Схема підключення трифазного електродвигуна. Трифазний двигун в однофазній мережі без конденсаторного запуску Схема під'єднання трифазного двигуна на 220 вольт

Власник гаража або приватного будинку часто потребує роботи верстата або наждака з асинхронним електродвигуном для обробки металів, деревини. А є тільки напруга 220 вольт.

Підключення трифазного двигуна до однофазної мережі у цьому випадку можна виконати кількома способами. Тут я розглядатиму три доступні та поширені схеми конденсаторного запуску.

Усі вони неодноразово випробувані на особистому досвіді.

Відразу попереджаю досвідчених електриків, які відкрили цю статтю: матеріал підготовлений для майстрів-початківців. Тож він об'ємний. Якщо немає бажання все читати, то ось вам короткі поради:

• використовуйте схему трикутник, попередньо перевіривши справність двигуна;
• вибирайте робочі конденсатори з розрахунку 70 мікрофарад на 1 кіловат потужності, а пускові збільшіть у 2-3 рази;
• у процесі налагодження відкоригуйте ємності за величиною навантаження та нагрівання обмоток;
• не забувайте дотримуватися заходів безпеки з електричним струмом та інструментом.

На своєму досвіді неодноразово переконувався, що первісна перевірка технічного стану обладнання дозволяє виключити багато помилок, економить загальний час роботи, значно запобігає травмам та аваріям.

Трифазний асинхронний двигун: на що звернути увагу до його підключення

За невеликим винятком асинхронник нам дістається у невідомому стані. Дуже рідко на нього є свідоцтво про перевірку та завірена гарантія від електролабораторії.

Механічне стан статора і ротора: що може заважати роботі двигуна

Нерухомий статор складається з трьох частин: середнього корпусу та двох бічних кришок, стягнутих шпильками. Звертайте увагу на зазор між ними, зусилля стягування гайками.

Корпус має бути щільно стиснутий. Усередині нього на підшипниках обертається ротор. Спробуйте покрутити його від руки. Оцініть прикладене зусилля: як працюють підшипники, чи немає биття.

Без належного досвіду дрібні дефекти в такий спосіб не виявити, але випадок грубого заклинювання відразу виявиться. Послухайте шуми: чи при обертанні зачеплення ротором елементів статора.

Після включення двигуна на холостий хід і нетривалої роботи ще раз послухайте звуки частин, що обертаються.

В ідеалі краще розібрати статор, візуально оцінити його стан, промити забруднені підшипники ротора і повністю замінити їх змащення.

Електричні характеристики статорних обмоток: як перевіряти схему збирання

Усі основні параметри електродвигуна виробник вказує на спеціальній табличці, що прикріплена до корпусу статора.

Цим заводським характеристикам можна вірити тільки в тому випадку, якщо ви впевнені, що після заводу ніхто з електриків не змінив схему підключення обмоток і не зробив помилок. А такі випадки мені траплялися.

Та й сама табличка з часом може стертися чи загубитися. Тому пропоную розібратися з технологією розкручування ротора.

Для розуміння електротехнічних процесів, що протікають усередині статора двигуна, зручно уявити його у вигляді звичайного тороїдального трансформатора, коли на кільцевому сердечнику магнітопроводі симетрично розташовані три рівнозначні обмотки.

Схема статора зібрана всередині закритого корпусу, з якого виведено лише шість кінців обмоток.

Вони маркуються і підключаються на закритій кришці клемника для складання за схемою зірки або трикутника типовою перестановкою перемичок.

На правій частині зображення показано складання трикутника. Схему розташування перемичок для зірки публікую нижче.

Електричні методики перевірки схеми збирання обмоток

Але не все так однозначно, як здається на перший погляд. Існує ціла низка двигунів з відхиленням від цих правил.

Наприклад, виробник може випускати електродвигуни не універсального використання, а для роботи в конкретних умовах із підключенням обмоток за схемою зірки.

В цьому випадку він може зібрати три кінці обмоток усередині корпусу статора, а назовні вивести лише чотири дроти для підключення до потенціалів фаз та нуля.

Монтаж цих кінців зазвичай виконується у районі задньої кришки. Для перемикання обмоток на трикутник потрібно розкривати корпус і робити додаткові висновки.

Це не складна робота. Але вона вимагає дбайливого поводження з лаковим покриттям мідного дроту. При вигинах дроту можливе його пошкодження, що спричинить порушення ізоляції та створить міжвиткове замикання.

Що робити, якщо маркування висновків відсутнє

На старому асинхронному двигуні дроти можуть бути зняті з клем, а заводське маркування втрачено. Траплялися й такі екземпляри, коли з корпусу просто стирчали назовні шість кінців. Їх необхідно зателефонувати та промаркувати.

Роботу виконуємо у два етапи:

1. Перевіряємо належність кінців обмоткам.
2. Визначаємо та маркуємо кожен висновок.

Якщо в обмотці виникло міжвиткове замикання, його, як правило, можна визначити виміром мультиметра в режимі омметра. Для цього уважно аналізуйте та порівнюйте активні опори кожного ланцюжка.

Як перевіряють магнітне поле статора на заводі

При подачі напруги на справний електродвигун створюється магнітне поле, що обертається. Його візуально оцінюють за допомогою металевої кульки, яка повторює обертання.

Я не закликаю вас повторювати такий досвід. Приклад покликаний допомогти зрозуміти, що робота асинхронного двигуна заснована на взаємодії магнітних полів статора і ротора.

Тільки правильне підключення обмоток забезпечує обертання кульки або ротора.

Потужність електродвигуна та діаметр дроту обмотки

Це дві взаємопов'язані величини тому, що поперечний переріз провідника вибирається за здатністю протистояти нагріванню від струму, що протікає по ньому.

Чим товстіший провід, тим більшу потужність можна передавати по ньому з допустимим нагріванням.

Якщо на двигуні відсутня табличка, то про його потужність можна судити за двома ознаками:

1. Діаметр проводу обмотки.
2. Габаритам осердя магнітопроводу.

Після відкриття кришки статора проаналізуйте їх візуально.

Підключення трифазного двигуна до однофазної мережі за схемою зірки

Почну з попередження: навіть досвідчені електрики під час роботи припускаються помилок, які називаються «людський фактор». Що вже казати про домашніх майстрів.

Схема підключення зірки показана на зображенні.

Кінці обмоток зібрані в одну точку горизонтальними перемичками усередині клемної коробки. На неї ніяких зовнішніх дротів не підключено.

Фаза (через автоматичний вимикач) та нуль побутової проводки подаються на дві різні клеми почав обмоток. До вільної клеми (на малюнку Н2) підключений паралельний ланцюжок з двох конденсаторів: Cp – робочий, Сп – пусковий.

Робочий конденсатор з'єднаний другою обкладкою жорстко з фазним проводом, а пусковий через додатковий вимикач SA.

Під час запуску електродвигуна ротор необхідно розкрутити зі стану спокою. Він долає зусилля тертя підшипників, протидії довкіллю. У цей час потрібно підвищити величину магнітного потоку статора.

Робиться це за рахунок збільшення струму через додатковий ланцюжок пускового конденсатора. Після виходу ротора на робочий режим його потрібно вимкнути. Інакше пусковий струм перегріє обмотку двигуна.

Виконувати відключення ланцюжка пуску простим перемикачем не завжди зручно. Для автоматизації цього процесу використовують схеми з реле або пускачами, що працюють за часом.

Серед майстрів саморобників користується популярністю кнопка запуску від радянських пральних машин активаторного типу. У неї вбудовано два контакти, один з яких після включення вимикається автоматично із затримкою: те, що треба у нашому випадку.

Якщо уважно придивитеся на принцип подачі однофазної напруги, то побачите, що 220 вольт прикладені до двох послідовно підключених обмоток. Їх загальний електричний опір складається, послаблюючи величину струму, що протікає.

Підключення трифазного двигуна до однофазної мережі за схемою зірки використовується для малопотужних пристроїв, що відрізняється підвищеними втратами енергії до 50% від трифазної системи живлення.

Схема трикутник: переваги та недоліки

Підключення електродвигуна за цим способом передбачає використання того самого зовнішнього ланцюжка, що і у зірки. Фаза, нуль та середня точка нижніх обкладок конденсаторів монтуються послідовно на три перемички клемної коробки.

