Здравствуйте. Информацию по этой теме трудно не найти, но я постараюсь сделать данную статью наиболее полной. Речь пойдет о такой теме, как схема подключения трехфазного двигателя на 220 вольт и схема подключения трехфазного двигателя на 380 вольт.

Для начала немного разберемся, что такое три фазы и для чего они нужны. В обычной жизни три фазы нужны только для того, чтобы не прокладывать по квартире или по дому провода большого сечения. Но когда речь идет о двигателях, то здесь три фазы нужны для создания кругового магнитного поля и как результат, более высокого КПД. синхронные и асинхронные. Если очень грубо, то синхронные двигатели имеют большой пусковой момент и возможность плавной регулировки оборотов, но более сложные в изготовлении. Там, где эти характеристики не нужны, получили распространение асинхронные двигатели. Нижеизложенный материал подходит для обоих типов двигателей, но в бóльшей степени относится к асинхронным.

Что нужно знать о двигателе? На всех моторах есть шильдики с информацией, где указаны основные характеристики двигателя. Как правило, двигатели выпускаются сразу на два напряжения. Хотя если у вас двигатель на одно напряжение, то при сильном желании его можно переделать на два. Это возможно из-за конструктивной особенности. Все асинхронные двигатели имеют минимум три обмотки. Начала и концы этих обмоток выводятся в коробку БРНО (блок расключения (или распределения) начал обмоток) и в неё же, как правило, вкладывается паспорт двигателя:

Если двигатель на два напряжения, то в БРНО будет шесть выводов. Если двигатель на одно напряжение, то вывода будет три, а остальные выводы расключены и находятся внутри двигателя. Как их оттуда «достать» в этой статье мы рассматривать не будем.

Итак, какие двигатели нам подойдут. Для включения трёхфазного двигателя на 220 вольт подойдут только те, где есть напряжение 220 вольт, а именно 127/220 или 220/380 вольт. Как я уже говорил, двигатель имеет три независимых обмотки и в зависимости от схемы соединения они способны работать на двух напряжениях. Схемы эти называются «треугольник» и «звезда»:

Думаю, даже не нужно объяснять, почему они так называются. Нужно обратить внимание, что у обмоток есть начало и конец и это не просто слова. Если, к примеру, лампочке неважно, куда подключить фазу, а куда ноль, то в двигателе при неправильном подключении возникнет «короткое замыкание» магнитного потока. Сразу двигатель не сгорит, но как минимум не будет вращаться, как максимум потеряет 33% своей мощности, начнёт сильно греться и, в итоге, сгорит. В то же время, нет чёткого определения, что «вот это начало», а «вот это конец». Тут речь идет скорее об однонаправленности обмоток. Дам небольшой пример.

Представим, что у нас есть три трубки в некоем сосуде. Примем за начала этих трубок обозначения с заглавными буквами (A1, B1, C1), а за концы со строчными (a1, b1, c1) Теперь, если мы подадим воду в начала трубок, то вода закрутится по часовой стрелке, а если в концы трубок, то против часовой. Ключевое слово здесь «примем». То есть, от того назовём мы три однонаправленных вывода обмотки началом или концом меняется только направление вращения.

А вот такая картина будет, если мы перепутаем начало и конец одной из обмоток, а точнее не начало и конец, а направление обмотки. Эта обмотка начнёт работать «против течения». В итоге, неважно, какой именно вывод мы называем началом, а какой концом, важно, чтобы при подаче фаз на концы или начала обмоток не произошло замыкания магнитных потоков, создаваемых обмотками, то есть, совпало направление обмоток, или ещё точнее, направление магнитных потоков, которые создают обмотки.

В идеале, для трёхфазного двигателя желательно использовать три фазы, потому что конденсаторное включение в однофазную сеть даёт потерю мощности порядка 30%.

Ну, а теперь непосредственно к практике. Смотрим на шильдик двигателя. Если напряжение на двигателе 127/220 вольт, то схема соединения будет «звезда», если 220/380 – «треугольник». Если напряжения другие, например, 380/660, то для включения двигателя в сеть 220 вольт такой двигатель не подойдет. Точнее, двигатель напряжением 380/660 можно включить, но потери мощности здесь уже будут более 70%. Как правило, на внутренней стороне крышки коробки БРНО указано, как надо соединить выводы двигателя, чтобы получить нужную схему. Посмотрите ещё раз внимательно на схему соединения:

Что мы здесь видим: при включении треугольником напряжение 220 вольт подаётся на одну обмотку, а при включении звездой — 380 вольт подаётся на две последовательно соединённых обмотки, что в результате даёт те же 220 вольт на одну обмотку. Именно за счёт этого и появляется возможность использовать для одного двигателя сразу два напряжения.

Существует два метода включения трехфазного двигателя в однофазную сеть.

1. Использовать частотный преобразователь, который преобразует одну фазу 220 вольт в три фазы 220 вольт (в этой статье мы рассматривать такой метод не будем)
2. Использовать конденсаторы (этот метод мы и рассмотрим более подробно).

Для этого нам потребуются конденсаторы, но не абы какие, а для и номиналом не менее 300, а лучше 350 вольт и выше. Схема очень простая.

