Как подключить электродвигатель: способы и схемы

Подключение трехфазного двигателя: 3 схемы конденсаторного запуска с подробным объяснением

Общая информация

Подключение трехфазных двигателей подразумевает относительно сложную операцию, которая требует понимания процессов, протекающих в электроустановке. Для чего необходимо рассмотреть как составляющие элементы, так и их назначение.

Конструктивно трехфазные электродвигатели состоят из:

  • Статора с магнитопроводом;
  • Ротора с валом;
  • Обмоток.

В зависимости от типа двигателя встречаются модели с короткозамкнутым или фазным ротором. В одних ротор вращается только за счет электромагнитного поля, наводимого от обмоток статора, в других, вращение вала получает усилие от поля ротора при протекании тока в его обмотках.  Для включения трехфазных двигателей необходимо разобраться с тем, как фазы обмоток соединяются между собой.

Что такое трехфазный ток?

Большинство асинхронных двигателей работает от трехфазной сети, поэтому изначально рассмотрим понятие трехфазного тока. Трехфазный ток или трехфазная система электрических цепей – это система, состоящая из трех цепей, в которой действуют электродвижущие силы (ЭДС) одинаковой частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 1/3 периода(φ=2π/3) или 120°.

Большинство производственных генераторов построено на основе трехфазной генерации тока. По сути, в них используют три генератора переменного тока, которые располагаются относительно друг друга под углом 120°.

Схема с тремя генераторами предполагает, что из данного устройства будут выводиться 6 проводов (по два на каждый генератор переменного тока). Однако на практике видно, что бытовые, да и промышленные сети приходят к потребителю в виде трех проводов. Это делается в целях экономии электропроводки.

Катушки генераторов соединяют таким образом, что на выходе получается 3 провода, а не 6. Также данная коммутация обмоток генерирует ток мощностью 380В, вместо привычных 220В. Именно такую трехфазную сеть привыкли видеть все пользователи.

ИНФОРМАЦИЯ: Первая система трехфазного тока на шести проводах была изобретена Николой Тесла. Позже ее усовершенствовал и развил М. О. Доливо-Добровольский, который впервые предложил четырех и трех проводную систему, а также провел череду экспериментов, где выявил ряд преимуществ данной коммутации.

Большинство асинхронных двигателей работают от трехфазной сети. Рассмотрим подробнее, как устроена работа данных агрегатов.

Общие правила

Прежде чем подключить электродвигатель, нужно обязательно уточнить его номинал. Если напряжение превысит расчетное – наступит перегрев обмоток, если оно будет низким – его не хватит для запуска.

Данное значение присутствует в маркировке, чаще всего в двух показателях верхнего и нижнего пределов: 660/380, 380/220 и 220/127 вольт.

Номинал должен совпадать со схемой, по которой выполнено соединение обмоток. Подключение «звезда» объединяет их концы в одной точке, а фазы соединяются с выводами катушек. Здесь используется больший номинал напряжения, отмеченный в маркировке. По схеме «треугольник» выполняется последовательное соединение концов между собой. Образуется полностью замкнутый контур. В данном случае уже используется меньшее значение напряжения. Подключение агрегатов выполняется разными способами, в том числе и смешанным.

Как подключить трехфазный двигатель на 220: Как сделать 380 вольт из 220

Решая, как подключить трехфазный двигатель на 220 вольт, следует помнить, что его нельзя просто взять и подключить к обычной сети. Вал не будет вращаться поскольку отсутствует переменное поле, поочередно воздействующее на ротор. Проблема разрешается путем смещения тока и напряжения в обмотках фаз. Для получения желаемого результата, выполняется подключение двигателя через конденсатор, из-за которого напряжение начинает отставать до минус 90 градусов.

В любом случае полноценно сместить напряжение и сделать 380 вольт из 220 не удастся, поэтому его КПД составит от 30 до 50% в зависимости от схемы подключения обмоток.

В таких режимах двигатель включается только под нагрузкой, а периоды холостого хода сокращаются до минимума. Несоблюдение правил приведет агрегат к выходу из строя.