За рахунок перемикання висновків обмоток за схемою трикутника напруга 220, що підводиться, створює більший струм у кожній обмотці, ніж у зірки. Тут менші втрати енергії, вищі за ККД.

Підключення двигуна за схемою трикутника в однофазній мережі дозволяє корисно використовувати до 70-80% споживаної потужності.

Для формування фазозсувного ланцюжка тут потрібно використовувати меншу ємність робочих та пускових конденсаторів.

При включенні двигун він може почати обертання не в той бік, який потрібний. Потрібно зробити йому реверс.

Для цього достатньо в обох схемах (зірки або трикутника) поміняти місцями проводи, що приходять від мережі, на клемній колодці. Струм потече по обмотці в протилежний бік. Ротор змінить напрямок обертання.

Як підібрати конденсатори: 3 важливі критерії

Трифазний двигун створює магнітне поле статора, що обертається, за рахунок рівномірного проходження синусоїд струмів по кожній обмотці, рознесених у просторі на 120 градусів.

В однофазній мережі такої можливості немає. Якщо підключити одну напругу на всі три обмотки відразу, то обертання не буде - магнітні поля врівноважуються. Тому на одну частину схеми подають напругу, як є, а на іншу зрушують струм кутом обертання конденсаторами.

Додавання двох магнітних полів створює імпульс моментів, що розкручують ротор.

Від характеристик конденсаторів (величини ємності та допустимої напруги) залежить працездатність створюваної схеми.

Для малопотужних двигунів з легким запуском на холостому ходу в окремих випадках можна обійтися тільки робочими конденсаторами. Всім іншим двигунам буде потрібно пусковий блок.

Звертаю увагу на три важливі параметри:

1. ємність;
2. допустима робоча напруга;
3. Тип конструкції.

Як підібрати конденсатори по ємності та напрузі

Існують емпіричні формули, що дозволяють виконувати простий розрахунок за величиною номінального струму та напруги.

Проте люди у формулах часто плутаються. Тому при контролі розрахунку рекомендую врахувати, що для потужності один кіловат потрібно підбирати ємність на 70 мікрофарад для робочого ланцюжка. Залежність лінійна. Сміливо їй користуйтеся.

Довіряти всім цим методикам можна і потрібно, але теоретичні розрахунки необхідно перевірити практично. Конкретна конструкція двигуна і навантаження на нього завжди вимагають коригувань.

Конденсатори розраховуються під максимальне значення струму, допустимого за умовами нагрівання дроту. При цьому витрачається багато електроенергії.

Якщо електродвигун долає навантаження меншої величини, то ємність конденсаторів бажано знизити. Роблять це досвідченим шляхом при налагодженні, заміряючи та порівнюючи струми у кожній фазі амперметром.

Найчастіше для пуску асинхронного електродвигуна використовують метало-паперові конденсатори.

Вони добре працюють, але мають низькі номінали. При збиранні в конденсаторну батарею виходить досить габаритна конструкція, що не завжди зручно навіть для стаціонарного верстата.

Зараз
промисловістю випускаються малогабаритні електролітичні конденсатори, пристосовані до роботи з електродвигунами на змінному струмі.

Їхній внутрішній пристрій ізоляційних матеріалів пристосований для роботи під різною напругою. Для робочого ланцюжка воно становить не менше 450 вольт.

У пускової схеми з умовами короткочасного включення під навантаження воно зменшено до 330 рахунок зниження товщини діелектричного шару. Ці конденсатори менші за габаритами.

Цю важливу умову слід добре розуміти та застосовувати на практиці. Інакше конденсатори на 330 вольт вибухнуть при тривалій роботі.

Швидше за все для конкретного двигуна одним конденсатором не позбутися. Потрібно збирати батарею, використовуючи послідовне та паралельне їх з'єднання.

При паралельному підключенні загальна ємність підсумовується, а напруга не змінюється.

Послідовне з'єднання конденсаторів зменшує загальну ємність і поділяє напругу на частини між ними.

Які типи конденсаторів можна використовувати

Номінальна напруга мережі 220 вольт - це. Її амплітудне значення становить 310 вольт. Тому мінімальна межа для короткочасної роботи під час запуску вибрано 330 V.

Запас напруги до 450 V для робочих конденсаторів враховує кидки та імпульси, що створюються в мережі. Занижувати його не можна, а використання ємностей із великим резервом значно збільшує габарити батареї, що є нераціональним.

Для фазозсувного ланцюжка допустимо використовувати полярні електролітичні конденсатори, які створені для протікання струму лише в один бік. Схема їх включення повинна містити струмообмежуючий резистор у декілька Ом.

Без його використання вони швидко виходять із ладу.

Перед встановленням будь-якого конденсатора необхідно перевірити реальну ємність мультиметром, а не покладатися на заводське маркування. Особливо це актуально для електролітів: часто передчасно висихають.

Схема зсуву фаз струмів конденсаторами та дроселем: що мені не сподобалося

Це третя обіцяна у заголовку конструкція, яку я реалізував два десятки років тому, перевірив у роботі, а потім закинув. Вона дозволяє використовувати до 90% трифазної потужності двигуна, але має недоліки. Про них згодом.

Збирав я перетворювач трифазної напруги на потужність 1 кіловат.

До його складу входять:

• дросель з індуктивним опором на 140 Ом;
• конденсаторна батарея на 80 та 40 мікрофарад;
• регульований реостат на 140 Ом з потужністю 1000 Вт.

Одна фаза працює звичайним способом. Друга з конденсатором зсуває струм уперед на 90 градусів по ходу обертання електромагнітного поля, а третя з дроселем формує його відставання на такий самий кут.

У створенні фазозсувного магнітного моменту беруть участь струми всіх трьох фаз статора.

Корпус дроселя довелося збирати механічною конструкцією з дерева на пружинах з різьбовим налаштуванням повітряного зазору для налагодження його характеристик.

Конструкція реостату – це взагалі «жесть». Нині його можна зібрати із потужних опорів, куплених у Китаї.

Мені навіть приходила думка використати водяний реостат.

Але я від неї відмовився: аж надто небезпечна конструкція. Просто намотав на азбестовій трубі товстий сталевий дріт для проведення експерименту, поклав його на цеглу.

Коли запустив двигун циркулярної пилки, він працював нормально, витримував прикладені навантаження, нормально розпилював досить товсті колодки.

Все б добре, але лічильник намотав подвійну норму: цей перетворювач бере таку саму потужність на себе, як і двигун. Дросель та дріт непогано нагрілися.

Через високе споживання електроенергії, низьку безпеку, складну конструкцію я не рекомендую такий перетворювач.

Заходи безпеки при підключенні трифазного двигуна: нагадування

Роботи з налагодження схеми під напругою мають виконувати навчені люди. Знання ТБ – обов'язкова умова.

Використання розподільчого трансформатора значно скорочує ризик потрапити під дію струму. Тому використовуйте його при будь-яких налагоджувальних роботах під напругою.

Спеціальний інструмент електрика з діелектричними ручками не лише полегшує роботу, а й зберігає здоров'я. Не зневажайте їх!

Якщо залишилися питання або помітили неточності, скористайтеся розділом коментарів.

У домашньому господарстві іноді виникає необхідність запустити 3-х фазний асинхронний електродвигун (АТ). За наявності 3-х фазної мережі це не складає труднощів. За відсутності 3-х фазної мережі двигун можна запустити і від однофазної мережі, додавши в схему конденсатори.

Конструктивно АТ складається з нерухомої частини – статора, та рухомий – ротора. На статорі в пазах укладаються обмотки. Обмотка статора є трифазною обмоткою, провідники якої рівномірно розподілені по колу статора і пофазно укладені в пазах з кутовою відстанню 120 ел. градусів. Кінці та початку обмоток виводяться в сполучну коробку. Обмотки утворюють пару полюсів. Від кількості пар полюсів залежить номінальна частота обертання ротора двигуна. Більшість загальнопромислових двигунів мають 1-3 пари полюсів, рідше 4. ПЕКЛО з великою кількістю пар полюсів мають низький ККД, більше габарити, тому використовуються рідко. Чим більше пар полюсів, тим менша частота обертання ротора двигуна. Загальнопромислові АТ випускаються з низкою стандартних швидкостей обертання ротора: 300, 1000, 1500, 3000 об/хв.

