Для работы разнообразных электрических устройств используются асинхронные двигатели, которые просты и надежны в работе и монтаже – их легко можно установить своими руками. Подключение трехфазного двигателя к однофазной и трехфазной сети осуществляется звездой и треугольником.

Общая информация

Асинхронный трехфазный двигатель состоит из следующих основных частей: обмоток, подвижного ротора и неподвижного статора. Обмотки могут быть соединены межу собой, а к их открытым контактам подключается основное питание сети или последовательно, т. е. конец одной обмотки соединен с началом следующей.

Фото — схема звезда наглядно

Подключение может осуществляться к однофазной, двухфазной и трехфазной сети, при этом двигатели в основном рассчитаны на два напряжения – 220/380 В. Переключение типа соединения обмоток позволяет менять номинальное напряжение. Несмотря на то, что в принципе подключение двигателя возможно и к однофазной сети, оно редко используется, т. к. конденсатор снижает эффективность устройства. И от номинальной мощности потребитель получает приблизительно 60 %. Но если иного варианта нет, то нужно подключать схемой «треугольник», тогда перегрузка мотора будет меньшей, чем при звезде.

Перед подсоединением обмоток в однофазной сети нужно обязательно проверить емкость конденсатора, который будет использоваться. Для этого нужна формула:

C мкф = P Вт /10

Если исходные параметры конденсатора неизвестны, то рекомендуется использовать пусковую модель, которая может «подстроиться» под работу двигателя и контролировать его обороты. Также часто для работы устройства с короткозамкнутым ротором используют реле тока или стандартный магнитный пускатель. Эта деталь схемы позволяет обеспечить полную автоматизацию рабочего процесса. Причем для бытовых моделей (с мощностью от 500 в до 1 кВт) можно использовать пускатель от стиралки или холодильника, в дальнейшем увеличивая емкость конденсатора или изменяя обмотку реле.

Видео: как подключать трехфазный двигатель в 220В

Способы подключения

При однофазной сети необходимо сдвигать фазу при помощи специальных деталей, чаще всего это конденсатор. Но в некоторых условиях его заменят тиристор. Если установить тиристорный ключ в корпус электродвигателя, то при закрытом положении он не только сдвигает фазы, но и значительно увеличивает пусковой момент. Это способствует повышению КПД до 70 %, что является прекрасным показателем для такого подсоединения. Используя только эту деталь можно отказаться от применения вентилятора и основных типов конденсаторов – пускового и рабочего.

Но и это подключение не является идеальным. При работе ЭД с тиристором потребляется на 30 % больше электрического тока, чем с конденсаторами. Поэтому такой вариант применяется только на производстве или при отсутствии выбора.

Рассмотрим, как производится подключение трехфазного асинхронного двигателя к трехфазной сети, если используется схема треугольник.

Фото — простой треугольник

На чертеже указаны два конденсатора – пусковой и рабочий, кнопка пуска, диод, сигнализирующий о начале работы и резисторная система торможения и полной остановки. Также в данном случае применяется переключатель, который имеет три позиции: «удержание», «старт», «стоп». При установке рукоятки в первом положении к контактам начинает поступать электрический ток. Здесь важно сразу же после того, как двигатель заведется перейти в режим «старт», иначе обмотки могут загореться из-за перегрузки. Во время окончания рабочего процесса рукоятка фиксируется в точке «стоп».

Фото — подключение при помощи конденсаторов электролитов

Иногда при подключении в фазу удобнее останавливать трехфазный двигатель за счет энергии, которая запасена в конденсаторе. Иногда вместо них используются электролиты, но это более сложный вариант установки устройства. В этом случае очень важны параметры конденсатора, в частности, его емкость – от неё зависит торможение и время полной остановки движущихся частей. Также в этой схеме используются выпрямляющие диоды и резисторы. Они помогут при необходимости ускорить остановку двигателя. Но их технические характеристики должны иметь следующий вид:

1. У резистора сопротивление не должно превышать 7 кОм;
2. Конденсатор должен выдерживать напряжение 350 вольт и выше (в зависимости от напряжения сети).

Имея под рукой схему с остановки мотора, при помощи конденсатора можно осуществить подключение с реверсом. Главным отличием от предыдущего чертежа является модернизация трехфазного двухскоростного двигателя за счет двойного переключателя и магнитного пускового реле. Переключатель также как и в предыдущих вариантах имеет несколько основных позиций, но фиксируется только на «старт» и «стоп» — это очень важно.

Фото — реверс при помощи пускателя

Реверсивное подключение двигателя возможно также через магнитный пускатель. В таком случае нужно изменить порядок очередности фаз статора, тогда можно будет обеспечить перемену направления вращения. Чтобы это сделать, нужно сразу после нажатия на кнопку пускателя «Вперед», нажать кнопку «Назад». После этого блокировочный контакт отключит катушку переднего хода и переведет питание на задний – направление вращения изменится. Но нужно быть внимательным при подключении пускателя – если перепутать местами контакты, то при переходе произойдет не реверсирование, а короткое замыкание.

Еще одним необычным способом, как можно подключить трехфазный двигатель, является вариант с использованием четырехполюсного УЗО. Её особенностью является возможность использования без нуля сети.

1. В большинстве случаев, ЭД требуется только 3 фазы и 1 провод заземления, ноль необязателен, т. к. нагрузка симметрична;
2. Принцип подключения таков: фазы питания отводим к автоматическому выключателю, а ноль соединяем прямо с клеммой УЗО – N, после этого её ни к чему не подключаем;
3. От автомата кабели также аналогично подсоединяются к УЗО. Заземляем двигатель и все.

Подключение трехфазного двигателя в однофазную цепь – вопрос актуальный. Такое включение пригодится при обеспечении работы оборудования в домашних условиях. Например, циркулярной пилы, сверлильного станка или зернодробилки.