Как устроен трехфазный асинхронный двигатель

В свою конструкцию электродвигатель на 380 вольт включает короткозамкнутый ротор. В этом случае какие-либо электрические контакты между статором и ротором полностью исключаются. Они не требую щеток и коллекторов, которые в обычных двигателях изнашиваются с высокой интенсивностью. Этим деталям нужны регулярное техническое обслуживание и периодическая замена.

Все детали устройства собраны в литом корпусе (7). Основные элементы состоят из неподвижного статора и подвижного ротора. Основой статора служит сердечник (3). Для его изготовления применяется высококачественная электротехническая сталь, в состав которой входят железо и кремний. Именно они придают материалу необходимые магнитные свойства.

Как подключить трехфазный двигатель на 220: Как сделать 380 вольт из 220

Листовая конструкция статора позволяет избежать появления вихревых токов Фуко, создаваемых переменным магнитным полем. Дополнительную изоляцию листов создает специальный лак, нанесенный с обеих сторон. Таким образом, проводимость в сердечнике полностью исключается, остаются лишь его магнитные свойства.

В пазы сердечника укладываются три медные обмотки (2), с проводниками, защищенными эмалью. Между собой они расположены под углами 120 градусов. Концы обмоток выводятся и размещаются в клеммной коробке, расположенной внизу двигателя.

Ротор закрепляется на валу (1) и свободно вращается внутри статора. Между ними остается минимальный зазор – от 0,5 до 3 мм, чтобы повысить КПД. В сердечнике ротора (5) также использована электротехническая сталь. Однако в его пазах установлены не обмотки, а короткозамкнутые проводники, расположенные в виде беличьего колеса. Поэтому данный элемент именно так и называется.

Будет интересно➡  Как подключить проходной выключатель: разбор схем + пошаговая инструкция по подключению

Как подключить трехфазный двигатель на 220: Как сделать 380 вольт из 220

В состав беличьего колеса входят продольные проводники, имеющие электрическую и механическую связь с кольцами, расположенными в торцах конструкции. В мощных двигателях все элементы изготавливаются из меди.

Работа трехфазного электродвигателя в однофазном режиме: схемы подключения

При включении трехфазного электродвигателя в однофазную сеть возникает пульсирующее магнитное поле. Для старта двигателя нужен сдвиг фаз относительно друг друга не менее чем на 900. Для этого применяют резистивные, емкостные, индуктивные пусковые элементы, включаемые в цепь одной из обмоток. При этом схема трехфазного электродвигателя становится эквивалентной однофазной электрической машине.

В схеме с пусковым резистором сдвиг фаз достигается более медленным намагничиванием одной из обмоток. Такой способ имеет значительные недостатки: большие потери мощности на сопротивление и перегрев электродвигателя при длительной работе. Схемы с индуктивными пусковыми элементами также обладают недостатками.

На практике для включения трехфазных электрических машин в однофазную сеть пусковые резисторы и катушки практически не используют.

График тока и напряжения в конденсаторе и дросселе

Самая распространенная схема – включение через конденсатор. Емкостные элементы гораздо компактнее резисторов, не обладают активным сопротивлением. К недостаткам конденсаторного пуска относят значительный нагрев двигателя при длительной работе и низкий пусковой момент.

Для оборудования, которое запускается под нагрузкой и предназначено для длительной работы, например бетономешалки, применяют схему с 2 конденсаторами. При пуске оба емкостных элемента включены цепь, после разгона двигателя пусковой конденсатор отключается. Это позволяет устранить недостатки схемы с конденсаторным сдвигом фаз.

Принципиальные электрические схемы конденсаторного двигателя с тремя статорными обмотками

Емкость рабочего конденсатора для схемы включения «звезда» определяется исходя из выражения: Cр=2800 хP/(√3хU²х η х cosϕ). Параметры емкостного элемента при соединении в «треугольник» – по формуле Cр=4800 х P/(√3 х U² х η х cosϕ).

Конденсатор можно выбрать из расчета 70 микрофарад на 1 киловатт мощности двигателя. Емкость пускового конденсатора рассчитывается как Cп=2,5 х Cр.