Ротор АТ є вал, на якому знаходиться короткозамкнута обмотка. В АТ малої та середньої потужності обмотку зазвичай виготовляють шляхом заливання розплавленого алюмінієвого сплаву в пази осердя ротора. Разом із стрижнями відливають короткозамкнуті кільця та торцеві лопаті, що здійснюють вентиляцію машини. У машинах великої потужності обмотку виконують із мідних стрижнів, кінці яких з'єднують із короткозамкненими кільцями за допомогою зварювання.

При включенні АТ в 3ф мережу по обмотках по черзі в різний момент часу починає йти струм. В один період часу струм проходить по полюсу фази А, в інший по полюсу фази В, в третій по полюсі фаси С. Проходячи через полюси обмоток, струм почергово створює магнітне поле, що обертає, яке взаємодіє з обмоткою ротора і змушує його обертатися, як би підштовхуючи його в різних площинах у різний момент часу.

Якщо включити АТ в 1ф мережу, момент, що крутить, буде створюватися тільки однією обмоткою. Діяти на ротор такий момент буде в одній площині. Такого моменту мало, щоб зрушити і крутити ротор. Щоб створити зсув фази струму полюса, щодо живильної фази, застосовують фазозсувні конденсатори рис.1.

Конденсатори можна використовувати будь-яких типів, крім електролітичних. Добре підходять конденсатори типу МБГО, МБГ4, К75-12, К78-17. Деякі дані конденсаторів наведено у таблиці 1.

Якщо необхідно набрати певну ємність, конденсатори слід з'єднати паралельно.

Основні електричні характеристики АТ наводяться у паспорті рис.2.

Рис.2

З паспорта видно, що трифазний двигун, потужністю 0,25 кВт, 1370 об/хв, є можливість змінювати схему з'єднання обмоток. Схема з'єднання обмоток «трикутник» при напрузі 220В, «зірка», при напрузі 380В, відповідно струм 2,0/1,16А.

Схема з'єднання «зірка» зображено на рис.3. При такому включенні до обмоток електродвигуна між точками АВ (лінійна напруга U л) підводиться напруга в рази більша за напругу між точками АТ (фазна напруга U ф).

Рис.3 Схема підключення «зірка».

Таким чином лінійна напруга в рази більша за фазну напругу: . При цьому фазний струм I ф дорівнює лінійному струму I л.

Розглянемо схему з'єднання "трикутник" рис. 4:

Рис.4 Схема з'єднання «трикутник»

При такому з'єднанні лінійна напруга U Л дорівнює фазному напрузі U ф., а струм в лінії I л в рази більше фазного струму I ф: .

Таким чином, якщо АТ розрахований на напругу 220/380 В, то для його підключення до фазної напруги 220 В використовується схема з'єднання обмоток статора «трикутник». А для підключення до лінійної напруги 380 В – з'єднання зірка.

Для запуску даного АТ від однофазної мережі напругою 220В слід включити обмотки за схемою «трикутник», рис.5.

Рис.5 Схема з'єднання обмоток ЕД за схемою «трикутник»

Схема з'єднання обмоток у вивідній коробці показано на рис. 6

Рис.6 З'єднання у вивідній коробці ЕД за схемою «трикутник»

Щоб підключити електродвигун за схемою «зірка» необхідно дві фазні обмотки підключити безпосередньо в однофазну мережу, а третю через робочий конденсатор С р до будь-якого з проводів мережі рис. 6.

З'єднання у вивідній коробці для схеми зірка зображено на рис. 7.

Рис.7 Схема з'єднання обмоток ЕД за схемою «зірка»

Схема з'єднання обмоток у вивідній коробці показано на рис. 8

Рис.8 З'єднання у вивідній коробці ЕД за схемою «зірка»

Місткість робочого конденсатора З р для даних схем розраховується за формулою:
,
де I н - номінальний струм, U н - номінальна робоча напруга.

У нашому випадку для включення за схемою «трикутник» ємність робочого конденсатора C р = 25 мкФ.

Робоча напруга конденсатора повинна бути в 1.15 разів більша за номінальну напругу мережі живлення.

Для пуску АТ невеликої потужності зазвичай достатньо робочого конденсатора, але при потужності більше 1.5 кВт двигун або не запускається, або дуже повільно набирає обертів, тому необхідно застосувати ще пусковий конденсатор. конденсатора.

Схема з'єднання обмоток електродвигуна, з'єднаних за схемою «трикутник» із застосуванням пускових конденсаторів С п представлена ​​на рис. 9.

Рис.9 Схема з'єднання обмоток ЕД за схемою «трикутник» із застосуванням пускових конденсатів

Схема з'єднання обмоток двигуна "зірка" із застосуванням пускових конденсаторів представлена ​​на рис. 10.

Рис.10 Схема з'єднання обмоток ЕД за схемою «зірка» із застосуванням пускових конденсаторів.

Пускові конденсатори п підключають паралельно робочим конденсаторам за допомогою кнопки КН на час 2-3 с. У цьому швидкість обертання ротора електродвигуна має досягти 0.7…0.8 від номінальної швидкості обертання.

Для запуску АТ із застосуванням пускових конденсаторів зручно застосовувати кнопку рис.11.

Рис.11

Конструктивно кнопка є триполюсним вимикачем, одна пара контактів якого замикається, коли кнопка натиснута. При відпусканні контакти розмикаються, а решта пар контактів залишається увімкненою, доки не буде натиснуто кнопку стоп. Середня пара контактів виконує функцію кнопки КН (рис.9, рис.10), якою підключають пускові конденсатори, дві інших пари працюють як вимикач.

Може виявитися так, що у сполучній коробці електродвигуна кінці фазних обмоток виконані усередині двигуна. Тоді АТ можна підключити лише за схемами рис.7, рис. 10, залежно від потужності.

Існує ще схема з'єднання обмоток статора трифазного електродвигуна – неповна зірка рис. 12. Виконання з'єднання за даною схемою можливе, якщо початку та кінці фазних обмоток статора виведені в сполучну коробку.

Рис.12

Підключати ЕД за такою схемою доцільно, коли необхідно створити пусковий момент, що перевищує номінальний. Така необхідність виникає у приводах механізмів з тяжкими умовами пуску, при пуску механізмів під навантаженням. Слід зазначити, що результуючий струм у проводах живлення перевищує номінальний струм на 70-75%. Це необхідно враховувати при виборі перерізу дроту для підключення електродвигуна

Місткість робочого конденсатора З р для схеми рис. 12 розраховується за формулою:
.

Ємності пускових конденсаторів повинні бути в 2.5-3 рази більші за ємність С р. Робоча напруга конденсаторів в обох схемах повинна бути в 2.2 рази більша за номінальну напругу.

Зазвичай висновки обмоток статорних електродвигунів маркують металевими або картонними бирками з позначенням почав і кінців обмоток. Якщо ж бирок з якихось причин не виявиться, чинять так. Спочатку визначають належність проводів до окремих фаз статорної обмотки. Для цього слід взяти будь-який з 6 зовнішніх висновків електродвигуна і приєднати його до будь-якого джерела живлення, а другий висновок джерела підключіть до контрольної лампочки і другим дротом від лампи по черзі доторкніться до 5 висновків, що залишилися статорної обмотки, поки лампочка не загориться. Загоряння лампочки означає, що 2 виведення належать до однієї фази. Умовно позначимо бірками початок першого дроту С1, а його кінець - С4. Аналогічно знайдемо початок і кінець другої обмотки і позначимо С2 і С5, а початок і кінець третьої - С3 і С6.

Наступним та основним етапом буде визначення початку та кінця статорних обмоток. Для цього скористаємось способом підбору, який застосовується для електродвигунів потужністю до 5 кВт. З'єднаємо всі початку фазних обмоток електродвигуни згідно з раніше приєднаними бирками в одну точку (використовуючи схему «зірка») і включимо електродвигун в однофазну мережу з використанням конденсаторів.

Якщо двигун без сильного гудіння відразу набере номінальну частоту обертання, це означає, що в загальну точку потрапили всі початки або кінці обмотки. Якщо при включенні двигун дуже гуде і ротор не може набрати номінальну частоту обертання, то в першій обмотці слід замінити місцями висновки С1 і С4. Якщо це не допомагає, кінці першої обмотки необхідно повернути в початкове положення, і тепер уже висновки С2 та С5 поміняйте місцями. Те саме зробіть; щодо третьої пари, якщо двигун продовжує гудіти.