Трехфазный двигатель в однофазной сети: частотный преобразователь

Самым прогрессивным методом такого включения является частотный преобразователь. С его помощью получают наиболее значимые факторы в процессе эксплуатации асинхронного электродвигателя – плавность пуска и мягкость торможения. Это исключает многократное превышение номинального пускового напряжения, чем увеличивает долговечность двигателя. Кроме того, частотный преобразователь практически в два раза снижает энергопотребление. Принцип его работы основан на двукратномном преобразовании напряжения. Но стоимость инвертора определено, велика, поэтому немного отпугивает.

Пошаговая инструкция сборки частотного преобразователя своими руками

В целях экономии можно собрать частотный преобразователь своими руками. Представляем пошаговую инструкцию сборки инвертора в домашних условиях.

Шаг № 1. Схема инвертора

Начинают сборку любого электронного прибора нужно со схемы. На просторах интернета таких схем большое множество. Поэтому прежде чем начать работу, нелишним будет покопаться и выяснить рабочая выбранная модель или нет. В нашем случае это многократно тестированная и использованная схема.

Выглядит она так. Схема рассчитана она для двигателей мощностью до 4 кВт, в процессе эксплуатации работает защита от перегрузки, нагрева и кз. Случился неприятный момент, короткое замыкание в брно двигателя, но защита отработала четко, ни двигатель, ни частотник не сгорели.

Шаг № 2. Корпус преобразователя

В качестве корпуса был выбран корпус от системного блока компьютера. Можно применить что-нибудь компактнее, но в этот момент именно такой блок-корпус показался приемлемым. Не нужно тратиться на приобретение или изготовление чего-то нового.

Шаг № 3. Блок питания

Можно изготовить нехитрый блок питания своими руками по предлагаемой схеме.

Но в нашем случае он был приобретен в готовом исполнении на 24 В.

Шаг № 4. Установка силовой части

диодный мост с обратными диодами G4PH50UD вынесен, применены полевые транзисторы IGBT.

Шаг № 5. Устройство охлаждения

А также смонтированы кулеры охлаждения для предотвращения нагрева радиатора.

При тестировании схемы на двигателе 4кВт, возможно, появится нагрев. Проверка преобразователя на электрических машинах до 3,0 кВт нагрева не выявила.

Поэтому чтобы не набивалась пыль во время работы кулеров, преобразователь планируется использовать в мастерской, установлено термореле, которое включит охлаждение только в случае перегрева радиатора до 36º С и более. Причем после падения температуры до заданных показателей, кулера опять отключатся.

Шаг № 6. Установка шунта

Устанавливаем шунт для 4кВт, как показано на фото.

Шаг № 7. Монтаж основной платы преобразователя, установка и прошивка контролера

Внизу корпуса смонтирована непосредственно плата частотника,

она идет на микроконтроллер pic 16F628А.

Шаг № 8. Модернизация преобразователя для регулировки частоты вращения двигателя

Такой конструкции частотного преобразователя достаточно для плавного пуска трехфазного электродвигателя и его эксплуатации в однофазной сети.

Если будет стоять задача регулировки оборотов двигателя, тогда его необходимо слегка усложнить, установив другой микроконтролер pic 16F648A,

кварц 20МГц,

два конденсатора для его обвязки 30PF,

и ручку для регулировки оборотов двигателя.

Стоить отметить, что стоимость деталей для частотного преобразователя выливается примерно в сумму 2 700 гривен или 6 700 рублей, если же приобрести прибор с такими же параметрами, но заводского изготовления, цена будет равняться порядка 7 000 гривен или 17 400 рублей.

Главное преимущество наличия частотного преобразователя в возможности подключения всех трехфазных электродвигателей до 4кВт, имеющихся в хозяйстве.

Трехфазный двигатель в однофазной сети: конденсаторы

Другим наиболее приемлемым способом подключения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть являются конденсаторы. Если у вас нет средств на приобретение дорогостоящего оборудования или вопрос упирается в единоразовое подключение одного электродвигателя, то целесообразно применить конденсаторы. Это совершенно просто сделать, воспользовавшись пошаговой инструкцией из нашей статьи.

Пошаговая инструкция применения конденсаторов для подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть

Шаг № 1. Расчет необходимой емкости конденсаторов

Начинать подключение электродвигателя нужно с подбора емкости конденсаторов. Рабочая емкость конденсаторов при соединении треугольником равняется отношению произведения величины силы тока и скалярного коэффициента 4 800 к номинальному напряжению.

В случае соединения звездой скалярный показатель равен 2 800.

Величина силы тока определяется как отношение мощности электродвигателя к произведению скалярного коэффициента 1,73, номинального напряжения U, коэффициента мощности cosφ и кпд η.

I=P/1,73Uηcosφ

Данные для вычисления силы тока указаны на шильдике каждого конкретного электродвигателя.

Емкость пускового конденсатора принимается в два — три раза большей рабочего конденсатора.

Шаг № 2. Схема подключения

Схема подключения трехфазных двигателей а однофазную сеть выглядит так.

Шаг№ 3. Соединение выводов

Сначала определяем количество выводов в брно электрической машины. Для соединения треугольником необходимо, чтобы их было шесть. Если выводов всего три. Нужно снять крышки электродвигателя и найти концы обмоток. После чего припаять к ним провода и вывести в брно. Воспользовавшись схемой соединить обмотки треугольником.

Шаг № 4. Применение пускового конденсатора

Если число оборотов электродвигателя превышает 1500 об/мин, то для пуска следует применить отдельный специальный конденсатор.

Простейшее включение в сеть пускового конденсатора производится при помощи нефиксирующейся кнопки. При автоматизации процесса применяют реле тока.

Электродвигатели мощностью до 0,5 кВт можно включать с помощью реле из холодильника, предварительно заменив контактную пластину и отключив защиту от нагрева. Чтобы избежать залипания ее можно сделать из графитовой щетки. Для двигателей от 0,5 до 1,1 кВт обычно перематывают реле проволокой большего диаметра, а если мощность двигателя выше указанной величины,

то можно сделать реле тока самостоятельно.

Шаг № 5. Соединение батареи конденсаторов необходимой емкости

Для двигателя мощностью 1,1 кВт достаточно конденсатора емкостью 80 мкф. В нашем случае применяем 4 штуки по 20 мкф. Соединям их в одно целое, спаяв перемычки. Они будут выполнять функцию запуска и дальнейшей работы.