А это более наглядная картинка:

Как правило, используется два конденсатора (или два набора конденсаторов), которые условно называются пусковые и рабочие. Пусковой конденсатор используется только для старта и разгона двигателя, а рабочий включен постоянно и служит для формирования кругового магнитного поля. Для того, чтобы рассчитать ёмкость конденсатора применяются две формулы:

Ток для расчёта мы возьмём с шильдика двигателя:

Здесь, на шильдике мы видим через дробь несколько окошек: треугольник/звезда, 220/380V и 2,0/1,16А. То есть, если мы соединяем обмотки по схеме треугольник (первое значение дроби), то рабочее напряжение двигателя будет 220 вольт и ток 2,0 ампера. Осталось подставить в формулу:

Ёмкость пусковых конденсаторов, как правило, берётся в 2-3 раза больше, здесь всё зависит от того, какая нагрузка находится на двигателе – чем больше нагрузка, тем больше нужно брать пусковых конденсаторов, чтобы двигатель запустился. Иногда для запуска хватает и рабочих конденсаторов, но это обычно случается, когда нагрузка на валу двигателя мала.

Чаще всего, на пусковые конденсаторы ставят кнопку, которую нажимают в момент запуска, а после того, как двигатель набирает обороты, отпускают. Наиболее продвинутые мастера ставят полуавтоматические системы запуска на основе реле тока или таймера.

Есть ещё один способ определения ёмкости, чтобы получилась схема включения трёхфазного двигателя на 220 вольт. Для этого потребуется два вольтметра. Как вы помните, из , сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Сопротивление двигателя можно считать константой, следовательно, если мы создадим равные напряжения на обмотках двигателя, то автоматически получим требуемое круговое поле. Схема выглядит так:

Суть метода, как я уже говорил, заключается в том, чтобы показания вольтметра V1 и вольтметра V2 были одинаковые. Добиваются равенства показаний изменением номинала ёмкости «C раб »

Подключение трехфазного двигателя на 380 вольт

Здесь вообще нет ничего сложного. Есть три фазы, есть три вывода двигателя и рубильник. Нулевую точку (где соединяются три обмотки, началами или концами – как я уже говорил выше, абсолютно неважно, как мы назовём выводы обмоток) при схеме соединения обмоток звездой, подключать к нулевому проводу не надо. То есть, для включения трехфазного двигателя в трехфазную сеть 380 вольт (если двигатель 220/380) нужно соединить обмотки по схеме звезда, и подать на двигатель только три провода с тремя фазами. А если двигатель 380/660 вольт, то схема соединения обмоток будет треугольник, ну а там точно нулевой провод некуда подключать.

Смена направления вращения вала трехфазного двигателя

Независимо от того, будет это конденсаторная схема включения или полноценная трехфазная, для смены вращения вала нужно поменять местами две любые обмотки. Другими словами поменять местами два любых провода.

На чём хочется остановиться более подробно. Когда мы считали ёмкость рабочего конденсатора, то мы использовали номинальный ток двигателя. Проще говоря, такой ток в двигателе будет только тогда, когда он будет полностью нагружен. Чем меньше нагружен двигатель, тем меньше будет ток, поэтому ёмкость рабочего конденсатора, полученная по этой формуле будет МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНОЙ ёмкостью для данного двигателя. Чем плохо использовать максимальную емкость для недогруженного двигателя – это вызывает повышенный нагрев обмоток. В общем, чем-то приходится жертвовать: маленькая ёмкость не даёт двигателю набрать полную мощность, большая ёмкость при недогрузке вызывает повышенный нагрев. Обычно в этом случае я предлагаю такой выход – сделать рабочие конденсаторы из четырёх одинаковых конденсаторов с переключателем или набором переключателей (что будет доступнее). Допустим, мы посчитали ёмкость 40 мкФ. Значит, для работы нам надо использовать 4 конденсатора по 10 мкФ (или три конденсатора 10, 10 и 20 мкФ) и в зависимости от нагрузки использовать 10, 20, 30 или 40 мкФ.

Ещё один момент по пусковым конденсаторам. Конденсаторы для переменного напряжения стоят гораздо дороже конденсаторов для постоянного. для постоянного напряжения в сетях с переменным, крайне не рекомендуется по причине того, что конденсаторы взрываются. Однако, для двигателей существует специальная серия конденсаторов Starter, предназначенная именно для работы, как пусковые. Использовать конденсаторы серии Starter в качестве рабочих тоже запрещено.

И в завершение нужно отметить такой момент – добиваться идеальных значений нет смысла, поскольку это возможно только, если нагрузка будет стабильной, например, если двигатель будет использоваться в качестве вытяжки. Погрешность в 30-40% это нормально. Другими словами, конденсаторы надо подбирать так, чтобы был запас по мощности в 30-40%.

Массовым применением зарекомендовали себя асинхронные трёхфазные электродвигатели переменного тока 380 вольт. Благодаря надёжной работе и минимальным требованиям по техническому обслуживанию двигатели нашли применение в быту при изменении стандартной схемы включения. Осуществить подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети могут только те, кто в совершенстве владеет знаниями в области электротехники и электромеханики.

Асинхронные трёхфазные двигатели

Асинхронные электродвигатели механически состоят из двух частей: статора и ротора. Статор является неподвижной частью, которая состоит из сердечника набранного из электротехнической стали, обладающей высокими магнитными свойствами.

Сердечник набирается из отдельных листов для предотвращения возникновения вихревых токов Фуко, которые могут возникнуть в переменном магнитном поле проводника.

Каждая из пластин отдельно изолируется специальным лаком. Пазы сердечника оснащаются медным эмалированным проводом, состоящим из трёх обмоток, которые располагаются, одна от другой с угловым расстоянием равным 120 градусов.

Свободно вращающая подвижная часть, называемая, ротор помещается внутрь сердечника на расстояние друг от друга не менее 0,5 мм до 3 мм.

Стандартное подключение

Подключение трёхфазного двигателя к трёхфазной сети осуществляется по схеме соединения типа «Звезда». При таком соединении к каждой из фаз по отдельности приложено напряжение 220 В относительно центральной общей точки «Нуля», а между каждой из фаз величина линейного напряжения составит 380 В.

Преимущество такого способа подключения:

• Малые пусковые токи.
• Мягкий старт.

Второй способ подключения «Треугольник». Соединение обмоток подключено последовательно, по кругу. Начало первой обмотки (А) соединяют с концом третьей ©, а конец первой (А) соединён с началом второй (В), конец второй обмотки (В) соединён с началом третьей ©. Основным недостатком такого подключения в трёхфазной сети 380 В, является:

• Повышенный пусковой ток превышающий номинальный в 7-8 раз, вызывающий аварийную перегрузку сети.
• Повышенный протекающий ток в рабочем состоянии.

При подключении треугольником мощность электродвигателя становится выше, чем при соединении звездой. В автоматизированных системах запуск и разгон двигателя проводят в режиме звезды, доводя скорость до номинальных оборотов, после чего производится автопереход в режим треугольника.

Нестандартная схема

Подключить трехфазный двигатель на 220 вольт можно путём внесения изменений в стандартную схему включения, что уменьшит его паспортную мощность на 30%. Подключение электродвигателя 380 В на 220 В через конденсатор существенно отразится на его характеристиках при практическом применении конденсаторов, увеличивая ёмкостный сдвиг фаз, при простой реализации и меньших потерях.

Для сдвига фазы конденсатор можно подключить параллельно к одной из трёх фаз двигателя. Включение обмоток по схеме треугольника выдаёт полезной мощности больше, чем включение «Звезда» . Для более мощных двигателей схема подключения трёхфазного электродвигателя на 220 В предусматривает применение в своих цепях пускового конденсатора, включенного на короткий срок действия. После старта и набора оборотов пусковой конденсатор отключается, а рабочий остаётся подключенным.

Пусковой конденсатор в схеме подключен параллельно основному. Запустить электродвигатель можно при помощи пусковой кнопки. Ёмкость пускового конденсатора в 2-3 раза выше, чем у рабочего и заряд на нём может оставаться длительное время. В целях безопасности в схему вводят резисторы с сопротивлением порядка 300 кОм и не выше 1 МОм, мощностью 2-3 Вт, необходимые для разряда конденсаторов.

Асинхронный двигатель при подключении на 220 В требует необходимой точности с подбором ёмкостей пускового и основного конденсатора, обеспечивающие его уверенный запуск и надёжную работу. При недостаточной ёмкости мощность электродвигателя будет недостаточной, что отразится на качестве его работы, а при избыточной возрастают протекающие через обмотки токи, вызывающие перегрев обмоток, создавая межвитковое замыкание и выходом из строя электродвигателя.

Как подобрать ёмкости конденсаторов

Чтобы не вдаваться в подробности инженерного расчёта, используя громоздкие формулы, можно использовать простой и понятный расчёт ёмкости конденсатора, исходя из условия, что на каждые 100 Вт принимается 7 мкф. Если двигатель имеет мощность 1 киловатт (1000 Вт), то рассчитывается 7 умноженное на 10, в итоге получается 70 мкф.

Полученная ёмкость при расчёте не всегда может совпадать с табличными значениями выпускаемых конденсаторов. Для получения необходимой ёмкости нужно соединить конденсаторы параллельно между собой для суммарного значения расчётной ёмкости. Пусковые конденсаторы имеют сокращённое время работы только при пуске, что даёт возможность использования недорогих ёмкостей, специально предназначенных для этих целей.

Если запуск двигателя производится без нагрузки, то необходимость в пусковом конденсаторе отпадает. При использовании нагрузки требуется в обязательном порядке использовать пусковой конденсатор.

Использовать можно плёночные конденсаторы или металлобумажные (МБГО, МБГЧ, К78−17, К75−12, БГТ и другие). Запас допустимого напряжения должен на 30% превышать напряжение питающей сети, что отражено на корпусе конденсатора.

Подключение электродвигателя 380 В на 220 В через конденсатор позволяет также изменить направление вращения электродвигателя.

Реверсное переключение можно производить при помощи магнитного пускателя. Необходимо на одну из обмоток (А) подать питание 220 В (фаза и ноль), а две другие обмотки (В и С), соединённых последовательно, подключить параллельно обмотке (А). К средней точке между обмотками (В и С) включают вывод конденсатора, а другой его вывод подключен либо к нолю, либо к фазе, что меняет направление вращения асинхронного электродвигателя.

Двигатели с тремя фазами необходимы для различных самоделок: циркулярок, деревообрабатывающих, заточных и сверлильных станков. Проблемы с ним могут возникнуть, если сеть однофазная. В таком случае, существует несколько способов подключения двигателя к сети.

Способ 1. Подключение третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор

Среди различных способов запуска трехфазных двигателей в однофазных сетях, самый простой и эффективный - с подключением третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор. Учитывая, что конденсатор сдвигает фазу третьей обмотки на 90°С, а между первой и второй фазами сдвиг незначителен, электромотор теряет мощность примерно на 40…50% при включении обмоток по схеме треугольника.

Чтобы электромотор с конденсаторным пуском работал нормально, емкость конденсатора должна меняться в зависимости от числа оборотов. На практике это условие выполнить трудно, двигателем обычно управляют двухступенчато: сначала включают с пусковым конденсатором (ввиду больших пусковых токов), а после разгона его отсоединяют, оставляя только рабочий (рис.1).

