостоящий. Частотный преобразователь позволит получить полную мощность от двигателя, поскольку может получать из одной фазы все три.

В этом способе есть одна особенность: вы получаете трёхфазную сеть 220 вольт. Таким образом, если у вас двигатель 220/380 Δ/Y, то вам надо будет его соединить по схеме «треугольник».

Приятным бонусом будет то, что вы сможете регулировать обороты в широких пределах.

Что ещё надо знать про подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети

Конденсаторный метод, хоть и хорош, но имеет один недостаток. Поскольку напряжение мы получаем достигая баланса между ёмкостным и индуктивным током, это влечёт за собой определённые потери. Таким образом, теряется около 30% мощности двигателя.

Хотя можно получить и 100% и даже больше, вызвав перегрузку и добавив рабочие конденсаторы, но тогда надо будет контролировать температуру двигателя и вовремя его отключить, или сделать термореле, которое автоматически будет отключать двигатель при достижении какой-то заданной критической температуры.

Ну вот наверное и всё. На этом откланиваюсь.

С наилучшими пожеланиями, Я!

Источник: http://potomstvennyjmaster.100ms.ru/rubrik-site/sovetyi/podklyuchenie-tryokhfaznogo-dvigatelya-220v.html

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети: схемы соединения обмоток и конденсаторы, емкость, реверс

Подключение трёхфазного двигателя к однофазной цепи может потребоваться просто потому, что другого нет под рукой, или нужно сэкономить, или просто захотелось смастерить что-то своими руками из старых запасов.

Тем более асинхронники (это практически все 3-фазные электромоторы, могущие встретиться на жизненном пути Самоделкина) имеют одно очень важное конструкционное преимущество: у них нет электрических щёток — лишней расходной детали.

380в — это напряжение между фазами в трёхфазной цепи (линейное), а 220в — напряжение между фазой и нулём (фазное) в той же самой цепи.

В обычной однофазной цепи: дома, на даче или в гараже есть только два провода — ноль и фаза; сейчас в новых постройках появился защитный ноль (заземление) — провод жёлто-зелёного цвета, он подходит к «рогам» розетки, его в расчёт не принимаем, о заземлении разговор совсем другой.

Возникает вопрос о том, где взять недостающие фазы.

То, что имеется сам трёхфазный электродвигатель, ясно по умолчанию, нужно только определить схему подключения его обмоток и как подключить двигатель 380 на 220.

Для этого надо вскрыть клеммную коробку электродвигателя и если в ней только три клеммы, стало быть, обмотки статора соединены звездой и для переделки на треугольник, а когда на шильдике движка указано рабочее напряжение 380 В, то это нужно, придётся открывать заднюю крышку мотора, искать выводы обмоток, переключать их. Тут рекомендуется позвать опытного электрика.

В коробке шесть клемм, расположенных двумя рядами — по три штуки в каждом. Рассмотрим возможные варианты

1. Три клеммы ОДНОГО ряда соединены между собой — звезда.
2. МЕЖДУРЯДНОЕ соединение клемм попарно — треугольник.

Какую схему соединения обмоток выбрать

Читаем информацию о рабочем напряжении на табличке:

• 380В — только треугольник.
• 380В/220В — треугольник или звезда.
• 220/127 — только звезда. Очень редкий вариант.

Нужно иметь в виду, что при соединении треугольником на обмотку попадает напряжение в 1,7 раза больше, чем при соединении звездой, а значит и реализуемая мощность будет выше, но звезда обеспечивает плавный пуск.

Подбираем конденсатор

В цепи переменного тока — а это как раз наш случай — не стоит пользоваться полярными, имеющими плюсовой и минусовой контакты (анод и катод) конденсаторами.

Но при необходимости эту проблему обойти можно путём использования диодного моста или двух полярных конденсаторов, объединённых в один соединением одноимённых контактов, но тут опять лучше позвать опытного электрика.