Шаг № 6. Подключение питания

Подключаем питание, см фото. Обязательно следует тщательно подготовить конца проводов. Тогда при возникновении проблем, некачественное соединение, как причину, можно будет сразу исключить.

Шаг № 7. Подключение батареи конденсаторов

Подключаем непосредственно конденсаторы Двигатель готов к работе.

Еще одним способом подключения является включение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть без конденсаторов, при помощи двустронних ключей коммутации, активирование которых выполняется в определенно конкретный отрезок времени.

Трехфазный двигатель в однофазной сети без конденсаторов : схемы подключения

Принципиальная схема устройства

Столкнувшись с этой схемой на просторах интернета, человек очень обрадуется. Кстати, это решение впервые было опубликовано в далеком 1967 году.

Расходы небольшие, почему бы не попробовать и не создать прибор, обеспечивающий беспроблемное подключение асинхронного трехфазного двигателя в однофазную сеть. Но прежде чем вооружиться паяльником следует прочесть отзывы и комментарии.

Эта схема теоретически имеет право на жизнь, но на практике, в основном, не работает. Возможно, нужна более тщательная настройка. Сказать однозначно или дать гарантии нельзя. Большинство форумчан считает сборку такого прибора напрасной тратой времени, хотя некоторые утверждают обратное.

Из этого спора можно сделать следующие выводы:

• схема может работать на двигателе до 2,2 кВт и частотой вращения 1 500 об/мин;
• большая потеря мощности на валу электродвигателя;
• схема требует тщательной опции задающей цепи C1R7, которую нужно подстраивать таким образом, чтобы напряжение на конденсаторе открывало и закрывало ключ, по всей вероятности транзисторы ключа попали внерабочий режим, для этого необходимо заменить резистор R6 или один из R3R4;
• более надежными способами подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть являются конденсаторы или частотный преобразователь.

Схема была осовременнена в 1999 году. Для запуска трехфазного двигателя в однофазной сети без конденсаторов были отлажены две простейшие схемы.

Обе опробованы на электродвигателях мощностями от 0.5 до 2.2 кВт и показали довольно таки хорошие результаты (время запуска не многим больше, чем в трехфазном режиме).

В целях финансовой экономии можно подключить трехфазный двигатель по работающим современным схемам.

В данных схемах используются симисторы, которые управляются импульсами разной полярности, а также симметричный динистор, который образует управляющие сигналы в поток каждого полупериода питающего напряжения.

Схема №1 для низкооборотистых электродвигателей

Она предназначена для запуска электродвигателя с номинальной частотой оборотов, которая равна или меньше 1500 оборотов в минуту. Обмотки данных двигателей соединены в треугольник. Фазосдвигающим устройством в данной схеме является специальная цепочка.

Изменяя сопротивление, получаем на конденсаторе напряжение, которое сдвинуто относительно основного питающего напряжения на определенный угол.

Ключевым элементом в данной схеме является симметричный динистор. В момент достижения напряжения на конденсаторе уровня, при котором динистор совершит переключение, подключится заряженный конденсатор к выводу управления симистора.

В этом момент активируется силовой двунаправленный ключ.

Схема № 2 для высокооборотистых электрических машин

Она нужна для запуска электродвигателей с номинальной частотой вращения 3000 оборотов в минуту, а также для двигателей, которые работают на механизмы с немалым моментом сопротивления при запуске.

В данных случаях необходим больший пусковой момент. Именно поэтому была заменена схема соединения обмоток двигателя, которая создает максимальный пусковой момент. В данной схеме конденсаторы, сдвигающие фазы, заменены парой электронных ключей.

Первый ключ включен в систему последовательно с обмоткой фазы и образует в ней индуктивный сдвиг тока. Второй - присоединен параллельно обмотке фазы, и образует в ней опережающий емкостной сдвиг тока.

При данной схеме учитываются обмотки электродвигателей, которые смещены в пространстве на 120 электрических градусов относительно друг друга.

Наладка заключается в определении оптимального угла сдвига тока в фазных обмотках, при котором производится надежный запуск двигателя.

Данное действие можно произвести без использования специальных приборов.

Выполнение данного процесса производится следующим образом. Подача напряжения на двигатель производится пускателем ручного нажимного типа ПНВС-10, через центральный полюс которого присоединяется фазосдвигающая цепочка.

Контакты среднего полюса находятся в замыкании только лишь при зажатой кнопке пуска.

Нажав данную кнопку, путем вращения двигателя подстроечного сопротивления, подбирают нужный пусковой момент. Также поступают и при наладке других схем.

Пример эксплуатации асинхронного электродвигателя 380 В в бытовой сети 220 В без конденсаторов

Видео подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть без конденсаторов: без потери мощности

Подобрано для вас:

1.1. Выбор трехфазного двигателя для подключения в однофазную сеть .

Среди различных способов запуска трехфазных электродвигателей в однофазную сеть, наиболее простой базируется на подключении третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор. Полезная мощность развиваемая двигателем в этом случае составляет 50...60% от его мощности в трехфазном включении. Не все трехфазные электродвигатели, однако, хорошо работают при подключении к однофазной сети. Среди таких электродвигателей можно выделить, например, с двойной клеткой короткозамкнутого ротора серии МА. В связи с этим при выборе трехфазных электродвигателей для работы в однофазной сети следует отдать предпочтение двигателям серий А, АО, АО2, АПН, УАД и др.

Для нормальной работы электродвигателя с конденсаторным пуском необходимо, чтобы емкость используемого конденсатора менялась в зависимости от числа оборотов. На практике это условие выполнить довольно сложно, поэтому используют двухступенчатое управление двигателем. При пуске двигателя подключают два конденсатора, а после разгона один конденсатор отключают и оставляют только рабочий конденсатор.

1.2. Расчет параметров и элементов электродвигателя.