При визначенні початків та кінців обмоток суворо дотримуйтесь правил техніки безпеки. Зокрема, торкаючись затискачів статорної обмотки, проводи тримайте тільки за ізольовану частину. Це необхідно робити ще й тому, що електродвигун має загальний сталевий магнітопровід і на затискачі інших обмоток може з'явитися велика напруга.

Для зміни напрямку обертання ротора артеріального тиску, включеного в однофазну мережу за схемою «трикутник» (див. рис.5), достатньо третю фазну обмотку статора (W) приєднати через конденсатор до затискача другої фазної обмотки статора (V).

Щоб змінити напрямок обертання артеріального тиску, включеного в однофазну мережу за схемою «зірка» (див. рис.7), потрібно третю фазну обмотку статора (W) приєднати через конденсатор до затискача другої обмотки (V).

При перевірці технічного стану електродвигунів нерідко можна з прикрістю помітити, що після тривалої роботи з'являються сторонній шум і вібрація, а ротор важко повернути вручну. Причиною цього може бути поганий стан підшипників: бігові доріжки вкриті іржею, глибокими подряпинами та вм'ятинами, пошкоджені окремі кульки та сепаратор. У всіх випадках необхідно оглянути електродвигун і усунути несправності. При незначному пошкодженні достатньо промити підшипники бензином і змастити їх.

Трифазні асинхронні двигуни цілком заслужено є наймасовішими у світі, завдяки тому, що вони дуже надійні, вимагають мінімального технічного обслуговування, прості у виготовленні та не вимагають при підключенні будь-яких складних та дорогих пристроїв, якщо не потрібне регулювання швидкості обертання. Більшість верстатів у світі приводяться в дію саме трифазними асинхронними двигунами, вони також наводять насоси, електроприводи різних корисних і потрібних механізмів.

Але як бути тим, хто в особистому домоволодінні не має трифазного електропостачання, а найчастіше це саме так. Як бути, якщо хочеться у домашній майстерні поставити стаціонарну циркулярну пилку, електрофуганок чи токарний верстат? Хочеться порадувати читачів нашого порталу, що вихід із цього скрутного становища є, причому досить просто реалізований. У цій статті ми маємо намір розповісти, як підключити трифазний двигун до мережі 220 В.

Принципи роботи трифазних асинхронних двигунів

Розглянемо коротко принцип роботи асинхронного двигуна у своїх «рідних» трифазних мережах 380 В. Це дуже допоможе згодом адаптувати двигун для роботи в інших «не рідних» умовах – однофазних мережах 220 В.

Пристрій асинхронного двигуна

Більшість вироблених у світі трифазних двигунів – це асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором (АДКЗ), які не мають жодного електричного контактного зв'язку статора та ротора. У цьому їхня основна перевага, тому що щітки та колектори, – найслабше місце будь-якого електродвигуна, вони схильні до інтенсивного зношування, вимагають технічного обслуговування та періодичної заміни.

Розглянемо пристрій АДКЗ. Двигун у розрізі показаний на малюнку.

У литому корпусі (7) зібраний весь механізм електродвигуна, що включає дві головні частини – нерухомий статор та рухомий ротор. У статорі є сердечник (3), який набраний з листів спеціальної електротехнічної сталі (сплаву заліза та кремнію), яка має хороші магнітні властивості. Сердечник набраний з аркушів через те, що в умовах змінного магнітного поля в провідниках можуть виникнути вихрові струми Фуко, які в статорі нам абсолютно не потрібні. Додатково кожен лист сердечника ще покритий з обох боків спеціальним лаком, щоб взагалі звести нанівець протікання струмів. Нам від сердечника потрібні тільки його магнітні властивості, а не властивості провідника електричного струму.

У пазах осердя укладена обмотка (2), виконана з мідного емальованого дроту. Якщо бути точним, то обмоток у трифазному асинхронному двигуні як мінімум три – по одній на кожну фазу. Причому укладено це обмотки в пази сердечника з певним порядком – кожна розташована так, що знаходиться під кутовою відстанню 120° до іншої. Кінці обмоток виведені в клемну коробку (на малюнку вона розташована у нижній частині двигуна).

Ротор поміщений всередину осердя статора і вільно обертається на валу (1). Зазор між статором і ротором підвищення ККД намагаються зробити мінімальним – від півміліметра до 3 мм. Сердечник ротора (5) також набраний з електротехнічної сталі і в ньому також є пази, але вони призначені не для обмотки з дроту, а для короткозамкнутих провідників, які розташовані в просторі так, що нагадують біле колесо (4), за що і отримали своє назву.

Біличе колесо складається з поздовжніх провідників, які пов'язані і механічно, і електрично з торцевими кільцями Зазвичай білизна колесо виготовляють шляхом заливання в пази осердя розплавленого алюмінію, а заразом ще формують монолітом і кільця, і крильчатки вентиляторів (6). В АДКЗ великої потужності як провідники клітини застосовують мідні стрижні, зварені з торцевими мідними кільцями.

Що таке трифазний струм

Щоб зрозуміти які сили змушують обертатися ротор АДКЗ, треба розглянути що таке трифазна система електропостачання, тоді все стане на свої місця. Ми всі звикли до звичайної однофазної системи, коли в розетці є лише два або три контакти, один з яких (L), другий робочий нуль (N), а третій захисний нуль (PE). Середньоквадратична фазна напруга в однофазній системі (напруга між фазою і нулем) дорівнює 220 В. Напруга (а при підключенні навантаження і струм) в однофазних мережах змінюються за синусоїдальним законом.

З наведеного графіка амплітудно-часової характеристики видно, що амплітудне значення напруги не 220 В, а 310 В. Щоб читачі не мали жодних «непоняток» і сумнівів, автори вважають своїм обов'язком повідомити, що 220 В – це не амплітудне значення, а середньоквадратичне чи чинне. Він дорівнює U = U max / √ 2 = 310/1,414 ≈ 220 В. Для чого це робиться? Тільки для зручності розрахунків. За зразок приймають постійне напруження, за його здатністю зробити якусь роботу. Можна сказати, що синусоїдальна напруга з амплітудним значенням 310 за певний проміжок часу зробить таку ж роботу, яка б зробила постійне напруга 220 за той же проміжок часу.

Треба відразу сказати, що практично вся електрична енергія, що генерується, у світі трифазна. Просто з однофазною енергією простіше керуватися в побуті, більшості споживачів електроенергії достатньо однієї фази для роботи, та й однофазні проводки набагато дешевше. Тому із трифазної системи «висмикується» один фазний та нульовий провідник і прямують до споживачів – квартир чи будинків. Це добре видно в під'їзних щитах, де видно, як з однієї фази провід йде в одну квартиру, з іншого в другу, з третьої в третю. Це також добре видно на стовпах, від яких лінії йдуть до приватних домоволодінь.

Трифазна напруга, на відміну однофазного, має не один фазний провід, а три: фаза A, фаза B і фаза C. Фази ще можуть позначати L1, L2, L3. Крім фазних проводів, природно, є ще загальний для всіх фаз робочий нуль (N) і захисний нуль (PE). Розглянемо амплітудно-часову характеристику трифазної напруги.

З графіків видно, що трифазна напруга - це сукупність трьох однофазних, з амплітудою 310 В і середньоквадратичним значенням фазного (між фазою і робочим нулем) напруги 220 В, причому фази зміщені відносно один одного з кутовою відстанню 2*π/3 або 120° . Різниця потенціалів між двома фазами називають лінійною напругою і вона дорівнює 380 В, так як векторна сума двох напруг буде U л = 2*U ф *sin(60°)=2*220*√3/2=220* √3=220*1,73=380,6 В, де U л- Лінійна напруга між двома фазами, а U ф– фазна напруга між фазою та нулем.

Трифазний струм легко генерувати передавати до місця призначення і надалі перетворювати на будь-який потрібний вид енергії. У тому числі й у механічну енергію обертання АДКЗ.

Як працює трифазний асинхронний двигун

Якщо подати змінну трифазну напругу на обмотки статора, через них почнуть протікати струми. Вони, у свою чергу, викличуть магнітні потоки, що також змінюються за синусоїдальним законом і також зрушені по фазі на 2 * / 3 = 120 °. Враховуючи, що обмотки статора розташовані в просторі на такій же кутовій відстані - 120 °, всередині сердечника статора утворюється магнітне поле, що обертається.