При нажатии па кнопку SB1 (можно использовать кнопку от стиральной машины - пускатель ПНВС-10 УХЛ2) электродвигатель М начинает разгоняться, а когда он наберет обороты, кнопку отпускают. SB1.2 размыкается, a SB1.1 и SB1.3 остаются замкнутыми. Их размыкают для остановки электродвигателя. Если SB 1.2 в кнопке не отходит, под него следует подложить шайбу так, чтобы он отходил. При соединении обмоток двигателя по схеме «треугольник» емкость рабочего конденсатора С2 определяется по формуле:

С2=4800 I/U
где I -ток, потребляемый мотором, А;
U - напряжение сети, В.
Ток, потребляемый электродвигателем, можно измерить амперметром или же рассчитать по формуле:

где Р - мощность двигателя, Вт;
U - напряжение сети, В;
n- КПД;
cosψ - коэффициент мощности. Емкость пускового конденсатора С1 выбирают в 2…2,5 раза больше рабочего при большой нагрузке на вал, а их допустимые напряжения должны превышать в 1,5 раза напряжение сети. Лучше всего применять конденсаторы марки МГБО, МБГП, МБГЧ с рабочим на­пряжением 500 В и выше. Пусковые конденсаторы необходимо зашунтировать резистором R1 сопротивлением 200…500 кОм, через который «стекает» оставшийся электрический заряд.

Реверсирование электромотора осуществляется путем переключения фазы на его обмотке тумблером SA1 (рис. 1) типа ТВ1…4 и т.п.

При работе в режиме холостого хода по питаемой через конденсаторы обмотке протекает ток, па 20…40% превышающий поминальный. Поэтому если электромотор будет часто использоваться в недогруженном режиме или вхолостую, емкость конденсатора С2 следует уменьшить. Например, для включения двигателя мощностью 1,5 кВт можно использовать в качестве рабочего конденсатор емкостью 100 мкФ, пускового - 60 мкФ. Значения емкостей рабочих и пусковых конденсаторов в зависимости от мощности двигателя приведены в таблице.

Способ 2. Запуск двигателя с использованием оксидных конденсаторов

Если нет возможности приобрести бумажные конденсаторы, можно использовать оксидные (электролитические) в качестве пусковых» На рис.2 приведена схема замены бумажных конденсаторов на электролитические. Положительная полуволна переменного тока проходит через цепочку VD1C1, а отрицательная - через VD2C2, поэтому электролиты можно использовать с меньшим допустимым напряжением, чем для обычных бумажных конденсаторов. Так, если для бумажных конденсаторов необходимо напряжение 400 В и выше, то для электролита достаточно 300…350 В, потому что он пропускает только одну полуволну переменного тока, и следовательно, к нему прикладывается лишь половина действующего напряжения, а для надежности он должен выдержать амплитудное напряжение однофазной сети, т.е. примерно 300 В. Их расчет аналогичен расчету бумажных.

Схема включения такого двигателя с помощью электролитических конденсаторов приведена на рис.3. Подобрать нужное значение емкости бумажных и оксидных конденсаторов проще всего измерив, ток в точках а, в, с - токи должны быть равны при оптимальной нагрузке на вал двигателя. Диоды VD1, VD2 выбираются с обратным напряжением не менее 300 В и 1пр. мах=10А. При большей мощности двигателя диоды устанавливаются на теплоотводы по два в плече, иначе может произойти пробой диодов и через оксидный конденсатор потечет переменный ток, в результате чего спустя некоторое время электролит может нагреться и разорваться. Электролитические конденсаторы в качестве рабочих применять нежелательно, поскольку длительное протекание через них больших токов приводит к их разогреванию и взрыву. Их лучше всего использовать в качестве пусковых.

Способ 3. Подключение пусковых конденсаторов с помощью токового реле

Если трехфазный электродвигатель используется при динамических (больших) нагрузках на вал, можно использовать схему подключения пусковых конденсаторов с помощью токового реле, которое позволяет в момент больших нагрузок на вал автоматически подключать и отключать пусковые конденсаторы (рис.3).

При подключении обмоток по схеме, приведенной на рис.4, мощность электродвигателя составляет 75% от номинальной мощности в трехфазном режиме, т.е. потери составляют примерно 25%, поскольку обмотки А и В включены противофазно на полное напряжение 220 В, а напряжение вращения определяется включением обмотки С. Фазирование обмоток показано точками.

Способ 4. Резисторно-индуктивноемкостные преобразователи сети

Более практичны и удобны в работе с такими двигателями резисторно-индуктивноемкостные преобразователи сети с одной фазой 220 В в трехфазную, с токами в фазах до 4А и сдвигом напряжений в фазах около 120°. Такие устройства универсальны, монтируются в жес­тяном корпусе и позволяют под­ключать трехфазные электродвигатели мощностью до 2,5 кВт в однофазную сеть 220 В практически без потери мощности.

В преобразователе используется дроссель с воздушным зазором. Устройство дросселя показано на рис.6. При правильном подборе R, С и соотношения витков в секциях обмотки дросселя такой преобразователь обеспечивает нормальную длительную работу электродвигателей независимо от их характеристик и степени нагрузки на вал. Вместо индуктивности дано индуктивное сопротивление XL, так как его проще измерить: обмотка дросселя крайними выводами через амперметр подключается к напряжению 100…220 В частотой 50 Гц параллельно с вольтметром. Индуктивное сопротивление (активным можно пренебречь) практически определяется как отношение напряжения в вольтах к току в амперах XL=U/J.

Конденсатор С1 должен выдержи­вать напряжение не менее 250 В, С2 - не менее 350 В. Если использовать конденсаторы КБГ, МБГ-4, то напряжение соответствует номиналу, указанному на маркировке, а конденсаторы МБГП, МБГО при включении в цепь переменного тока должны иметь примерно двукратный запас по напряжению. Резистор R1 должен быть рассчитан на ток до ЗА, т.е. на мощность около 700 Вт (наматывается никелево-хромовой проволокой диаметром 1,3…1,5 мм на фарфоровой трубке с передвигающейся скобой, позволяющей получать нужное сопротивление для разных мощностей двигателя). Резистор должен быть защищен от перегрева, огражден от других элементов, токоведущих частей, от прикосновения людей. Металлическое шасси корпуса необходимо заземлить.