Если, например, в паспорте электродвигателя указано напряжение его питания 220/380, то двигатель включают в однофазную сеть по схеме, представленной на рис. 1

После включения пакетного выключателя П1 замыкаются контакты П1.1 и П1.2, после этого необходимо сразу же нажать кнопку "Разгон". После набора оборотов кнопка отпускается. Реверсирование электродвигателя осуществляется путем переключения фазы на его обмотке тумблером SA1.

Емкость рабочего конденсатора Ср в случае соединения обмоток двигателя в "треугольник" определяется по формуле:

А в случае соединения обмоток двигателя в "звезду" определяется по формуле:

Потребляемый электродвигателем ток в выше приведенных формулах, при известной мощности электродвигателя, можно вычислить из следующего выражения:

Емкость пускового конденсатора Сп выбирают в 2..2,5 раза больше емкости рабочего конденсатора. Эти конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение в 1,5 раза больше напряжения сети. Для сети 220 В лучше использовать конденсаторы типа МБГО, МБПГ, МБГЧ с рабочим напряжением 500 В и выше. При условии кратковременного включения в качестве пусковых конденсаторов можно использовать и электролитические конденсаторы типа К50-3, ЭГЦ-М, КЭ-2 с рабочим напряжением не менее 450 В. Для большей надежности электролитические конденсаторы соединяют последовательно, соединяя между собой их минусовые выводы, и шунтируют диодами (рис. 2)

Общая емкость соединенных конденсаторов составит (С1+С2)/2.

На практике величину емкостей рабочих и пусковых конденсаторов выбирают в зависимости от мощности двигателя по табл. 1

Таблица 1. Значение емкостей рабочих и пусковых конденсаторов трехфазного электродвигателя в зависимости от его мощности при включении в сеть 220 В.

Следует отметить, что у электродвигателя с конденсаторным пуском в режиме холостого хода по обмотке, питаемой через конденсатор, протекает ток на 20...30 % превышающий номинальный. В связи с этим, если двигатель часто используется в недогруженном режиме или вхолостую, то в этом случае емкость конденсатора С р следует уменьшить. Может случиться, что во время перегрузки электродвигатель остановился, тогда для его запуска снова подключают пусковой конденсатор, сняв нагрузку вообще или снизив ее до минимума.

Емкость пускового конденсатора С п можно уменьшить при пуске электродвигателей на холостом ходу или с небольшой нагрузкой. Для включения, например, электродвигателя АО2 мощностью 2,2 кВт на 1420 об/мин можно использовать рабочий конденсатор емкостью 230 мкФ, а пусковой - 150 мкФ. В этом случае электродвигатель уверенно запускается при небольшой нагрузке на валу.

1.3. Переносной универсальный блок для пуска трехфазных электродвигателей мощностью около 0,5 кВт от сети 220 В .

Для запуска электродвигателей различных серий, мощностью около 0,5 кВт, от однофазной сети без реверсирования, можно собрать переносной универсальный пусковой блок (рис. 3)

При нажатии на кнопку SB1 срабатывает магнитный пускатель КМ1 (тумблер SA1 замкнут) и своей контактной системой КМ 1.1, КМ 1.2 подключает электродвигатель М1 к сети 220 В. Одновременно с этим третья контактная группа КМ 1.3 замыкает кнопку SB1. После полного разгона двигателя тумблером SA1 отключают пусковой конденсатор С1. Остановка двигателя осуществляется нажатием на кнопку SB2.

1.3.1. Детали.

В устройстве используется электродвигатель А471А4 (АО2-21-4) мощностью 0,55 кВт на 1420 об/мин и магнитный пускатель типа ПМЛ, рассчитанный на переменный ток напряжением 220 В. Кнопки SB1 и SB2 - спаренные типа ПКЕ612. В качестве переключателя SA1 используется тумблер Т2-1. В устройстве постоянный резистор R1 - проволочный, типа ПЭ-20, а резистор R2 типа МЛТ-2. Конденсаторы С1 и С2 типа МБГЧ на напряжение 400 В. Конденсатор С2 составлен из параллельно соединенных конденсаторов по 20 мкФ 400 В. Лампа HL1 типа КМ-24 и 100 мА.

Пусковое устройство смонтировано в металлическом корпусе размером 170х140х50 мм (рис. 4)

Рис. 4 Внешний вид пускового устройства и чертеж панели поз.7.

На верхней панели корпуса расположены кнопки "Пуск" и "Стоп" - сигнальная лампа и тумблер для отключения пускового конденсатора. На передней панели корпуса устройства находится разъем для подключения электродвигателя.

Для отключения пускового конденсатора можно использовать дополнительное реле К1, тогда надобность в тумблере SA1 отпадает, а конденсатор будет отключаться автоматически (рис.5)

При нажатии на кнопку SB1 срабатывает реле К1 и контактной парой К1.1 включает магнитный пускатель КМ1, а К1.2 - пусковой конденсатор С п. Магнитный пускатель КМ1 самоблокируется с помощью своей контактной пары КМ 1.1, а контакты КМ 1.2 и КМ 1.3 подсоединяют электродвигатель к сети. Кнопку "Пуск" держат нажатой до полного разгона двигателя, а после отпускают. Реле К1 обесточивается и отключает пусковой конденсатор, который разряжается через резистор R2. В это же время магнитный пускатель КМ 1 остается включенным и обеспечивает питание электродвигателя в рабочем режиме. Для остановки электродвигателя следует нажать кнопку "Стоп". В усовершенствованном пусковом устройстве по схеме рис.5, можно использовать реле типа МКУ-48 или ему подобное.

2. Использование электролитических конденсаторов в схемах запуска электродвигателей.