трифазний електродвигун

Це поле, що постійно змінюється, перетинає «біличне колесо» ротора і викликає в ньому ЕРС (електрорушійну силу), яка також буде пропорційна швидкості зміни магнітного потоку, що математичною мовою означає похідну від магнітного потоку за часом. Так як магнітний потік змінюється за синусоїдальним законом, значить, ЕРС змінюватиметься за законом косинуса, адже (sin x)’= cos x. Зі шкільного курсу математики відомо, що косинус «випереджає» синус на π/2=90°, тобто коли косинус досягає максимуму, синус його досягне через π/2 — через чверть періоду.

Під впливом ЕРС у роторі, а, точніше, у білій колесі виникнуть великі струми, враховуючи, що провідники замкнуті накоротко і мають низький електричний опір. Ці струми утворюють своє магнітне поле, яке поширюється серцевиною ротора і починає взаємодіяти з полем статора. Різноіменні полюси, як відомо, притягуються, а однойменні відштовхуються один від одного. Виникаючі сили створюють момент, що змушує ротор обертатися.

Магнітне поле статора обертається з певною частотою, яка залежить від мережі живлення і кількості пар полюсів обмоток. Розраховується частота за такою формулою:

n 1 =f 1 *60/p,де

• f 1 - Частота змінного струму.
• p – кількість пар полюсів обмоток статора.

Із частотою змінного струму все зрозуміло – вона у наших мережах електропостачання становить 50 Гц. Число пар полюсів відображає, скільки пар полюсів є на обмотці або обмотках, що належать до однієї фази. Якщо до кожної фази підключається одна обмотка, віддалена на 120° від інших, число пар полюсів буде дорівнює одиниці. Якщо до однієї фази підключаються дві обмотки, тоді число пар полюсів буде дорівнює двом і так далі. Відповідно і змінюється кутова відстань між обмотками. Наприклад, при числі пар полюсів рівним двом, у статорі розміщується обмотка фази A, яка займає сектор не 120 °, а 60 °. Потім за нею слід обмотка фази B, що займає такий же сектор, а потім фази C. Далі чергування повторюється. При збільшенні пар полюсів відповідно зменшуються сектори обмоток. Такі заходи дозволяють зменшити частоту обертання магнітного поля статора та відповідно ротора.

Наведемо приклад. Допустимо, трифазний двигун має одну пару полюсів і підключений до трифазної мережі частотою 50 Гц. Тоді магнітне поле статора обертатиметься із частотою n 1 = 50 * 60 / 1 = 3000 об / хв.Якщо збільшити кількість пар полюсів - у стільки ж разів зменшиться частота обертання. Щоб підняти обороти двигуна, треба збільшити частоту живлення обмотки. Щоб змінити напрямок обертання ротора, треба поміняти місцями дві фази на обмотках

Слід зазначити, що частота обертання ротора завжди відстає від частоти обертання магнітного поля статора, тому двигун називається асинхронним. Чому це відбувається? Припустимо, що ротор обертається з тією ж швидкістю, як і магнітне поле статора. Тоді білизна колесо не «пронизуватиме» змінне магнітне поле, а воно буде для ротора постійним. Відповідно не буде наводитися ЕРС і перестануть протікати струми, не буде взаємодії магнітних потоків і зникне момент, що приводить ротор у рух. Саме тому ротор знаходиться «в постійному прагненні» наздогнати статор, але ніколи не наздожене, тому що зникне енергія, що змушує обертатися вал двигуна.

Різницю частот обертання магнітного поля статора та валу ротора називають частотою ковзання, і вона розраховується за формулою:

∆ n=n 1 -n 2 ,де

• n1 – частота обертання магнітного поля статора.
• n2 – частота обертання ротора.

Ковзанням називається відношення частоти ковзання до частоти обертання магнітного поля статора, воно розраховується за формулою: S=∆n/n 1 =(n 1 -n 2)/n 1 .

Способи підключення обмоток асинхронних двигунів

Більшість АДКЗ має три обмотки, кожна з яких відповідає своїй фазі та має початок і кінець. Системи позначення обмоток можуть бути різними. У сучасних електродвигунах прийнята система позначення обмоток U, V і W, які висновки позначають цифрою 1 початок обмотки і цифрою 2 – її кінець, тобто обмотка U має два висновки U1 і U2, обмотка V–V1 і V2, а обмотка W – W1 та W2.

Проте ще й досі в експлуатації перебувають асинхронні двигуни, зроблені за часів СРСР і мають стару систему маркування. Вони початку обмоток позначаються C1, C2, C3, про кінці C4, C5, C6. Отже, перша обмотка має висновки C1 та C4, друга C2 та C5, а третя C3 та C6. Відповідність старих і нових систем позначень представлена ​​малюнку.

Розглянемо, як можуть з'єднуватися обмотки до АДКЗ.

З'єднання зіркою

При такому з'єднанні всі кінці обмоток об'єднують в одній точці, а до їх початку підключають фази. На принциповій схемі такий спосіб підключення справді нагадує зірку, за що й отримав назву.

При з'єднанні зіркою до кожної обмотки окремо прикладено фазну напругу в 220 В, а до двох обмоток, з'єднаних послідовно лінійну напругу 380 В. Головна перевага такого способу підключення – це невеликі струми запуску, оскільки лінійна напруга прикладена до двох обмоток, а не однієї. Це дозволяє двигуну «м'яко» стартувати, але потужність його буде обмежена, так як струми, що протікають в обмотках будуть менше, ніж при іншому способі підключення.

З'єднання трикутником

При такому з'єднанні обмотки поєднують у трикутник, коли початок однієї обмотки з'єднується з кінцем наступної – і так по колу. Якщо лінійна напруга в трифазній мережі 380, то через обмотки протікатимуть струми набагато більших величин, ніж при з'єднанні зіркою. Тому потужність електродвигуна буде вищою.

При з'єднанні трикутником у момент запуску АДКЗ споживає великі пускові струми, які можуть у 7-8 разів перевищувати номінальні та здатні викликати перевантаження мережі, тому на практиці інженери знайшли компроміс – запуск двигуна та його розкручування до номінальних оборотів здійснюється за схемою зірка, а потім відбувається автоматичне перемикання на трикутник.

Як визначити, за якою схемою підключено обмотки двигуна?

Перш ніж підключати трифазний двигун до однофазної мережі 220, необхідно з'ясувати за якою схемою підключені обмотки і при якій робочій напрузі може працювати АДКЗ. Для цього необхідно вивчити табличку з технічними характеристиками – «шильдик», який має бути на кожному двигуні.

На табличці є вся необхідна інформація, яка допоможе підключити двигун до однофазної мережі. На представленому шильдику видно, що двигун має потужність 0,25 кВт та кількість оборотів 1370 об/хв, що говорить про наявність двох пар полюсів обмоток. Значок ∆/Y означає, що обмотки можна з'єднати як трикутником, так і зіркою, причому наступний показник 220/380 В свідчить про те, що при з'єднанні трикутником напруга мережі має бути 220 В, а при з'єднанні зіркою – 380 В. Якщо такий двигун підключити до мережі 380 В трикутником, то обмотки його згорять.

На наступному шильдику можна побачити, що такий двигун можна підключити тільки зіркою і тільки в мережу 380 В. Швидше за все в клемній коробці такого АДКЗ буде лише три висновки. Досвідчені електрики зможуть підключити такий двигун до мережі 220 В, але для цього треба буде розкривати задню кришку, щоб дістатися висновків обмоток, потім знайти початок і кінець кожної обмотки і зробити необхідну комутацію. Завдання сильно ускладнюється, тому автори не рекомендують підключати такі двигуни до мережі 220 В, тим більше більшість сучасних АДКЗ можуть підключатися по-різному.

На кожному двигуні є клемна коробка, розташована найчастіше зверху. У цій коробці є входи для кабелів живлення, а зверху вона закрита кришкою, яку необхідно зняти за допомогою викрутки.

Під кришкою можна побачити шість клем, кожна з яких відповідає або початку або кінцю обмотки. Крім цього клеми з'єднуються перемичками, і за їх розташуванням можна визначити, за якою схемою підключені обмотки.