Сечение магнитопровода дросселя S=16…18cm2, диаметр провода d=l,3…1,5 мм, общее число витков W=600…700. Форма магнитопровода и марка стали - любые, главное - предусмотреть воздушный зазор (а следовательно, возможность менять индуктивное сопротивление), которое устанавливается винтами (рис.6). Для устранения сильного дребезжания дросселя между Ш-об-разными половинами магнитопровода прокладывается деревянный брусок и зажимается винтами. В качестве дросселя подходят силовые трансформаторы от ламповых цветных телевизоров мощностью 270…450 Вт. Вся обмотка дросселя выполняется в виде одной катушки с тремя секциями и четырьмя выводами. Если использовать сердечник с постоянным воздушным зазором, придется изготовить пробную катушку без промежуточных отводов, собрать дроссель с примерным зазором, включить в сеть и измерить XL. Затем для подгонки полученного значения к требуемому. XL нужно отмотать или домотать несколько витков. Выяснив необходимое число витков, мотают необходимую катушку, разделив каркас на секции в отношении W1:W2:W3=1:1:2. Так, если общее число витков равно 600, то Wl =W2= 150, a W3=300. Чтобы увеличить выходную мощность преобразователя и избежать при этом несимметрии напряжений, нужно изменить значения XL, Rl, Cl, С2, которые рассчитываются из тех соображений, что токи в фазах А, В и С должны быть равны при номинальной нагрузке на вал двигателя. В режимах недогрузки двигателя несимметрия напряжений фаз не опасна, если наибольший из токов фаз не превышает номинальный ток двигателя. Пересчет параметров преобразователя на другую мощность производится по формулам:

С1=80Р;
С2=40Р;
Rl = 140/P;
XL = 110/P,
W=600/ Р,
S=16P,
d=1,4P;

где P - мощность преобразователя в киловаттах, в то время как паспортная мощность двигателя - это его мощность на валу. Если коэффициент полезного действия двигателя неизвестен, его можно брать в среднем 75…80%.

Как известно, для запуска трехфазного электродвигателя (ЭД) с короткозамкнутым ротором от однофазной сети наиболее часто в качестве фазосдвигающего элемента применяют конденсатор. При этом емкость пускового конденсатора должна быть в несколько раз больше емкости рабочей конденсатора. Для ЭД чаще всего применяемых в домашнем хозяйства (0,5...3 кВт), стоимость пусковых конденсаторов соизмерима со стоимость к электродвигателя. Поэтому желательно избежать применения дорогостоящих пусковых конденсаторов, работающих лишь кратковременно. В тожe время применение рабочих, постоянно включенных фазосдвигающих конденсоторов можно считать целесообразным, так как они позволяют загрузить двигатель на75...85% его мощности при 3-фазном включении (безконденсаторов его мощность снижается примерно на 50%).

Вращающий момент, вполне достаточный для запуска указанных ЭД от однофазной сети 220 В/50 Гц, можно получить за счет сдвига токов по фазе в фазных обмотках ЭД, применив для этого двунаправленные электронные ключи, включение которых осуществляется в определенное время.

Исходя из этого, для пуска 3-фазных ЭД от однофазной сети автором были разработаны и отлажены две простые схемы. Обе схемы опробованы на ЭД мощностью 0,5...2,2 кВт и показали очень хорошие результаты (время пуска не намного больше, чем в трехфазном режиме). В схемах применяются симисторы, управляемые импульсами разной полярности, и симметричный динистор, который формирует управляющие сигналы в течение каждого полупериода питающего напряжения.

Первая схема (рис.1) предназначена для пуска ЭД с номинальной частотой вращения, равной или меньше 1500 об/мин, обмотки которых соединены в треугольник. За основу этой схемы была взята схема , которая упрощена до предела. В этой схеме электронный ключ (симистор VS1) обеспечивает сдвиг тока в обмотке «С» на некоторый угол (50...70°), что обеспечивает достаточный вращающий момент.

Фазосдвигающим устройством является RC-цепочка. Изменяя сопротивление R2, получают на конденсаторе С напряжение, сдвинутое относительно питающего напряжения на некоторый угол. В качестве ключевого элемента в схеме применен симметричный динистор VS2. В момент, когда напряжение на конденсаторе достигнет напряжения переключения динистора, он подключит заряженный конденсатор к управляющему выводу симистора VS1 i включит этот двунаправленный силовой ключ.

Вторая схема (рис.2) предназначена для пускс ЭД с номинальной частотой вращения равной 3000 об/мин, а также для электродвигателей, работающих на механизмы с большим моментом сопротивле ния при пуске. В этих случаях требуется значительно больший пусковой момент. Поэтому была применена схема соединения обмоток ЭД «разомкнутая звезда (, рис. 14,в), которая обеспечивает максимальный пусковой момент. В указанной схеме фазосдвигающие конденсаторы заменены двумя электронными ключами Один ключ включен последовательно с обмоткой фазы «А» и создает в ней «индуктивный» (отстающий)

сдвиг тока, второй - включен параллельно обмотке фазы «В» и создает в ней «емкостной» (опережающий) сдвиг тока. Здесь учитывается то, что сами обмотки ЭД смещены в пространстве на 120 электрических градусов одна относительно другой.

Наладка заключается в подборе оптимального угла сдвига токов в фазных обмотках, при котором происходит надежный запуск ЭД. Это можно сделать без применения специальных приборов. Выполняется она следующим образом.