При включении трехфазных асинхронных электродвигателей в однофазную сеть, как правило, используют обычные бумажные конденсаторы. Практика показала, что вместо громоздких бумажных конденсаторов можно использовать оксидные (электролитические) конденсаторы, которые имеют меньшие габариты и более доступны в плане покупки. Схема эквивалентной замены обычного бумажного дана на рис. 6

Положительная полуволна переменного тока проходит через цепочку VD1, С2, а отрицательная VD2, С2. Исходя из этого можно использовать оксидные конденсаторы с допустимым напряжением в два раза меньшим, чем для обычных конденсаторов той же емкости. Например, если в схеме для однофазно сети напряжением 220 В используется бумажный конденсатор на напряжение 400 В, то при его замене, по вышеприведенной схеме, можно использовать электролитический конденсатор на напряжение 200 В. В приведенной схеме емкости обоих конденсаторов одинаковы и выбираются аналогично методике выбора бумажных конденсаторов для пускового устройства.

2.1. Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть с использованием электролитических конденсаторов.

Схема включения трехфазного двигателя в однофазную сеть с использованием электролитических конденсаторов приведена на рис.7.

В приведенной схеме, SA1 - переключатель направления вращения двигателя, SB1 - кнопка разгона двигателя, электролитические конденсаторы С1 и С3 используются для пуска двигателя, С2 и С4 - во время работы.

Подбор электролитических конденсаторов в схеме рис. 7 лучше производить с помощью токоизмерительных клещей. Измеряют токи в точках А, В, С и добивается равенства токов в этих точках путем ступенчатого подбора емкостей конденсаторов. Замеры проводят при нагруженном двигателе в том режиме, в котором предполагается его эксплуатация. Диоды VD1 и VD2 для сети 220 В выбираются с обратным максимально допустимым напряжением не менее 300 В. Максимальный прямой ток диода зависит от мощности двигателя. Для электродвигателей мощностью до 1 кВт подойдут диоды Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247 с прямым током 10 А. При большей мощности двигателя от 1 кВт до 2 кВт нужно взять более мощные диоды с соответствующим прямым током, или поставить несколько менее мощных диодов параллельно, установив их на радиаторы.

Следует обратить ВНИМАНИЕ на то, что при перегрузке диода может произойти его пробой и через электролитический конденсатор потечет переменный ток, что может привести к его нагреву и взрыву.

3. Включение мощных трехфазных двигателей в однофазную сеть.

Конденсаторная схема включения трехфазных двигателей в однофазную сеть позволяет получить от двигателя не более 60% от номинальной мощности, в то время как предел мощности эликтрифицированного устройства ограничивается 1,2 кВт. Этого явно недостаточно для работы электрорубанка или электропилы, которые должны иметь мощность 1,5...2 кВт. Проблема в данном случае может быть решена использованием электродвигателя большей мощности, например, с мощностью 3...4 кВт. Такого типа двигатели рассчитаны на напряжение 380 В, их обмотки соединены «звездой» и в клеммной коробке содержится всего 3 вывода. Включение такого двигателя в сеть 220 В приводит к снижению номинальной мощности двигателя в 3 раза и на 40 % при работе в однофазной сети. Такое снижение мощности делает двигатель непригодным для работы, но может быть использовано для раскрутки ротора вхолостую или с минимальной нагрузкой. Практика показывает, что большая часть электродвигателей уверенно разгоняется до номинальных оборотов, и в этом случае пусковые токи не превышают 20 А.

3.1. Доработка трехфазного двигателя.

Наиболее просто можно осуществить перевод мощного трехфазного двигателя в рабочий режим, если переделать его на однофазный режим работы, получая при этом 50 % номинальной мощности. Переключение двигателя в однофазный режим требует небольшой его доработки. Вскрывают клеммную коробку и определяют, с какой стороны крышки корпуса двигателя подходят выводы обмоток. Отворачивают болты крепления крышки и вынимают ее из корпуса двигателя. Находят место соединения трех обмоток в общую точку и подпаивают к общей точке дополнительный проводник с сечением, соответствующим сечению провода обмотки. Скрутку с подпаянным проводником изолируют изолентой или поливинилхлоридной трубкой, а дополнительный вывод протягивают в клеммную коробку. После этого крышку корпуса устанавливают на место.

Схема коммутации электродвигателя в этом случае будет иметь вид, показанный на рис. 8.

Во время разгона двигателя используется соединение обмоток «звездой» с подключением фазосдвигающего конденсатора Сп. В рабочем режиме в сеть остается включенной только одна обмотка, и вращение ротора поддерживается пульсирующим магнитным полем. После переключения обмоток конденсатор Сп разряжается через резистор Rр. Работа представленной схемы была опробована с двигателем типа АИР-100S2Y3 (4 кВт, 2800 об/мин), установленном на самодельном деревообрабатывающем станке и показала свою эффективность.

3.1.1. Детали.

В схеме коммутации обмоток электродвигателя, в качестве коммутационного устройства SA1 следует использовать пакетный переключатель на рабочий ток не менее 16 А, например, переключатель типа ПП2-25/Н3 (двухполюсный с нейтралью, на ток 25 А). Переключатель SA2 может быть любого типа, но на ток не менее 16 А. Если реверс двигателя не требуется, то этот переключатель SA2 можно исключить из схемы.

Недостатком предложенной схемы включения мощного трехфазного электродвигателя в однофазную сеть можно считать чувствительность двигателя к перегрузкам. Если нагрузка на валу достигнет половины мощности двигателя, то может произойти снижение скорости вращения вала вплоть до полной его остановки. В этом случае снимается нагрузка с вала двигателя. Переключатель переводится сначала в положение «Разгон», а потом в положение «Работа» и продолжают дальнейшую работу.

Для того, чтобы улучшить пусковые характеристики двигателей кроме пускового и рабочего конденсатора можно использовать еще и индуктивность, что улучшает равномерность загрузки фаз. Обо всем этом написано в статье Устройства запуска трехфазного электродвигателя с малыми потерями мощности

При написании статьи использовалась часть материалов из книги Пестрикова В.М. "Домашний электрик и не только..."

Всего хорошего, пишите to © 2005

Теоретический материал, изложенный в первой части темы, посвященной однофазному подключению трехфазного электродвигателя, предназначен для того, чтобы домашний мастер мог осознанно перевести промышленные устройства сети 380 вольт на бытовую электрическую проводку 220.

Благодаря ей вы не просто механически повторите наши рекомендации, а будете выполнять их осознанно.