При выборе схемы подключения, нужно учесть параметры двигателя. Если на табличке указаны значения 380/220 В, для включения в сеть 220 В обмотки соединять нужно только «треугольником». Если указано значение только 380 В, нужно разобрать двигатель, найти точку соединения обмоток и вывести все выводы на клеммник.

Для подключения электродвигателей применяют металлобумажные и электролитические конденсаторы. Первые рассчитаны на длительную работу, хорошо выдерживают коммутационные перенапряжения. К недостаткам металлобумажных конденсаторов относится небольшая емкость. Для запуска электродвигателя необходимо параллельно подключить несколько элементов в одну конденсаторную батарею.

Металлобумажные конденсаторы батареи

Электролитические конденсаторы компакты и обладают значительной емкостью. При выборе устройств необходимо обратить внимание на номинальное напряжение. Для электродвигателей в сети 220 В применяют элементы не менее чем на 400-450 В. При коммутациях возникают импульсные броски, при заниженном напряжении, емкостные элементы быстро выходят из строя. Целесообразно использовать специальные конденсаторы для электродвигателей.

Конденсаторы для электродвигателей

Работа трехфазного двигателя от однофазной сети имеет ряд недостатков. Потери мощности составляют 30-40%, то есть мощность электрической машины в таком режиме равна 60-70% от номинального значения, указанного производителем. При этом также наблюдается повышенный шум при работе, избыточный нагрев обмоток.

Необходимые инструменты и комплектующие

Любой монтаж вышеперечисленных схем потребует минимальных знаний электротехники, а также навыков работы с радиоэлектроникой и пайкой мелких деталей.

Из инструментов потребуется:

  1. Набор отверток для сбора/разбора блока управления двигателя. Для старых двигателей лучше подбирать мощные плоские отвертки из хорошей стали. За длительное время работы двигателя болты в корпусе могут «прикипеть». Для их откручивания потребуется немало сил и хороший инструмент.
  2. Пассатижи для обжатия проводов и других манипуляций.
  3. Острый нож для снятия изоляции.
  4. Паяльник.
  5. Канифоль и припой.
  6. Индикаторная отвертка для поиска фазы, а также индикации разрыва на кабеле.
  7. Мультиметр. Один из основных диагностирующих устройств.

Подключение трехфазного двигателя: 3 схемы конденсаторного запуска с подробным объяснением

Также потребуются радиодетали:

  • Конденсаторы.
  • Кнопка пуска.
  • Магнитный пускатель.
  • Тумблер реверса.
  • Контактная плата.

Перечисленных инструментов и радиокомпонентов хватит для сборки представленных выше схем.

ВАЖНО: Не подключайте двигатель в сеть, не проверив работу собранной схемы. Ее можно протестировать при помощи мультиметра. Это убережет технику от короткого замыкания.

Подключение 3 фазного двигателя в однофазную сеть через частотный преобразователь

Преобразователи частоты (ПЧ) – устройства для управления электродвигателей переменного тока. Оборудование позволяет регулировать скорость вращения и момент на валу изменением частоты питающего напряжения. Однофазные ПЧ могут применяться для включения трехфазных двигателей к сети 220 В.

Подключение трехфазного электродвигателя к однофазной сети

Оборудование создает симметричные токи во всех трех фазах и позволяет устранить такие недостатки пуска через конденсатор как:

  • Невысокий момент на валу при пуске.
  • Повышенный нагрев обмоток.
  • Избыточный шум при работе.
  • Низкий к.п.д.

Для подключения к сети 220 В выбирают однофазный ПЧ. Включать трехфазное устройство в однофазную сеть запрещено. Запас мощности преобразователя частоты должен составлять не меньше 2 кВт. При работе 3 фазного двигателя в однофазной сети наблюдаются значительные броски напряжения и тока, при недостатке мощности преобразователя работа привода будет нестабильна. Защита будет отключать устройство и выдавать сообщения об ошибках.