Существует формула потребной ёмкости рабочего конденсатора, но рассчитав по ней, равно потребуется проверять работу устройства на практике. Если есть какие-то конденсаторы лучше сразу перейти к методу вдумчивого подбора, но именно вдумчивого, а не совсем бездумного. Конденсаторы должны быть неполярными, обладать одинаковым рабочим напряжением никак не менее 300 В, но лучше 400 В и выше.

• Рабочее напряжение конденсаторов должно быть ОДИНАКОВЫМ, иначе тот, где оно меньше, выйдет из строя.

Начните со значения 30 микрофарад (μF) на 1 киловатт паспортной мощности мотора при соединении обмоток статора звездой, при треугольнике можно пробовать с 50−70 μF.

Электродвигатель на холостом ходу (без нагрузки) должен запуститься и набрать обороты не особо нагреваясь, продолжительная работа на холостом ходу нежелательна, двигатель может сгореть.

Если холостой запуск происходит нормально, без перегрева и запаха гари, то рабочий конденсатор подобран, на нём и будет работать, подключайте нагрузку и продолжайте испытания уже в рабочем состоянии.

А если подключение электродвигателя 380 В на 220 В через конденсатор происходит сразу под серьёзной нагрузкой? Тут потребуется стартовый конденсатор, его ёмкость нужно начинать подбирать со значений в полтора раза больше, чем рабочий.

Пример: рабочий 60 μF, тогда стартовый первоначально ставим на 90 μFи, если нормального запуска нет, то добавляем ёмкость пусковой цепи конденсаторов (примерная ёмкость пусковой цепи составляет до трёх рабочей, в нашем примере до 180 μF). После выхода на рабочие обороты пусковые конденсаторы выключаются, остаётся только рабочий.

Цепи рабочего и пускового конденсаторов параллельны, в каждую можно поставить отдельный выключатель.

В бытовой сети не нужно использовать устройства мощностью более 3 квт — сработает защита или сгорит проводка.

Подсчет итоговой ёмкости

При параллельном соединении конденсаторов их ёмкости складываются, а вот при последовательном — наоборот, суммарная ёмкость будет меньше, тут равна сумма обратных значений.

Когда два одинаковых конденсатора соединяются параллельно суммарная ёмкость удваивается, а если последовательно, то уменьшается в два раза. То есть сумма ёмкости двух конденсаторов по 100 микрофарад может быть и 200 μF, и 50 μF.

Всё зависит от типа их соединения между собой.

Другой пример: суммарная ёмкость конденсаторов 60 μF и 90 μF при параллельном соединении будет 150 μF, при последовательном — 36 μF. Это можно творчески использовать при подборе из того, что есть, или при покупке подешевле.

Реверс

Для изменения направления вращения ротора нужно переключить ёмкостную цепь на другой провод или клемму коробки электродвигателя. На одну клемму подаётся фаза, на другую ноль, включение конденсаторной группы производим к третьей. Теперь при подключении второго провода конденсатора к фазе мотор крутится в одну сторону, к нулю — в другую.

Этого достаточно, чтобы разобраться в том как подключить трёхфазный двигатель на 220, но если всё получилось и вроде работает правильно крутит, не греется, не горит окончательно убедиться в правильности собранной схемы поможет нехитрая и в этом случае необязательная проверка. Во время работы с постоянной, одинаковой нагрузкой с помощью токоизмерительных клещей померьте токи в фазном, нулевом и конденсаторном проводах. В идеале они должны быть равны между собою, если и есть небольшие различия (процентов 30), то это не идеал, но всё-таки хорошо.

А исправляется различие токов просто — путём изменения ёмкости рабочего конденсатора. Нужно не делать резких движений и не сжечь обмотку, установив слишком большую ёмкость рабочего конденсатора.

Источник: https://tokar.guru/stanki-i-oborudovanie/dvigateli/shema-podklyucheniya-trehfaznogo-dvigatelya-k-odnofaznoy-seti.html

Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети

Автор: admin, 31 Мар 2013

В этой статье рассмотрим подключение трёхфазного асинхронного двигателя к однофазной сети с помощью фазосдвигающего конденсатора, а также расчёт ёмкости пускового и рабочего конденсаторов, подключение трёхфазного двигателя «звездой» и «треугольником».