Оптимальные схемы для подключений трехфазного двигателя к бытовой однофазной сети

Среди многочисленных способов подключения электродвигателя на практике широкое распространение получило всего два, именуемые коротко:

1. звездой;
2. треугольником.

Название дано по методу соединения обмоток в электрической схеме внутри статора. Оба способы отличаются тем, что у них на каждую фазу двигателя прикладывается напряжение разной величины.

В схеме звезды линейное напряжение подводится сразу на две обмотки, соединенные последовательно. Их электрическое сопротивление складывается, осуществляет бо́льшее противодействие проходящему току.

У треугольника линейное напряжение подается на каждую обмотку индивидуально и поэтому ему оказывается меньшее сопротивление. Токи создаются выше по амплитуде.

Обращаем внимание на два этих отличия и делаем практические выводы для их использования:

1. схема звезды обладает пониженными токами в обмотках, позволяет эксплуатировать электродвигатель длительно с минимальными нагрузками, обеспечивать небольшие крутящие моменты на валу;
2. более высокие токи, создаваемые схемой треугольника, обеспечивают лучшую выходную мощность, позволяют использовать двигатель в экстремальных нагрузках, поэтому ему требуется надежное охлаждение для длительной работы.

Два этих отличия подробно объяснены на картинке. Внимательно посмотрите на нее. Красными стрелками для наглядности специально помечены приходящие напряжения с линии (линейные) и приложенные к обмоткам (фазные). У схемы треугольника они совпадают, а для звезды - снижены за счет подключения двух обмоток через нейтраль.

Эти способы следует проанализировать применительно к условиям работы вашего будущего механизма на этапе проектирования, до начала его создания. Иначе двигатель схемы звезды может не справляться с подключенными нагрузками и будет останавливаться, а у треугольника - перегреваться и в итоге сгорит. Нагрузку по току двигателя можно предусмотреть выбором схемы подключения.

Как узнать схему подключения обмоток статора у асинхронного двигателя

На каждом заводе принято на корпусе электротехнического оборудования помещать информационные таблички. Пример ее исполнения для трехфазного электродвигателя показан на фотографии.

Домашнему мастеру можно обращать внимание не на всю информацию, а только на:

1. мощность потребления: по ее величине судят о работоспособности подключаемого привода;
2. схему соединения обмоток - вопрос только что разобран;
3. число оборотов, которое может потребовать подключения редуктора;
4. токи в фазах - под них созданы обмотки;
5. класс защиты от воздействий внешней среды - определяет условия эксплуатации, включая защиту от атмосферной влаги.

Сведениям завода обычно можно доверять, но они создавались для нового двигателя, поставляемого в продажу. Эта схема за все время эксплуатации может подвергаться реконструкции несколько раз, потеряв свой первозданный вид. Старый двигатель при неправильном хранении может потерять работоспособность.

Следует выполнить электрические измерения его схемы и проверить состояние изоляции.

Как определить схемы подключения обмоток статора

Для проведения электрических замеров необходимо иметь доступ к каждому окончанию всех трех обмоток. Обычно шесть их выводов подключены на свои болты внутри клеммной коробки.

Но, среди способов заводского монтажа встречается такой, когда специальные асинхронные модели изготовлены по схеме звезды так, что нейтральная точка собрана концами обмоток внутри корпуса, а на вводную коробку заведена одной жилой ее сборка. Этот неудачный для нас вариант потребует раскручивания на корпусе шпилек крепления крышек для снятия последних. Затем надо подобраться к месту соединения обмоток и разъединить их концы.

Электрическая проверка концов обмоток статора

После нахождения обоих концов для одной обмотки их необходимо пометить собственной маркировкой для проведения последующих проверок и подключения.

Замеры полярности у обмоток статора

Поскольку обмотки навиты строго определённым образом, то нам необходимо точно найти у них начала и окончания. Для этого существует два простых электрических метода:

1. кратковременная подача постоянного тока в одну обмотку для создания импульса;
2. использование источника переменной ЭДС.

В обоих случаях работает принцип электромагнитной индукции. Ведь обмотки собраны внутри магнитопровода, хорошо обеспечивающего трансформацию электроэнергии.

Проверка импульсом от батарейки

Работа выполняется сразу на двух обмотках. Картинка показывает этот процесс для трех - так меньше рисовать.

Процесс состоит из двух этапов. Вначале определяются однополярные обмотки, а затем проводится контрольная проверка, позволяющая исключить возможную ошибку у выполненных измерений.

Для поиска однополярных зажимов на любую свободную обмотку подключается вольтметр постоянного тока, переключенный на предел чувствительной шкалы. По нему будем осуществлять , появляющегося за счет трансформации импульса.

Минусовой вывод батарейки жестко соединяют с произвольным концом второй обмотки, а плюсом кратковременно дотрагиваются до ее второго окончания. Этот момент на картинке показан контактом кнопки Кн.

Наблюдают поведение стрелки вольтметра, реагирующей на подачу импульса в своей цепи. Она может двигаться к плюсу или минусу. Совпадение полярностей обеих обмоток будет показано положительным отклонением, а отличие - отрицательным.

При снятии импульса стрелка пойдет в обратную сторону. На это тоже обращают внимание. Затем маркируют концы.

После этого замер выполняют на третьей обмотке, а контрольную проверку осуществляют переключением батарейки на другую цепочку.

Проверка понижающим трансформатором

Источник ЭДС переменного тока на 24 вольта рекомендуется использовать в целях обеспечения электрической безопасности. Пренебрегать этим требованием не рекомендуется.

Вначале берут две произвольные обмотки, например, №2 и №3. Попарно соединяют вместе их вывода и к этим местам подключают вольтметр, но уже переменного тока. В оставшуюся обмотку №1 подают напряжение от понижающего трансформатора и наблюдают появление показаний от него на вольтметре.

Если вектора направлены одинаково, то они не будут влиять друг на друга и вольтметр покажет их общую величину - 24 вольта. Когда же полярность перепутана, то на вольтметре встречные вектора сложатся, дадут в сумме число 0, которое отобразится на шкале показанием стрелки. Сразу после замера тоже следует маркировать концы.

Затем необходимо проверить полярность для оставшейся пары и выполнить контрольный замер.

Такими простыми электрическими опытами можно надёжно определить принадлежность концов к обмоткам и их полярность. Это поможет их правильно собрать для схемы конденсаторного запуска.

Проверка сопротивления изоляции обмоток статора

Если двигатель при хранении находился в неотапливаемом помещении, то он контактировал с влажным воздухом, отсырел. Его изоляция нарушилась, способна создавать токи утечек. Поэтому ее качество надо оценивать электрическими измерениями.

Тестер в режиме омметра не всегда способен выявить такое нарушение. Он покажет только явный брак: слишком маленькая мощность его источника тока не обеспечивает точный результат замера. Для проверки состояния изоляции необходимо пользоваться мегаомметром - специальным прибором с мощным источником питания, обеспечивающим приложение к измерительной цепи повышенного напряжения 500 или 1000 вольт.

Оценка состояния изоляции должна проводиться до подачи рабочего напряжения на обмотки. Если выявлены токи утечек, то можно попытаться просушить двигатель в теплой, хорошо проветриваемой среде. Часто этот прием позволяет восстановить работоспособность электрической схемы, собранной внутри сердечника статора.

Запуск асинхронного двигателя по схеме звезды

Для этого способа концы всех обмоток К1, К2, К3 соединяются в точке нейтрали и изолируются, а на их начала подается линейное напряжение.

К одному началу жестко подключается рабочий ноль сети, а к двум другим - потенциал фазы следующим способом:

• первая любая обмотка соединяется жестко;
• вторая врезается через конденсаторную сборку.

Для стационарного подключения асинхронного двигателя необходимо предварительно определить фазу и рабочий ноль питающей сети.

Как подобрать конденсаторы

В схеме запуска электродвигателя используется две цепочки для подключения обмотки через конденсаторные сборки:

• рабочая - подключенная во всех режимах;
• пусковая - используемая только для интенсивной раскрутки ротора.

В момент запуска параллельно работают обе эти схемы, а при выводе на рабочий режим цепочка пуска отключается.

Емкость рабочих конденсаторов должна соответствовать потребляемой мощности электрического двигателя. Для ее вычисления используют эмпирическую формулу:

C раб=2800∙I/U.

Входящие в нее величины номинального тока I и напряжения U как раз и вводят корректировку по электрической мощности двигателя.

Емкость пусковых конденсаторов обычно в 2÷3 крата превышает рабочую.

Правильность подбора конденсаторов влияет на образование токов в обмотках. Их необходимо проверять после запуска двигателя под нагрузкой. Для этого замеряют токи в каждой обмотке и сравнивают их по величине и углу. Хорошая эксплуатация осуществляется при минимально возможном перекосе. В противном случае двигатель работает нестабильно, а какая-то обмотка или две станут перегреваться.

В пусковой схеме показан выключатель SA, который вводит в работу на короткое время запуска пусковой конденсатор. Существует много конструкций кнопок, позволяющих выполнять эту операцию.

Однако, хочется обратить внимание на специальное устройство, выпускаемое в советские времена промышленностью для стиральных машин с активатором - центрифугой.

В его закрытом корпусе спрятан механизм в составе:

• двух контактов, работающих на замыкание от нажатия на верхнюю кнопку «Пуск»;
• одного контакта, размыкающего всю цепь от кнопки «Стоп».

При нажатии на кнопку Пуск подается фаза схемы на двигатель через рабочие конденсаторы одной цепочкой и пусковые - другой. Когда же кнопку отпускают, то один контакт разрывается. Его подключают к пусковым конденсаторам.

Запуск асинхронного двигателя по схеме треугольник

Больших отличий этого способа от предыдущего практически нет. Пусковая и рабочая цепочки работают по тем же алгоритмам.

В этой схеме приходится учитывать повышенные токи, протекающие в обмотках и иные методы подбора для них конденсаторов.

Их расчет выполняется по похожей на предыдущую, но другой формуле:

C раб=4800∙I/U.

Соотношения между пусковыми и рабочими конденсаторами не изменяются. Не забывайте оценивать их подбор контрольными замерами токов под номинальной нагрузкой.

Заключительные выводы

1. Существующие технические способы позволяют подключать трехфазные асинхронные двигатели к однофазной сети 220 вольт. Многочисленные исследователи предлагают для этого свои экспериментальные схемы большим ассортиментом.
2. Однако, этот метод не обеспечивает эффективное использование ресурса электрической мощности из-за больших потерь энергии, связанных с некачественным преобразованием напряжения для подключения к фазам статора. Поэтому двигатель работает с низким КПД, повышенными затратами.
3. Длительная эксплуатация станков с подобными двигателями экономически не обоснована.
4. Способ можно рекомендовать только для подключения неответственных механизмов на короткий участок времени.
5. С целью эффективного использования асинхронного электродвигателя необходимо применять полноценное трехфазное подключение либо современный дорогой инверторный преобразователь соответствующей мощности.
6. Однофазный электродвигатель с такой же мощностью в бытовой сети лучше справиться со всеми задачами, а его эксплуатация обойдется дешевле.

Таким образом, конструкции асинхронных двигателей, ранее массово подключаемые к домашней проводке, сейчас не пользуются популярностью, а способ их подключения морально устарел, используется редко.

Вариант подобного механизма показан фотографией наждака со снятым для наглядности защитным щитком и ограничительным упором. Даже при таком исполнении работать на нем затруднительно из-за потерь мощности.

Практические советы Александра Шенрок, изложенные в его видеоролике, наглядно дополняют материал статьи, позволяют лучше осмыслить эту тему. Рекомендую его к просмотру, но, критически отнеситесь к замеру сопротивления изоляции тестером.

Задавайте вопросы в комментариях, делитесь статьей с друзьями через кнопки социальных сетей.

А большая часть асинхронных моторов рассчитана на 380 В и три фазы. А при изготовлении самодельных сверлильных станков, бетономешалок, наждаков и прочих возникает необходимость использовать мощный привод. Мотор от болгарки, например, не получится использовать - у него много оборотов, а мощность маленькая, приходится применять механические редукторы, которые усложняют конструкцию.

Особенности конструкции асинхронных трехфазных моторов

Асинхронные машины переменного тока - это просто находка для любого хозяина. Вот только подключить к бытовой сети их оказывается проблематично. Но все равно можно найти подходящий вариант, при использовании которого потери мощности окажутся минимальными.

Перед тем, как нужно разобраться с его конструкцией. Он состоит из таких элементов:

1. Ротор, изготовленный по типу «беличья клетка».
2. Статор с тремя одинаковыми обмотками.
3. Клеммная коробка.

Обязательно на двигателе должен быть металлический шильдик - на нем прописаны все параметры, даже год выпуска. В клеммную коробку выходят провода из статора. При помощи трех перемычек все провода коммутируются между собой. А теперь давайте рассмотрим, какие схемы подключения мотора существуют.

Подключение по схеме «звезда»

У каждой обмотки есть начало и конец. Перед тем, как подключить двигатель 380 на 220, нужно выяснить, где концы обмоток. Для соединения по схеме «звезда» достаточно установить перемычки таким образом, чтобы все концы были замкнуты. Три фазы нужно подключать к началам обмоток. При запуске двигателя от желательно использовать именно эту схему, так как при работе не индуцируются высокие токи.

Но добиться высокой мощности вряд ли удастся, поэтому применяют на практике гибридные схемы. Запускают мотор с включенными обмотками по схеме «звезда», а при выходе на устоявшийся режим происходит переключение на «треугольник».

Схема подключения обмоток «треугольник»

Минус использования такой схемы в трехфазной сети - в обмотках и проводах индуцируются большие токи. Это приводит к повреждению электрооборудования. Зато при работе в бытовой сети 220 В таких проблем не наблюдается. И если вы думаете, как подключить асинхронный двигатель 380 на 220 В, то ответ очевиден - только при помощи использования схемы «треугольник». Для того чтобы произвести подключение по такой схеме, нужно начало каждой обмотки соединить с концом предыдущей. К вершинам полученного треугольника нужно подключить питание.

Подключение двигателя с помощью частотного преобразователя

Этот способ одновременно является самым простым, прогрессивным и дорогим. Хотя, если вам нужна функциональность от электропривода, никаких денег не пожалеете. Стоимость самого простого преобразователя частоты составляет около 6000 рублей. Но с его помощью не составит труда двигатель на 380 подключить на 220 В. Но нужно правильно выбрать модель. Во-первых, нужно обращать внимание на то, к какой сети разрешается производить подключение прибора. Во-вторых, обратите внимание на то, сколько выходов у него.

Для нормальной работы в бытовых условиях вам необходимо, чтобы частотный преобразователь подключался к однофазной сети. А на выходе должно быть три фазы. Рекомендуется внимательно изучить инструкцию по эксплуатации, чтобы не ошибиться с подключением, в противном случае могут погореть мощные транзисторы, которые установлены в устройстве.

Использование конденсаторов

При использовании мотора мощностью до 1500 Вт можно устанавливать только один конденсатор - рабочий. Чтобы вычислить его мощность, воспользуйтесь формулой:

Сраб=(2780*I)/U=66*P.

I - рабочий ток, U - напряжение, Р - мощность двигателя.

Чтобы упростить расчет, можно поступить иначе - на каждые 100 Вт мощности необходимо 7 мкФ емкости. Следовательно, для двигателя 750 Вт нужно 52-55 мкФ (нужно поэкспериментировать немного, чтобы добиться нужного смещения фазы).

В том случае, если нет в наличии конденсатора нужной емкости, нужно соединить параллельно те, которые имеются, при этом используется такая формула:

Собщ=C1+C2+C3+...+Cn.

Пусковой конденсатор необходим при использовании двигателей, мощность которых свыше 1,5 кВт. Пусковой конденсатор работает только в первые секунды включения, чтобы дать «толчок» ротору. Он включается через кнопку параллельно рабочему. Другими словами, с его помощью сильнее сдвигается фаза. Только таким образом можно подключить двигатель 380 на 220 через конденсаторы.

Суть использования рабочего конденсатора - это получение третьей фазы. В качестве первых двух используются ноль и фаза, которая уже есть в сети. Проблем с подключением двигателя возникнуть не должно, самое главное - прячьте конденсаторы подальше, желательно в герметичный крепкий корпус. Если элемент выйдет из строя, он может взорваться и нанести вред окружающим. Напряжение конденсаторов должно быть не менее 400 В.

Подключение без конденсаторов

Но ведь можно и без конденсаторов подключить двигатель 380 на 220, для этого даже не придется покупать частотный преобразователь. Достаточно порыться в гараже и отыскать несколько главных компонентов:

1. Два транзистора типа КТ315Г. Стоимость на радиорынке около 50 коп. за штуку, иногда даже меньше.
2. Два тиристора типа КУ202Н.
3. Полупроводниковые диоды Д231 и КД105Б.

Вам также потребуется наличие конденсаторов, резисторов (постоянных и одного переменного), стабилитрона. Вся конструкция заключается в корпус, который сможет защитить от поражения электрическим током. Элементы, используемые в конструкции, должны работать при напряжении до 300 В и токе до 10 А.

Можно осуществить как навесной монтаж, так и печатный. Во втором случае потребуется фольгированный материал и умение с ним работать. Обратите внимание на то, что отечественные тиристоры типа КУ202Н сильно нагреваются, особенно если мощность привода свыше 0,75 кВт. Поэтому элементы устанавливайте на радиаторы из алюминия, при необходимости используйте дополнительный обдув.

Теперь вы знаете, как самостоятельно двигатель на 380 подключить на 220 (в бытовую сеть). Ничего сложного в этом нет, вариантов много, поэтому можно выбрать самый подходящий для конкретной цели. Но лучше один раз потратиться и приобрести он увеличивает число функций привода во много раз.