Подача напряжения на ЭД осуществляется пускателем нажимного «ручного» типа ПНВС-10, через средний полюс которого подключается фазосдвигающая цепочка. Контакты среднего полюса замкнуты только при нажатой кнопке «Пуск».

Нажав кнопку «Пуск», путем вращения движка подстроечного сопротивления R2 подбирают необходимый пусковой момент. Так поступают при наладке схемы, показанной на рис.2.

При наладке схемы рис.1 из-за прохождения больших пусковых токов некоторое время (до разворота) ЭД сильно гудит и вибрирует. В этом случае лучше изменять величину R2 ступенями при снятом напряжении, а затем, путем кратковременной подачи напряжения, проверять, как происходит запуск ЭД. Если при этом угол сдвига напряжения далек от оптимального, то ЭД гудит и вибрирует очень сильно. По мере приближения к оптимальному углу двигатель «пытается» вращаться в ту или другую сторону, а при оптимальном запускается достаточно хорошо.

Автор производил отладку схемы, показанной на рис.1, на ЭД 0,75 кВт 1500 об/мин и 2,2 кВт 1500 об/мин, а схемы, показанной на рис.2, на ЭД 2,2 кВт 3000 об/мин.

При этом опытным путем установлено, что подобрать значения R и С фазовращающей цепочки, соответствующие оптимальному углу, можно предварительно. Для этого нужно последовательно с ключом (симистором) соединить лампу накаливания 60 Вт и включить их в сеть ~220 В. Изменяя величину R, надо установить напряжение на лампе 1 70 В (для схемы рис.1 ) и 1 00 В (для схемы рис.2). Эти напряжения замерялись стрелочным прибором магнитоэлектрической системы, хотя форма напряжения на нагрузке не синусоидальная.

Необходимо отметить, что добиться оптимальных углов сдвига токов можно при различных сочетаниях значений R и С фазосдвигающей цепочки, т.е. изменив номинал емкости конденсатора, придется подобрать и соответствующее ему значение сопротивления.

Детали

Эксперименты проводились с симисторами ТС-2-10 и ТС-2-25 без радиаторов. В этой схеме они работали очень хорошо. Можно применить и другие симисторы с двухполярным управлением на соответствующие рабочие токи и класса напряжения не ниже 7. При использовании импортных симисторов в пластмассовом корпусе их следует установить на радиаторы.

Симметричный динистор DB3 можно заменить отечественным КР1125. У него немного меньше напряжение переключения. Возможно, это и лучше, но этот динистор очень сложно найти в продаже.

Конденсаторы С любые неполярные, рассчитанные на рабочее напряжение не менее 50 В (лучше - 100 В). Можно применить также два полярных конденсатора, включенных последовательно-встречно (в схеме рис.2 их номинал должен быть 3,3 мкФ каждый).

Внешний вид электропривода измельчителя травы с описанной схемой запуска и ЭД 2,2 кВт 3000 об/мин показан на фото 1.

В. В. Бурлоко, г. Мориуполь

Литература

1. // Сигнал. - 1999. - №4.

2. С.П. Фурсов Использование трехфазных

электродвигателей в быту. - Кишинев: Картя

молдовенскэ, 1976.

Из всех видов электропривода наибольшее распространение получили . Они неприхотливы в обслуживании, нет щеточно-коллекторного узла. Если их не перегружать, не мочить и периодически обслуживать или менять подшипники, то он прослужит почти вечность. Но есть одна проблема - большинство асинхронных двигателей, которые вы можете купить на ближайшей барахолке, трёхфазные, так как предназначены для использования на производстве. Несмотря на тенденцию к переходу на трёхфазное электроснабжение в нашей стране, подавляющее большинство домов до сих пор с однофазным вводом. Поэтому давайте разбираться, как выполнить подключение трехфазного двигателя к однофазной и трехфазной сети.

Что такое звезда и треугольник у электродвигателя

Для начала давайте разберемся, какими бывают схемы подключения обмоток. Известно, что у односкоростного трёхфазного асинхронного электродвигателя есть три обмотки. Они соединяются двумя способами, по схемам:

• звезда;
• треугольник.

Такие способы соединения характерны для любых видов трёхфазной нагрузки, а не только для электродвигателей. Ниже изображено, как они выглядят на схеме:

Питающие провода подключаются к клеммной колодке, которая расположена в специальной коробке. Её называют брно или борно. В неё выведены провода от обмоток и закреплены на клеммниках. Сама коробка снимается с корпуса электродвигателя, как и клеммники, расположенные в ней.

В зависимости от конструкции двигателя в брно может быть 3 провода, а может быть и 6 проводов. Если там 3 провода - то обмотки уже соединены по схеме звезды или треугольника и, при необходимости, перекоммутировать их быстро не получится, для этого нужно вскрывать корпус, искать место соединения, разъединять его и делать отводы.

Если в брно 6 проводов, что встречается чаще, то вы можете в зависимости от характеристик двигателя и напряжения питающей сети (об этом читайте далее) соединить обмотки так, как посчитаете нужным. Ниже вы видите брно и клеммники, которые в него устанавливаются. Для 3-проводного варианта в клеммнике будет 3 шпильки, а для 6-проводного - 6 шпилек.

К шпилькам начала и концы обмоток подключаются не просто «как попало» или «как удобно», а в строго определенном порядке, таким образом, чтобы одним набором перемычек вы могли соединить и треугольник, и звезду. То есть начало первой обмотки над концом третьей, начало второй концом первой и начало третьей над концом второй.

Таким образом, если вы установите перемычки на нижние контакты клеммника в линию - получаете соединение обмоток звездой, а установив три перемычки вертикально параллельно друг другу - соединение треугольником. На двигателях «в заводской комплектации» в качестве перемычек используются медные шинки, что удобно использовать для подключения - не нужно гнуть проволочки.