 Самый простой пуск трёхфазного двигателя в однофазной цепи возможен с помощью фазосдвигающего конденсатора, включённого в третью обмотку двигателя. КПД(коэффициент полезного действия) двигателя в этом случае будет около 60% (по сравнению с трёхфазным включением).

При пуске более мощных двигателей нужно использовать ещё и пусковой конденсатор, необходимый для разгона двигателя.

Схема включения двигателя в однофазную сеть

Подключение трёхфазного двигателя

В схеме обозначено:

• FU1, FU2 — предохранители.
• S1 — двухполюсный выключатель.
• S2 — переключатель направления движения вала двигателя (реверс).
• S3 — кнопка подключения пускового конденсатора (разгон двигателя).
• Сп — пусковой конденсатор.
• Ср — рабочий конденсатор.
• R1 — разрядный резистор.
• М — электродвигатель.

После включения выключателя S1 необходимо сразу нажать кнопку S3, после разгона двигателя (2-3 сек) кнопку отпустить.

Расчёт элементов схемы включения двигателя

Ёмкость рабочего конденсатора для данной схемы (соединение обмоток электродвигателя «треугольником») рассчитывается по следующей формуле:

Ср = 4800*I/U,  где

Ср — ёмкость рабочего конденсатора в мкФ;
I — ток электродвигателя, А;
U — сетевое напряжение(220 В).

При соединении обмоток электродвигателя «звездой» ёмкость рабочего конденсатора определяется по формуле:

Ср = 2800*I/U , обозначения те же.

Если неизвестен ток электродвигателя, но известна мощность, то ток можно рассчитать по формуле:

I = P/(√3*U*ɳ*cosφ) , где

P — мощность электродвигателя, Вт;
ɳ — КПД электродвигателя;
cosφ — коэффициент мощности.

I = P/(0,83*U).

Ёмкость пускового конденсатора должна быть в 2-3 раза больше ёмкости рабочего.

Нужную ёмкость конденсатора можно собрать из нескольких, имеющихся в наличии конденсаторов, как это сделать описано здесь. Лучше всего применять металлобумажные или плёночные конденсаторы. Рабочее напряжение конденсаторов не ниже 300В.

  В некоторых статьях предлагают использовать электролитические конденсаторы, соединив пару конденсаторов минусовыми выводами и зашунтировав их диодами.

Я не рекомендую этого делать, так как при выходе из строя диода (при его электрическом пробое), через электролитический конденсатор потечёт переменный ток и он скорее всего взорвётся из-за нагрева.

Все выключатели и предохранители должны выдерживать рабочий ток электродвигателя.

Советы: лучше всего использовать соединение «треугольником», при соединении обмоток «звездой» значительная часть мощности двигателя теряется.

На шильдике двигателя указывается схема соединения обмоток, возможность её изменения и  рабочее напряжение обмоток. Например:  ∆/Ү  220/380 обозначает, что обмотки электродвигателя могут быть подсоединены либо «треугольником» на 220 В, либо «звездой» на напряжение 380В.

Обозначение Ү  380 — говорит о том, что обмотки подсоединены по схеме «звезда» и рассчитаны на 380 В и в распредкоробку двигателя выведено всего три провода. Тут придётся подключать по схеме «звезда», потеряв мощность.

Можно конечно залезть внутрь двигателя и вывести недостающие концы в распредкоробку, но это работа уже для специалиста.

Ёмкость рабочего конденсатора (в мкФ) можно приблизительно рассчитать умножив мощность двигателя (в кВт) на 100. Ёмкость пускового конденсатора можно уменьшить, подобрав экспериментальным путём.

Если вам помогла эта статья, то вы можете поделиться ей со своими друзьями, нажав кнопки социальных сетей, расположенные ниже.

Источник: https://elektricvdome.ru/podklyuchenie-tryokhfaznogo-dvigatelya/