На фото "розкритої" коробки видно, що дроти, що ведуть до обмоток підписані і перемичками з'єднані в одну точку кінці всіх обмоток - V2, U2, W2. Це свідчить про те, що відбувається з'єднання зіркою. З першого погляду може здатися, що кінці обмоток розташовані в логічному порядку V2, U2, W2, а почала переплутані - W1, V1, U1. Однак це зроблено з певною метою. Для цього розглянемо клемну коробку АДКЗ із підключеними обмотками за схемою трикутник.

На малюнку видно, що положення перемичок змінюється – з'єднуються початку та кінці обмоток, причому клеми розташовані так, що ті ж перемички використовуються для перекомутації. Тоді стає зрозуміло чому «переплутані» клеми – так легко перекидати перемички. На фотографії видно, що клеми W2 і U1 з'єднані відрізком дроту, але в базовій комплектації нових двигунів завжди є саме три перемички.

Якщо після «розкриття» клемної коробки виявляється така картина, як на фотографії, це означає, що двигун призначений для зірки і трифазної мережі 380 В.

Відео: Відмінний фільм про трифазні синхронні двигуни, який ще не встигли розфарбувати

Підключити трифазний двигун в однофазну мережу 220 В можна, але при цьому треба бути готовим пожертвувати значним зниженням його потужності - у кращому випадку вона становитиме 70% від паспортної, але для більшості цілей це цілком прийнятно.

Основною проблемою підключення є створення магнітного поля, що обертається, яке наводить ЕРС в короткозамкненому роторі. У трифазних мережах реалізувати це легко. При генерації трифазної електроенергії в обмотках статора наводиться ЕРС через те, що всередині сердечника обертається намагнічений ротор, який рухається енергією падаючої води на ГЕС або паровою турбіною на ГЕС і АЕС. Він створює магнітне поле, що обертається. У двигунах відбувається зворотне перетворення - магнітне поле, що змінюється, приводить у обертання ротор.

В однофазних мережах отримати магнітне поле, що обертається, складніше - треба вдатися до деяких «хитрощів». Для цього треба зрушити фази в обмотках по відношенню одна до одної. В ідеальному випадку потрібно зробити так, що фази будуть зрушені по відношенню одна до одної на 120 °, але на практиці це важко реалізувати, так як такі пристрої мають складні схеми, коштують досить дорого і їх виготовлення та налаштування вимагають певної кваліфікації. Тому в більшості випадків застосовують прості схеми, при цьому дещо жертвуючи потужністю.

Зсув фаз за допомогою конденсаторів

Електричний конденсатор відомий своєю унікальною властивістю не пропускати постійний струм, але пропускати змінний. Залежність струмів, що протікають через конденсатор, від прикладеної напруги показано на графіку.

Як тільки до конденсатора прикладають зростаючу по синусоїді напругу, він відразу «накидається» на нього і починає заряджатися, оскільки спочатку був розряджений. Струм у цей момент буде максимальним, але в міру заряду він зменшуватиметься і досягне мінімуму в той момент, коли напруга досягне свого піку.

Як тільки напруга зменшуватиметься, конденсатор зреагує на це і починатиме розряджатися, але струм при цьому йтиме у зворотному напрямку, у міру розряду він збільшуватиметься (зі знаком мінус) доти, доки зменшується напруга. До моменту, коли напруга дорівнює нулю, струм досягає свого максимуму.

Коли напруга починає зростати зі знаком мінус, йде перезаряд конденсатора і струм поступово наближається від свого негативного максимуму до нуля. У міру зменшення негативної напруги та прагнення його до нуля йде розряд конденсатора зі збільшенням струму через нього. Далі цикл повторюється заново.

З графіка видно, що за один період змінної синусоїдальної напруги, конденсатор двічі заряджається і двічі розряджається. Струм, що протікає через конденсатор, випереджає напругу на чверть періоду, тобто 2* π/4=π/2=90°. Ось таким простим шляхом можна отримати фазове зрушення в обмотках асинхронного двигуна. Зсув фаз в 90 ° не є ідеальним в 120 °, але цілком достатній для того, щоб на роторі з'явився необхідний обертальний момент.

Зрушення фаз також можна отримати, застосувавши котушку індуктивності. У цьому випадку все станеться навпаки – напруга випереджатиме струм на 90°. Але на практиці застосовують більше ємнісний зсув фаз із-за більш простої реалізації та менших втрат.

Схеми підключення трифазних двигунів до однофазної мережі

Існує дуже багато варіантів підключення АДКЗ, але ми розглянемо лише ті, що найчастіше використовуються і найбільш просто реалізовані. Як було розглянуто раніше, для зсуву фази достатньо підключити паралельно до будь-якої з обмоток конденсатор. Позначення C р говорить про те, що це конденсатор.

Слід зазначити, що з'єднання обмоток у трикутник краще, тому що з такого АДКЗ можна «зняти» корисної потужності більше, ніж із зірки. Але існують двигуни, призначені для роботи в мережах з напругою 127/220 В. Про що обов'язково має бути інформація на шильдику.

Якщо читачам зустрінеться такий двигун, то це можна вважати удачею, тому що його можна включати в мережу 220 В за схемою зірка, а це забезпечить і плавний пуск, і до 90% від паспортної номінальної потужності. Промисловістю випускаються АДКЗ спеціально призначені до роботи у мережах 220 У, які можуть називати конденсаторними двигунами.

Слід звернути увагу, що на шильдику вказано робочу напругу 220 В та параметри робочого конденсатора 90 мкФ (мікрофарад, 1 мкФ=10 -6 Ф) та напругу 250 В. Можна з упевненістю сказати, що цей двигун фактично є трифазним, але адаптований для однофазного напруги.

Для полегшення пуску потужних АДКЗ в мережах 220 В, крім робітника, застосовують ще й пусковий конденсатор, який включається на нетривалий час. Після старту та набору номінальних оборотів пусковий конденсатор відключають, і обертання ротора підтримує лише робочий конденсатор.

Пусковий конденсатор - C п, підключають паралельно робочому C р. З електротехніки відомо, що з паралельному з'єднанні ємності конденсаторів складаються. Для його "активації" застосовують кнопковий вимикач SB, який утримується кілька секунд. Місткість пускового конденсатора зазвичай мінімум у два з половиною рази вище, ніж робітника, причому зберігати заряд він може досить довго. При випадковому дотику його висновків можна отримати досить відчутний розряд через тіло. Для того щоб розрядити C п застосовують резистор, підключений паралельно. Тоді після відключення пускового конденсатора від мережі відбуватиметься його розряд через резистор. Його вибирають з досить великим опором 300 кОм-1 мОм і потужністю, що розсіюється, не менше 2 Вт.

Розрахунок ємності робочого та пускового конденсатора

Для впевненого запуску та стійкої роботи АДКЗ у мережах 220 В слід найточніше підібрати ємності робочого та пускового конденсаторів. При недостатній ємності C р на роторі буде створюватися недостатній момент для підключення будь-якого механічного навантаження, а надмірна ємність може призвести до перебігу занадто високих струмів, що в результаті може призвести до міжвиткового замикання обмоток, яке «лікується» тільки дуже дорогим перемотуванням.

Схема	Що розраховується	Формула	Що необхідно для розрахунків
	Місткість робочого конденсатора для підключення обмоток зіркою – Cр, мкФ	Cр = 2800 * I / U; I=P/(√3*U*η*cosϕ); Cр=(2800/√3)*P/(U^2*n* cosϕ)=1616,6*P/(U^2*n* cosϕ)	Для всіх: I - Струм в амперах, A; U – напруга у мережі, У; P – потужність електродвигуна; η - ККД двигуна виражене у величинах від 0 до 1 (якщо на шильдику двигуна воно зазначено у відсотках, то цей показник треба розділити на 100); cosϕ – коефіцієнт потужності (косинус кута між вектором напруги та струму), він завжди вказується у паспорті та на шильдику.
	Місткість пускового конденсатора для підключення обмоток зіркою - Cп, мкФ	Cп=(2-3)*Cр≈2,5*Cр
	Місткість робочого конденсатора для підключення обмоток трикутником - Cр, мкФ	Cр = 4800 * I / U; I=P/(√3*U*η*cosϕ); Cр=(4800/√3)*P/(U^2*n* cosϕ)=2771,3*P/(U^2*n* cosϕ)
	Місткість пускового конденсатора для підключення обмоток трикутником - Cп, мкФ	Cп=(2-3)*Cр≈2,5*Cр

Наведених формул у таблиці цілком достатньо для того, щоб розрахувати необхідну ємність конденсаторів. У паспортах і шильдиках може вказуватися ККД чи робочий струм. Залежно від цього можна визначити необхідні параметри. У будь-якому випадку цих даних буде достатньо. Для зручності наших читачів можна скористатися калькулятором, який швидко розрахує необхідну робочу та пускову ємність.

Одна з причин підключення трифазного двигуна до однофазного ланцюга полягає в тому, що подача електричної енергії на промислові об'єкти та для побутових потреб кардинально відрізняється.

Для промислового виробництва електротехнічні підприємства виготовляють електродвигуни з трифазною системою живлення та для запуску двигуна потрібно мати 3 фази.

Що робити, якщо придбали двигуни для промислового виробництва, а потрібно підключити до домашньої розетки? Деякі вправні спеціалісти, за допомогою нехитрих електричних схем, пристосовують електромотор до однофазної мережі.

Схема підключення обмоток

Щоб розібратися людині, яка вперше зіткнулася з подібною проблемою, необхідно знати, як влаштований трифазний двигун. Якщо відкрити комутаційну кришку, то можна побачити колодку та приєднаними до клем дроту, їх кількість буде рівна 6.

Трифазний електродвигун має три обмотки і 6 висновків, вони мають початок і кінець, і з'єднуються в електричні конфігурації під назвою – «зірка і трикутник».

Це цікаво, але в більшості випадків стандартна комутація формується в «зірку», оскільки з'єднання в «трикутник» веде за собою втрату потужності, але зростають обороти двигуна. Буває так, що дроти перебувають у довільному положенні і не підключені до роз'ємів або взагалі немає клеми. У такому разі необхідно скористатися приладом тестером чи омметром.

Потрібно продзвонити кожен провід і знайти пару, це й будуть три обмотки двигуна. Далі з'єднуємо в конфігурацію «зірка» так: початок-кінець-початок. Затискаємо три дроти під одну клему. Залишитися має три висновки, ось до них і відбуватиметься подальша комутація.

Важливо знати:у побутовій мережі організована однофазна система живлення або - "фаза і нуль". Цю конфігурацію потрібно використовувати для підключення двигуна. Спочатку один провід від електромотора підключаємо до будь-якого дроту мережі, потім, до другого кінця обмотки підключаємо мережний провід і туди ж один кінець конденсаторного блоку.

Залишається вільними останній провід від двигуна та непідключений контакт набору конденсаторів, їх з'єднуємо та схема запуску трифазного двигуна в однофазну мережу готова. Графічно їх можна зобразити так:

• А, В, С - лінії 3-х фазного ланцюга.
• Ф і О – фаза та нуль.
• С – конденсатор.

У промисловому виробництві використовується 3-х фазна система напруги. Відповідно до стандартів ПУЕ всі шини мережі маркуються літерними значеннями та мають відповідний колір:

А – жовтий.

В – зелений.

С – червоний.

Примітно те, що незалежно від розташування фаз, шина «В», із зеленим кольором, повинна бути завжди посередині. Увага! Міжфазова напруга вимірюється спеціальним приладом, що пройшов держперевірку та робітником, що має відповідну групу допуску. В ідеалі міжфазна напруга становить – 380 вольт.

Пристрій електродвигуна

Найчастіше нам до рук потрапляють електромотори із трифазною асинхронною схемою роботи. Що являє собою двигун? Це вал, на якому впресовано короткозамкнений ротор, на краях якого знаходяться підшипники ковзання.

Статор виготовляється з трансформаторної сталі, з великою магнітною проникністю, циліндричної форми з поздовжніми канавками для укладання дроту та поверхневим ізолюючим шаром.

За спеціальною технологією, дроти обмоток укладаються в статорні канали і ізолюються від корпусу.Симбіоз статора та ротора і називається – електродвигун асинхронного типу.

Як розрахувати ємність конденсатора

Щоб запустити 3-х фазний двигун від побутової мережі, необхідно зробити деякі маніпуляції з конденсаторними блоками. Для запуску електродвигуна без «навантаження» потрібно підібрати ємність конденсатора виходячи з формули 7-10 мФ на 100 Вт потужності двигуна.

Якщо ви уважно придивитеся до бічної частини електромотора, знайдете його паспорт, де і вказана потужність агрегату. Наприклад: якщо двигун має потужність 0,5 кВт, ємність конденсатора повинна становити 35 - 50 мФ.

Конденсатори використовуються тільки «постійні», в жодному разі «електролітичні». Зверніть увагу на написи, які знаходяться на бічній частині корпусу, вони говорять про ємність конденсатора, що вимірюються в мікрофарадах, і напруга, на яку вони розраховані.

Блок пускових конденсаторів збирається саме за такою формулою. Використання двигуна як силового агрегату: приєднати його до водяної помпи або використовувати як циркулярну пилку, необхідний додатковий блок конденсаторів. Ця конструкція називається – робочим блокам конденсаторів.

Запускають двигун і шляхом послідовного або паралельного під'єднання підбирають ємність конденсатора так, щоб звук від електромотора виходив найтихіший, але є більш точним метод добірки ємності.

Для вивіреного підбору конденсатора необхідно мати прилад під назвою магазин ємностей. Експериментуючи з різними комбінаціями підключення, досягають однакового значення напруги між усіма трьома обмотками. Потім зчитують ємність та підбирають потрібний конденсатор.

Необхідні матеріали

У процесі підключення 3-х фазного двигуна в однофазну мережу знадобляться деякі матеріали та прилади:

• Набір конденсаторів з різними номіналами або магазин ємностей.
• Електричні дроти типу ПВ-2,5.
• Вольтметр чи тестер.
• Перемикач на 3 положення.

Під рукою повинні бути елементарні інструменти: індикатор напруга, діелектричні пасатижі, ізоляційна стрічка, кріплення.

Паралельне та послідовне з'єднання конденсаторів

Конденсатор відноситься до електронних деталей і за різних комбінацій комутації, його номінальні значення можуть змінюватися.

Паралельне з'єднання:

Послідовне з'єднання:

Слід зазначити, що з паралельному з'єднанні конденсаторів ємності будуть складатися, але при цьому напруга зменшиться і навпаки послідовний варіант дає збільшення напруги і зменшення ємності.

На закінчення можна сказати, що безвихідних положень немає, треба тільки докласти трохи старання і результат не забариться. Електротехніка пізнавальна та корисна наука.

Як підключити трифазний двигун до однофазної мережі, дивіться інструкцію в наступному відео:

В особистому господарстві часто потрібно підключити будь-який верстат або пристрій для полегшення діяльності. Це може бути і корморізка, і саморобна дробарка, і циркулярка, і бетонозмішувач, і багато іншого. На всіх пристроях зазвичай використовують асинхронні 3 фазні двигуни. Вони найпоширеніші. Залишається лише вибрати спосіб включення цього двигуна в однофазну мережу 220 В.

Стандартне підключення

Всі трифазні асинхронні двигуни приєднують до мережі на 380 В. При цьому вони видають максимальну потужністьта найбільші обороти. Але не кожен господар має можливість провести до себе на ділянку всі три фази. Це з фінансовими витратами встановлення спеціальних лічильників і різних щитів обліку електроенергії. До того ж саме оформлення документів займає чимало часу.

За стандартною схемою, щоб підключити трифазний двигун до 380, виробляють з'єднання трьох фаз зі штатними клемами двигуначерез пускачі, за допомогою яких здійснюється запуск. У розподільчій коробці двигуна зазвичай вільні три контакти, яких і чіпляють три фази. Зовсім немає жодної різниці, яку фазу приєднати до конкретного дроту. Щоправда, є один нюанс – при зміні проводів підключення, не чіпаючи третій провід, одержують обертання електродвигуна в інший бік, що інколи необхідно у господарській діяльності.

З'єднання обмоток

Схеми з'єднання обмоток у двигуні лише дві- "зірка" або "трикутник". І тому, як вони з'єднані, залежать робочі параметри двигуна. За будь-якого з'єднання потужність не втрачається. Зате при надмірному навантаженні двигуни з «зіркою» повільніше скидають свої оберти, ніж їхні побратими з «трикутником». Звідси роблять висновок, що мотори з "зіркою" вимагають менше пускового струму і, отже, менш навантажують електромережу під час запуску.