Кстати, на крышках брна электродвигателя часто наносят соответствие расположения перемычек этим схемам.

Подключение к трёхфазной сети

Теперь, когда мы разобрались как подключаются обмотки, давайте разберемся как они подключаются к сети.

Двигатели с 6 проводами позволяют переключать обмотки для разных питающих напряжений. Так получили распространение электродвигатели с питающими напряжениями:

• 380/220;
• 660/380;
• 220/127.

Причем большее напряжение для схемы подключения звездой, а меньшее - для треугольника.

Дело в том, не всегда трёхфазная сеть имеет привычное напряжение в 380В. Например, на кораблях встречается сеть с изолированной нейтралью (без нуля) на 220В, да и в старых советских постройках первой половины прошлого века и сейчас иногда встречается сеть 127/220В. В то время как сеть с линейным напряжением 660В встречается редко, чаще на производстве.

Об отличиях фазного и линейного напряжения вы можете прочитать в соответствующей статье на нашем сайте: .

Итак, если вам нужно подключить трехфазный электродвигатель к сети 380/220В, осмотрите его шильдик и найдите питающее напряжение.

Электродвигатели на шильдике которых указано 380/220 можно подключить только звездой к нашим сетям. Если вместо 380/220 написано 660/380 - подключайте обмотки треугольником. Если вам не повезло и у вас старый двигатель 220/127 - здесь нужен либо понижающий трансформатор, либо однофазный с трёхфазным выходом (3х220). Иначе подключить его к трём фазам 380/220 не получится.

Самый худший вариант - это когда номинальное напряжение двигателя с тремя проводами с неизвестной схемой соединения обмоток. В этом случае нужно вскрывать корпус и искать точку их соединения и, если это возможно, и они соединены по схеме треугольника - переделывать в схему звезды.

С подключением обмоток разобрались, теперь поговорим о том какие бывают схемы подключения трехфазного электродвигателя к сети 380В. Схемы показаны для контакторов с катушками с номинальным напряжением 380В, если у вас катушки на 220В - подключайте их между фазой и нулем, то есть второй провод к нулю, а не к фазе «B».

Электродвигатели почти всегда подключаются через (или ). Схему подключения без реверса и самоподхвата вы видите ниже. Она работает таким образом, что двигатель будет вращаться только тогда, когда нажата кнопка на пульте управления. При этом кнопка выбирается без фиксации, т.е. замыкает или размыкает контакты пока удерживается в нажатом положении, как те, что используются в клавиатурах, мышках и дверных звонках.

Принцип работы этой схемы: при нажатии кнопки «ПУСК» начинает протекать ток через катушку контактора КМ-1, в результате якорь контактора притягивается и силовые контакты КМ-1 замыкаются, двигатель начинает работать. Когда вы отпустите кнопку «ПУСК» - двигатель остановится. QF-1 – это , который обесточивает и силовую цепь и цепь управления.

Если вам нужно чтобы вы нажали кнопку и вал начал вращаться - вместо кнопки ставьте тумблер или кнопку с фиксацией, то есть контакты которой после нажатия остаются замкнутыми или разомкнутыми до следующего нажатия.

Но так делают нечасто. Гораздо чаще электродвигатели пускают с пультов с кнопками без фиксации. Поэтому к предыдущей схеме добавляется еще один элемент - блок-контакт пускателя (или контактора), подключенный параллельно кнопке «ПУСК». Такая схема может использоваться для подключения электровентиляторов, вытяжек, станков и любого другого оборудования, механизмы которого вращаются только в одном направлении.

Принцип работы схемы:

Когда автоматический выключатель QF-1 переводят во включенное состояние на силовых контактах контактора и цепи управления появляется напряжение. Кнопка «СТОП» — нормально замкнутая, т.е. её контакты размыкаются, когда на неё нажимают. Через «СТОП» подаётся напряжение на нормально-разомкнутую кнопку «ПУСК», блок-контакт и в конечном итоге катушку, поэтому когда вы на неё нажмёте, то цепь управления катушкой обесточится и контактор отключится.

На практике в кнопочном посте каждая кнопка имеет нормально-разомкнутую и нормально-замкнутую пару контактов, клеммы которых расположены на разных сторонах кнопки (см. фото ниже).

Когда вы нажимаете кнопку «ПУСК», ток начинает протекать через катушку контактора или пускателя КМ-1 (на современных контакторах обозначается, как A1 и A2), в результате его якорь притягивается и замыкаются силовые контакты КМ-1. КМ-1.1 – это нормально-разомкнутый (NO) блок-контакт контактора, при подаче напряжения на катушку он замыкается одновременно с силовыми контактами и шунтирует кнопку «ПУСК».

После того как вы отпустите кнопку «ПУСК» - двигатель продолжит работать, так как ток на катушку контактора теперь подаётся через блок-контакт КМ-1.1.

Это и называется «самоподхват».

Основная сложность, которая возникает у новичков в понимании этой базовой схемы, состоит в том, что не сразу становится понятно, что кнопочный пост располагается в одном месте, а контакторы в другом. При этом КМ-1.1, который подключается параллельно кнопке «ПУСК», на самом деле может находится и за десяток метров.

Если вам нужно чтобы вал электродвигателя вращался в обе стороны, например, на лебедке или другом грузоподъёмном механизме, а также разных станках (токарный и пр.) - используйте схему подключения трехфазного двигателя с реверсом.

Кстати эту схему часто называют «реверсивная схема пускателя».

Реверсивная схема подключения – это две нереверсивных схемы с некоторыми доработками. КМ-1.2 и КМ-2.2 - то нормально-замкнутые (NC) блок-контакты контакторов. Они включены в цепь управления катушкой противоположного контактора, это так называемая «защита от дурака», она нужна чтобы не произошло в силовой цепи.