Подключение осуществляется в следующем порядке:

    • Проверка состояния двигателя. При этом определяют плотное прилегание крышек корпуса, исправность подшипников. Желательно измерить сопротивление обмоток. На этом же этапе определяют концы и начала обмоток статора.
    • Соединение обмоток по схеме «треугольник». Для подключения в однофазную сеть через ПЧ необходимо соединить обмотки так, чтобы межфазное напряжение составляло 220 В.
    • Подключение двигателя к частотному преобразователю. Для этого применяют экранированные кабели, рекомендованной производителем марок, сечением, отвечающем мощности выбранного ПЧ. Подключение осуществляется через емкостные входы преобразователя, внешние конденсаторы при этом не нужны.
Будет интересно➡  Что представляет собой индуктивный датчик?

Подключение двигателя к частотному преобразователю

  • Настройка. При этом задаются параметры пусковой и рабочей емкости, вводят другие характеристики электродвигателя. Большинство ПЧ имеют функции автоматического определения параметров двигателя.

Далее выполняют первый пуск. В процессе выявляют и устраняют ошибки подключения и настройки, проверяют корректность работы привода в разных режимах.

Как подключить электродвигатель с 380 на 220В без конденсатора?

Как отмечалось выше, для пуска ЭД с короткозамкнутым ротором от сети с одной фазой чаще всего применяется конденсатор.

Именно он обеспечивает пуск устройства в первый момент времени после подачи однофазного тока. При этом емкость пускового устройства должна в три раза превышать этот же параметр для рабочей емкости.

Для АД, имеющих мощность до 3-х киловатт и применяемых в домашних условиях, цена на пусковые конденсаторы высока и порой соизмерима со стоимостью самого мотора.

Следовательно, многие все чаще избегают емкостей, применяемых только в момент пуска.

По-другому обстоит ситуация с рабочими конденсаторами, использование которых позволяет загрузить мотор на 80-85 процентов его мощности. В случае их отсутствия показатель мощности может упасть до 50 процентов.

Тем не менее, бесконденсаторный пуск 3-х фазного мотора от однофазной сети возможен, благодаря применению двунаправленных ключей, срабатывающих на короткие промежутки времени.

Требуемый момент вращения обеспечивается за счет смещения фазных токов в обмотках АД.

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

Интересно, что время пуска АД от однофазной сети ненамного ниже, чем в привычном режиме.

Основные элементы схемы — симисторы и симметричный динистры. Первые управляются разнополярными импульсами, а второй — сигналами, поступающими от полупериода питающего напряжения.

Схема №1.

Подходит для электродвигателей на 380 Вольт, имеющих частоту вращения до 1 500 об/минуту с обмотками, подключенными по схеме треугольника.

В роли фазосдвигающего устройства выступает RC-цепь. Меняя сопротивление R2, удается добиться на емкости напряжения, смещенного на определенный угол (относительно напряжения бытовой сети).

Выполнение главной задачи берет на себя симметричный динистор VS2, который в определенный момент времени подключает заряженную емкость к симистору и активирует этот ключ.

Схема №2.

Подойдет для электродвигателей, имеющих частоту вращения до 3000 об/минуту и для АД, отличающихся повышенным сопротивлением в момент пуска.

Для таких моторов требуется больший пусковой ток, поэтому более актуальной является схема разомкнутой звезды.

Особенность — применение двух электронных ключей, замещающих фазосдвигающие конденсаторы. В процессе наладки важно обеспечить требуемый угол сдвига в фазных обмотках.

Делается это следующим образом:

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

При реализации рассмотренных схем стоит учесть ряд особенностей:

  • Для эксперимента применялись безрадиаторные симисторы (типы ТС-2-25 и ТС-2-10), которые отлично себя проявили. Если использовать симисторы на корпусе из пластмассы (импортного производства), без радиаторов не обойтись.
  • Симметричный динистор типа DB3 может быть заменен на KP Несмотря на тот факт, что KP1125 сделан в России, он надежен и имеет меньше переключающее напряжение. Главный недостаток — дефицитность этого динистора.

Как подключить с реверсом

Обеспечить вращение ротора в обратную сторону не представляет затруднения. В схему подключения двигателя необходимо добавить двухпозиционный переключатель. Средний контакт переключателя подсоединяется к одному из контактов конденсаторов, а крайние к выводам двигателя.