Двигуни зі з'єднанням обмоток по «трикутнику» видають свою потужність до кінця навіть при великому навантаженні, зовсім не втрачаючи обертів. Зате потім різко зупиняються, і для наступного запуску потрібен величезний пусковий струм, що надмірно перевантажує електричну мережу.

У промисловості використовують обидві схеми з'єднання. Двигуни з «зіркою» застосовують там, де потрібне їх систематичне включення та вимкнення, наприклад, на будь-яких лініях виробництва, переробки, збирання тощо. Мотори, у яких обмотки з'єднані «трикутником», потрібні для роботи на постійних режимахнавантаження, наприклад, вивантажувальний конвеєр із шахти та інше.

У особистих підсобних господарствах найчастіше використовують двигуни, у яких з'єднання обмоток зроблено за принципом «зірка». За такою схемою двигуни легко запускаються, а це не завантажує електричну мережу приватного будинку.

Електричний двигун у домашній мережі

Звичайна штатна напруга домашньої розетки 220 В. Вона вважається однофазною, і на неї розраховані всі електричні побутові прилади, починаючи від телевізора та закінчуючи останньою моделлю кавомолки.

А ось при необхідності включення трифазного двигуна до однофазної мережі виникає кілька проблем. А саме:

• без додаткових пристроїв запуск неможливий;
• під час роботи двигуна зникає 30 – 40 % потужності. Це вимушена втрата, тому що в роботі задіяно лише дві обмотки статора замість трьох.

Все-таки асинхронні трифазні двигуни потужністю до 2,2 кВт з успіхом приєднують до звичайної домашньої розетки. Для цього є три перевірені способи.

1. Конденсаторне увімкнення електродвигуна.
2. Резисторне увімкнення.
3. Увімкнення через частотний перетворювач.

Всі три методи підключення мають свої плюси та мінуси, тому вибирають найбільш зручний стосовно конкретних умов. А все залежить від фінансових можливостей господаря.

Конденсаторне включення

Це найпоширеніший спосіб. І полягає у введенні деякої кількості ємностей, щоб відбулося зрушення фазитретьої незадіяної обмотки статора. Це набагато полегшує запуск двигуна. Про те, як підключити 3-х фазний двигун на 220 вольт, докладно видно на схемі. Тут одразу представлені два види з'єднань обмоток статора.

• С1-С4, С2-С5, С3-С6 - позначення обмоток статора;
• Ср – робочий конденсатор;
• Сп - пусковий конденсатор;
• КН - кнопка для запуску.

Звичайно, якщо двигун без застосування конденсаторів добре розкрутити вручну до 1 тис. об/хв., а потім включити в мережу на 220 В, то, швидше за все, він працюватиме. Але цим ніхто ніколи не займався. Зазвичай шукали чи купували ємності для запуску.

Ємність робочого конденсатора розраховують за формулою С=67×Р, де Р – потужність двигуна кВт, а З – ємність конденсатора в мкФ. Насправді користуються ще простішою формулою – 7 мкФ на кожні 100 Вт потужності. Наприклад, для двигуна 2,2 кВт потрібен конденсатор ємністю 154 мкф. Конденсатори таких великих ємностей трапляються досить рідко, тому їх набирають кілька і з'єднують паралельно. При цьому необхідно враховувати напругу, на яку вони розраховані. Воно має бути більше 220 вольт приблизно у півтора рази.

Зазвичай використовують конденсатори таких типів, як БГТ, КБП, МБГЧ, МБГО та подібні до них. Це найбільш безпечні паперові ємності, здатні витримувати значне навантаження під час запуску двигуна. До того ж вони слабко піддаються нагріванню. Але за відсутності їх використовують і електролітичні конденсатори. У такому випадку корпуси цих ємностей з'єднують і добре ізолюють, оскільки вони після висихання електроліту здатні вибухати при навантаженні. Щоправда, досить рідко.

При запуску двигуна потужністю до 2,2 кВт використовують лише робочий конденсатор. Його цілком вистачає, щоб розігнати двигун до штатних оборотів. При більшій потужності необхідно застосовувати і пусковий конденсатор. Його ємність більша за робітника в 2,5 – 3 рази, тобто, для мотора в 2,2 кВт це буде 300 – 450 мкФ. Як пускові ємності часто застосовують саме електролітичні, тому що в цьому випадку вони працюють короткочасно і потрібні тільки для запуску. Після набору двигуном своїх повних обертів пускові конденсатори відключають кнопкою КН, що показано на схемі.

Щоб змінити напрямок обертання електродвигуна, необхідно зробити перемикання. Для цього потрібно звернутися до схеми, де обмотки з'єднані «зіркою»:

• замість С1-С2 підключити до однофазної мережі С1-С3;
• робочий конденсатор Ср включити між С2 та С3;
• кнопку із пусковим конденсатором теж переключити на С2-С3.

У схемі з'єднання "трикутником" проводять аналогічні дії.

Існує спеціальна електрична схема перемикання обертання двигуна, яка практично використовується досить рідко. Зазвичай налаштовують обертання в якийсь один бік. Двигун необхідний для приводу конкретного пристрою або агрегату, і щоб змінити обертання робочого органу, використовують звичайний редуктор. Це можна побачити на прикладі токарного чи іншого верстата. У особистому підсобному господарстві, наприклад, зміни ходу стрічки, де калібрують картоплю, також використовують редуктор. Це набагато спрощує певне завдання та забезпечує хорошу техніку безпеки.

Резисторне включення електродвигуна

За відсутності конденсаторів для включення трифазного мотора в однофазну мережу іноді використовують резистори. Це потужні керамічні чи скловані опори. Цілком згодиться вольфрамовий дріт завтовшки до 1 мм. При підключенні її скручують у пружину та укладають у керамічну трубку.

Розмір опору обчислюється за формулою R = (0,87× U)/ I , де U – напруга однофазної мережі 220, а I – величина струму в амперах А.

Схема підключення з резисторами використовується лише двигунів потужністю до 1 кВт, оскільки у опорі відбувається велика втрата енергії.

Через перетворювач частоти

Запуск 3-фазного мотора від мережі на 220 В за допомогою цього пристрою зараз є найперспективнішим. Тому воно використовується в нових проектах з управління електроприводами. Справа в тому, що при зміні напруги та частоти мережі змінюється кількість обертів мотора, а в результаті – і напрямок обертання.

Перетворювач є дві електронні частини, що знаходяться в одному корпусі. Це керуючий модуль та силовий. Перший відповідає безпосередньо за пуск та регулювання, а другий живить мотор електроенергією.

Використання перетворювача для пуску трифазного двигуна від домашньої мережі різко зменшити пусковий струмі, отже, навантаження. Фактично пуск двигуна можна робити поступово, збільшуючи його обороти від 0 до 1000 - 1500 об / хв.

Поки що такий прилад має дуже високу вартість, що обмежує його застосуванняу домашньому господарстві. Крім того, через погані показники якості самої електромережі пристрій постійно перебуває на стадії вдосконалення. Це змушує багатьох господарів користуватися старими перевіреними способами підключення трифазних двигунів до однофазної мережі.

Застосування однофазних двигунів у побуті

Крім трифазних моторів широкого поширення набули і однофазні асинхронні двигуни. Вони всюди застосовуються у потужних насосах, у пральних машинах, у теплових та вентиляційних системах, а також користуються популярністю у приватних підприємців, які вирішили відкрити власну пилораму.

Такі двигуни включають у звичайну мережу на 220 В. Усередині цих моторів знаходяться дві обмотки - одна з них - пускова, а інша - робоча. При створенні зсуву фаз між ними виходить магнітне поле, що обертається - це основна умова для запуску цих двигунів. Зсув фази, як і у випадку з трифазними моторами, шляхом додавання ємностей. Схема підключення однофазного двигуна дуже схожа на схему із трифазним мотором.

Розрахунок конденсаторів роблять за такою ж формулою або враховують, що на кожен кіловат потужності двигуна потрібно 75 мкФ ємності. Це для робочого конденсатора, а для пускового – втричі більше. Крім того, конденсатори повинні витримувати напругу не менше 300 В. При малій потужності двигуна цілком обходяться однією робочою ємністю.