Между кнопкой «ВПЕРЁД» или «НАЗАД» (их назначение такое же, что в предыдущей схеме у «ПУСК») и катушкой первого контактора (КМ-1) подключается нормально-замкнутый (NC) блок-контакт второго контактора (КМ-2). Таким образом, когда включается КМ-2 - нормально-замкнутый контакт размыкается соответственно и КМ-1 уже не включится, даже если вы нажмёте «ВПЕРЁД».

И наоборот, NC от КМ-2 установлен в цепь управления КМ-1, чтобы предотвратить одновременное их включение.

Чтобы запустить двигатель в противоположном направлении, то есть включить второй контактор, нужно отключить действующий контактор. Для этого нажимаете на кнопку «СТОП», и цепь управления двумя контакторами обесточивается, и уже после этого нажимайте на кнопку запуска в противоположном направлении вращения.

Это нужно, чтобы не допустить короткого замыкания в силовой цепи. Обратите внимание на левую часть схемы, отличия подключения силовых контактов КМ-1 и КМ-2 состоят в порядке подключения фаз. Как известно для смены направления вращения асинхронного двигателя (реверса) нужно поменять местами 2 из 3 фаз (любые), здесь поменяли местами 1 и 3 фазу.

В остальном работа схемы аналогична предыдущей.

Кстати на советских пускателях и контакторах были совмещенные блок-контакты, т.е. один из них был замкнутым, а второй разомкнутым, в большинстве современных контакторов нужно устанавливать сверху приставку блок-контактов, в которой есть 2-4 пары дополнительных контактов как раз для этих целей.

Подключение к однофазной сети

Для подключения трёхфазного электродвигателя 380В к однофазной сети 220В чаще всего используется схема с фазосдвигающими конденсаторами (пусковыми и рабочими). Без конденсаторов двигатель может и запустится, но только без нагрузки, и придется при запуске крутануть его вал от руки.

Проблема состоит в том, что для работы АД нужно вращающееся магнитное поле, которое нельзя получить от однофазной сети без дополнительных элементов. Но подключив одну из обмоток через , можно сдвинуть фазу напряжения до -90˚ а с помощью на +90˚ относительно фазы в сети. Подробнее вопрос сдвига фаз мы рассматривали в статье: .

Чаще всего для сдвига фаз используют именно конденсаторы, а не дроссели. Таким образом получают не вращающееся, а эллиптическое. В результате вы теряете около половины мощности от номинала. Однофазные АД работают при таком включении лучше, за счет того, что у них обмотки изначально рассчитаны и расположены на статоре для такого подключения.

Типовые схемы подключения двигателя без реверса для схем звезды или треугольника вы видите ниже.

На схеме ниже нужен для разрядки конденсаторов, так как после отключения питания на его выводах останется напряжение и вас может ударить током.

Ёмкость конденсатора для подключения трёхфазного двигателя к однофазной сети вы можете выбрать исходя из таблицы ниже. Если вы наблюдаете сложный и затяжной запуск - зачастую нужно увеличить пусковую (а иногда и рабочую) ёмкость.

Если двигатель мощный или запускается под нагрузкой (например, в компрессоре) - нужно подключить и пусковой конденсатор.

Чтобы упростить включение вместо кнопки «РАЗГОН» используют «ПНВС». Это кнопка для запуска двигателей с пусковым конденсатором. У неё три контакта, на два из них подключается фаза и ноль, а через третий – пусковой конденсатор. На лицевой панели расположено две клавиши - «ПУСК» и «СТОП» (как на автоматах АП-50).

Когда вы включаете двигатель и нажимаете первую клавишу до упора, замыкаются три контакта, после того как двигатель раскрутился, и вы отпускаете «ПУСК», средний контакт размыкается, а два крайних остаются замкнутыми, из цепи выводится пусковой конденсатор. При нажатии кнопки «СТОП» все контакты разомкнуться. Схема подключения при этом почти аналогична.

Подробно о том, что такое и как правильно подключить ПНВС, вы можете посмотреть в следующем видео:

Схема подключения электродвигателя 380В к однофазной сети 220В с реверсом изображена ниже. За реверс отвечает переключатель SA1.

Обмотки двигателя 380/220 соединяют треугольником, а у двигателей 220/127 – звездой, так чтобы напряжение питания (220 вольт) соответствовало номинальному напряжению обмоток. Если всего три выхода, а не шесть, то вы не сможете изменять схемы подключения обмоток без вскрытия. Здесь есть два варианта:

1. Номинальное напряжение 3х220В - вам повезло, и используйте приведенные выше схемы.
2. Номинальное напряжение 3х380В - вам меньше повезло, так как двигатель может плохо запускать или вообще не запускаться если подключать его в сеть 220В, но стоит попробовать, возможно работать будет!

Но при подключении электродвигателя 380В на 1 фазу 220В через конденсаторы есть одна большая проблема - потери мощности. Они могут достигать 40-50%.

Главным и действенным способом подключения без потери мощности является использование частотника. Однофазные частотные преобразователи выдают на выходе 3 фазы с линейным напряжением 220В без нуля. Таким образом вы можете подключать двигатели до 5 кВт, для большей мощности просто очень редко встречаются преобразователи, способные работать с однофазным вводом. В этом случае вы не только получите полную мощность двигателя, но и сможете полноценно регулировать его обороты и реверсировать его.

Теперь вы знаете, как подключить трехфазный двигатель на 220 и 380 Вольт, а также что для этого нужно. Надеемся, предоставленная информация помогла вам разобраться в вопросе!

Материалы