ВНИМАНИЕ! Сначала необходимо переключателем выбрать направление вращения, и только потом запустить двигатель. При работающем электродвигателе переключателем направления вращения пользоваться нельзя.

Рассмотренные варианты подключения промышленных двигателей в бытовую сеть не представляют большой сложности при их реализации. Важно только внимательно отнестись к некоторым нюансам и оборудование, хоть и с небольшой потерей мощности, прослужит долго и принесет пользу.

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

В большей части в ЭД отечественного производства уже собрана схема звезды. Все, что требуется — пересобрать треугольник.

Главным достоинством соединения «звезда/треугольник» является тот факт, что двигатель выдает максимальную мощность.

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

Чтобы подключить мотор и сделать схему работоспособной, требуется три пускателя.

К первому (К1) подключается ток, а к другому — обмотка статора. Оставшиеся концы подключаются к пускателям К3 и К2.

Далее обмотка последнего пускателя (К2) объединяется с оставшимися фазам для создания схемы «треугольник».

Когда к фазе подключается пускатель К3, остальные концы укорачиваются, и схема преобразуется в «звезду».

Учтите, что одновременное включение К2 и К3 запрещено из-за риска короткого замыкания или выбиванию АВ, питающего ЭД.

Чтобы избежать проблем, предусмотрена специальная блокировка, подразумевающая отключение одного пускателя при включении другого.

  • на третий пускатель.
  • Двигатель начинает работу по схеме «звезда» и начинает работать с большей мощностью.
  • Через какое-то время реле размыкает контакты К3 и подключает К2. При этом электродвигатель работает по схеме «треугольник» со сниженной мощностью. Когда требуется отключить питание, включается К1.

Подключение электродвигателя: с чего следует начать

Этот этап не составит никаких сложностей. К клеммам «С1» и «С2» при помощи провода (в моём случае использовались жилы, сечением 4 мм²) подключаются первые два контакта электромотора. Однако, если первый контакт двигателя затягивается сразу плотно, то вторую гайку пока накручивать не следует.

Будет интересно➡  Как прозвонить провода мультиметром

Начало подключения – первые два провода на месте
Начало подключения – первые два провода на месте

Из-за того, что для работы данного электродвигателя требуется напряжение 380 В, нам нужно обеспечить сдвиг фаз. Это достигается путём подключения рабочего конденсатора. В моём случае, его ёмкость составляет 20 мкФ, чего вполне достаточно. Он подключается на второй и третий контакт электродвигателя. Таким образом, напряжение на третью обмотку будет проходить через конденсатор, который и создаст необходимый сдвиг фаз. Также, к третьему контакту (фаза С) подключается один из проводов пускового конденсатора.

Контакты обмоток двигателя фаз В и С. Больше здесь подключений производиться не будет
Контакты обмоток двигателя фаз В и С. Больше здесь подключений производиться не будет

Второй провод от пускового конденсатора, ёмкость которого составляет 50 мкФ, пока не подключаем – его коммутация будет производиться через другой магнитный пускатель меньшей мощности.

Меры предосторожности при работе с конденсаторами

При выполнении подобных работ следует быть внимательным. Дело в том, что конденсаторы могут быть заряжены. Это приведёт к пусть неопасному, но весьма неприятному удару током. В нашем случае используются элементы с напряжением 400 В – именно такой кратковременный разряд можно получить. Во избежание подобных неприятностей нужно соединить между собой контакты конденсаторов. Если в них осталось напряжение, проскочит искра, раздастся щелчок, после чего с элементом можно работать, не опасаясь удара тока.

Подбор конденсаторов

Емкость конденсаторов для подключения к 220В необходимо подбирать. В случае с рабочим накопителем это просто. Расчет его емкости происходит по формулам:

  • Соединение треугольником: Ср=4800*I/U.
  • Соединение звездой: Ср=2800*I/U.

Внимание! Ср – емкость рабочего конденсатора, I – сила тока (смотреть в паспорте к устройству), а U – напряжение, при котором работает мотор. Так как питание однофазное, то U равно 220 Вольтам.

Подбор пускового накопителя происходит опытным путем (смотрите видео). Обычно его емкость (Сп) больше в 2-3 раза по сравнению с Ср. Например: есть мотор с током в обмотках 2 ампера. При подсоединении намоток треугольником в сеть 220 Ср будет равен 25 мкФ. Тогда Сп будет варьироваться в диапазоне 50-75 мкФ. Но таких накопителей не найти в магазинах. Поэтому придется купит несколько с номинальной емкостью и соединить их параллельно. 25 мкФ можно получить из 2 по 10 мкФ и 1 по 5.

Если Сп будет меньше требуемого значения, то намотки статора будут перегреваться. Возможно даже плавление изоляционной оболочки. Если Сп будет больше требуемого, то нельзя будет развить достаточную мощность. Поэтому подбор начинайте с минимальной емкости (в примере это 50 мкФ), а затем ищите оптимальное значение путем добавления накопителей номинальной емкости.

Внимание! Не давайте двигателю работать без нагрузки. Если он переделан с 380 на 220, то он при этом сгорит! Нельзя запитывать моторы от бытовой сети 220В, если они развивают мощность более 3000 Вт. Это чревато плавлением старой или некачественно сделанной проводки или вышибанием пробок.

Для запитывания двигателя от 220В подойдут накопители от 300В следующих типов:

  • МБГЧ,
  • МБПГ,
  • МБГО,
  • БГТ.

Вы можете узнать все характеристики накопителя (емкость, тип, рабочее напряжение), взглянув на его корпус.

Теперь вы сможете пользоваться трехфазным асинхронным электродвигателем, включая его к сети 220В или 380В в зависимости от того, какая линия проходит рядом. Чтобы лучше понять принцип подсоединения обмоток и фаз с их началами и концами, посмотрите видео.

Дальнейшая коммутация: работаем с рабочим магнитным пускателем

Здесь же производим подключение питающих проводов – они идут от вводного автомата. При этом фазный провод подключается на контакт «L1» рабочего пускателя, а нулевой (нейтраль) на «L2». «L3» задействоваться не будет по причине отсутствия трёхфазной системы.

Подключение питающих проводов к магнитному пускателю
Подключение питающих проводов к магнитному пускателю

Сразу подключим одну из сторон катушки электромагнита, без которой невозможна работа пускателя. При выборе оборудования, следует обратить особое внимание на её рабочее напряжение. Оно может составлять 220 или 380 В. В последнем случае пускатель срабатывать не будет. Здесь подключение производится путём установки перемычки с контакта нулевого провода на клемму катушки.
Установка перемычки с клеммы подачи на катушку

Почему всё так сложно

Этот вопрос и мне изначально не давал покоя, однако всё сложно лишь на первый взгляд. Если выполнять всю работу пошагово, в соответствии с инструкциями, он отпадёт сам собой. Как уже упоминалось, основные сложности были созданы, можно сказать, намеренно. Ведь стоило лишь приобрести в любом магазине электротехники более совершенный кнопочный пост, и большая часть работы просто потеряла свою актуальность. Но в том, что я пошёл столь проблематичным путём есть и свои плюсы – были рассмотрены все варианты при нулевых затратах. Всё, что мне было необходимо, нашлось в гараже. Зато сейчас я имею возможность пользоваться низкобюджетным заточным станком. Из затрат – лишь покупка наждачного заточного круга и оплата счетов за электроэнергию, которые нельзя назвать крупными.

Подведём итог проделанной работе

При наличии необходимых составляющих для сборки подобной схемы, такой вариант подключения достоин внимания. Это касается даже тех, кто будет использовать станок лишь для заточки или правки ножей 2-3 раза в год. Ведь затрат он не требует, а иногда может оказаться просто необходим. Я очень надеюсь, что рассказанное мною сегодня, пригодится кому-либо из читателей этого ресурса.

Предыдущая
РазноеЭлектропроводка в частном доме своими руками
Следующая
РазноеРасчет падения напряжения в кабеле. Калькулятор расчета потери напряжения в кабеле
Ссылка на основную публикацию
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять