Электронная схема включения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Страна мечты

Страницы

• Главная страница

понедельник, 6 мая 2013 г.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Кстати, со схемой соединения звездой и треугольником обмоток асинхронного двигателя я Вас знакомил в прошлой статье.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети. Выбор емкости конденсаторов

• I1 – номинальный (фазный) ток статора, измеряется с помощью электроизмерительных клещей, (А)
• Uсети – напряжение однофазной сети, (В)

Полученное значение емкости рабочего конденсатора получается в (мкФ).

Если сказать еще более проще, то на каждые 100 (Вт) мощности трехфазного двигателя необходимо порядка 7 (мкФ) емкости рабочего конденсатора.

Что случится, если забыть отключить пусковые конденсаторы?

Величина емкости пускового конденсатора выбирается в 2,5-3 раза больше емкости рабочего конденсатора.

Трехфазные двигатели мощностью до 1 (кВт) можно включать в однофазную сеть только с рабочим конденсатором. Пусковой конденсатор можно не применять.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети. Выбор типа конденсаторов

Желательно использовать один и тот же тип конденсаторов, как для рабочих, так и для пусковых конденсаторов.

Применять Вам электролитические конденсаторы я Вам настоятельно не рекомендую.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети. Выбор напряжения конденсаторов

Также при выборе конденсаторов для трехфазного двигателя в однофазной сети важно правильно учитывать их рабочее напряжение.

Принято выбирать рабочее напряжение конденсаторов для схем, указанных в данной статье, равное 1,15 напряжению сети.

Вроде бы все ясно и понятно. Но не стоит забывать, что при использовании бумажных конденсаторов в сети переменного напряжения следует разделить их рабочее напряжение примерно в 2 раза.
Например, если на бумажном конденсаторе указано напряжение 180 (В), то его рабочее напряжение при переменном токе следует принять 90 (В).

Пример подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Цель нашего эксперимента — запустить этот двигатель от однофазной сети 220 (В).

• мощность двигателя составляет 400 (Вт)
• напряжение сети 220 (В) переменного напряжения
• ток, замеренный электроизмерительными клещами в трехфазном режиме работы равен 1,9 (А)
• схема соединения обмоток «звезда»

Дальнейшие итоги нашего эксперимента смотрите на видео.

Самостоятельное подключение трехфазного двигателя к однофазной сети – сложно, но осуществимо

• Рассмотрим вариант штатного подключения
• Подключение трехфазного двигателя к сети 220 вольт (одна фаза)
• Конденсаторный способ включения
• Реверсное подключение трехфазного двигателя через магнитный пускатель

Доморощенные «кулибины» используют для электромеханических поделок то, что попадется под руку. При выборе электродвигателя, обычно попадаются трехфазные асинхронные. Этот тип получил широкое распространение благодаря удачной конструкции, хорошей балансировке и экономичности.

Особенно это актуально в мощных промышленных агрегатах. За пределами частного дома или квартиры, проблем с трехфазным питанием нет. А как организовать подключение трехфазного двигателя к однофазной сети, если ваш счетчик имеет два провода?

Рассмотрим вариант штатного подключения

Трехфазный двигатель, имеет три обмотки под углом 120°. На контактную колодку выводится три пары контактов. Соединение можно организовать двумя способами:

Подключение по схеме «звезда» и «треугольник»

Подключение по схеме «звезда». Каждая обмотка одним концом соединяется с двумя другими обмотками, образуя так называемую нейтраль. Оставшиеся концы соединяются с тремя фазами. Таким образом, на каждую пару обмоток подается 380 вольт:

В распределительной колодке, перемычки соединены соответственно, перепутать контакты невозможно. Понятия полярности в переменном токе нет, поэтому не имеет значения, какую фазу, на какой провод подавать.

Подключение по схеме «треугольник». При таком способе конец каждой обмотки соединяется со следующей, в результате получается замкнутый круг, точнее треугольник. На каждой обмотке присутствует напряжение 380 вольт.

Соответственно, на клемной колодке перемычки устанавливаются по-иному. Аналогично с первым вариантом, полярность отсутствует, как класс.

На каждую группу контактов, ток поступает в разный момент времени, следуя понятию «сдвиг фазы». Поэтому магнитное поле последовательно увлекает за собой ротор, создавая непрерывный крутящий момент. Так работает двигатель при «родном» для него трехфазном питании.

А если вам достался двигатель в отличном состоянии, а подключить его надо к однофазной сети? Не стоит расстраиваться, схема подключения трехфазного двигателя давно отработана инженерами. Мы поделимся с вами секретами нескольких популярных вариантов.

Подключение трехфазного двигателя к сети 220 вольт (одна фаза)

На первый взгляд, работа трехфазного мотора при подключении к одной фазе ничем не отличается от правильного включения. Ротор вращается, практически не теряя оборотов, никаких рывков и замедлений не наблюдается.

Однако достичь штатной мощности при таком питании невозможно. Это вынужденная потеря, ее никак не исправить, приходится с этим считаться. В зависимости от управляющей схемы, снижение мощности колеблется от 20% до 50%.

При этом электроэнергия расходуется так же, как будто вы используете всю мощь. Чтобы выбрать наиболее выгодный вариант, предлагаем ознакомиться с различными способами:

Конденсаторный способ включения

Поскольку нам необходимо обеспечить тот самый «сдвиг по фазе», используем природные способности конденсаторов. Два подводящих провода у нас имеются, их подключаем соответственно к обеим точкам штатной клемной колодки.

Остается третий контакт, на который заводится ток от одного из уже подключенных. Причем не напрямую (иначе двигатель не начнет вращение), а через конденсаторную схему.
Используется два конденсатора (их называют фазосдвигающими).

На приведенной схеме видно, что один конденсатор включен постоянно, а второй через не фиксируемую кнопку. Первый элемент рабочий, его задача имитировать штатный сдвиг фазы для третьей обмотки.

Вторая емкость предназначена для первого оборота ротора, дальше он крутится по инерции, каждый раз попадая между фальшивыми «фазами». Пусковой конденсатор нельзя оставлять включенным постоянно, поскольку он внесет сумятицу в относительно стройный ритм вращения.

Формула расчета рабочего «конденсатора»:

• При подключении «звездой» С=(2800*I)/U;
• При подключении «треугольником» С=(4800*I)/U;

С – полученная величина емкости в микрофарадах.

2800 (4800) физическая константа, без единицы измерения.

I – штатный ток каждой фазы при правильном подключении.

Его необходимо уточнить при приобретении мотора или узнать при помощи токоизмерительных клещей. Для этого придется хотя бы раз запустить двигатель от трех фаз.

U – напряжение сети при однофазном подключении. Как правило, 220 вольт.

Если измерить или узнать рабочий трехфазный ток не представляется возможным (как правило, так и будет), можно вычислить емкость по упрощенной формуле. Величина будет с небольшой погрешностью, но это не сильно скажется на работе двигателя.

С – полученная величина емкости в микрофарадах.
66 – физическая константа.
P – мощность двигателя при работе от трехфазного питания. Указана на заводском шильдике.

Ёмкость пускового конденсатора вычисляется без формулы. Она должна быть в 3 раза больше значения рабочего элемента.

Теперь осталось найти подходящие конденсаторы. Поскольку мы стремимся получить условно бесплатное оборудование (двигатель, как правило, приобретен за пару бутылок горячительного), то и конденсаторы подбираются по аналогичному принципу.

Обычно в мастерской найдется несколько бумажных конденсаторов в железном корпусе, типа МПГ или КБП. Это как раз то, что нужно. У них хорошая надежность и можно найти экземпляры с рабочим напряжением 300-600 вольт.

Недостаток один – такие конденсаторы имеют малую емкость и большие габариты. Поэтому вам придется набирать целую батарею, которую где-то надо разместить. Это плата за «бесплатность» конструкции. Если хочется сделать аккуратно, или нет возможности установить объемный пусковой механизм – воспользуйтесь современными радиоэлементами.

Полипропиленовые конденсаторы серии СВВ имеют малые размеры, и доступны в любом магазине радиодеталей. Разумеется, это увеличит стоимость вашей поделки.

Если вы собрали самодельную циркулярную пилу с мотором мощностью 5-8 кВт – то для батареи бумажных конденсаторов найдется место. А вот небольшой точильный станок с 500 ваттным мотором требует компактного размещения.

Подключение трехфазного двигателя к однофазному питания может быть любым: звездой и треугольником. На качество работы это принципиально не влияет. Обычно оставляют туже схему, которая использовалась штатно. Однако иногда, чтобы сэкономить на конденсаторах (при подключении «звездой» их нужно меньше), меняют способ коммутации обмоток.

Совет: При таком способе подключения, вы можете менять направление вращения трехфазного двигателя.

Это может быть удобно при работе с точильным или сверлильным станком. Необходимо добавить в схему коммутирующий переключатель с центральной точкой. Коммутируя цепь из третьей обмотки и конденсаторной группы к одному или другому контакту однофазного подключения, можно заставить ротор вращаться в нужном направлении.

Реверсное подключение трехфазного двигателя через магнитный пускатель

Для удобства работы с мощным мотором, и создания безопасного подключения, следует использовать магнитный пускатель. Трехфазные установки именно так и подключаются, управляющая кнопка имеет компактные размеры и рассчитана на малые токи. А силовой кабель коммутируется мощными контактами пускателя.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети дает возможность использовать режим реверса. Мы рассмотрели технологию в предыдущей главе.

Для сборки схемы нам понадобятся следующие компоненты:

1. Собственно электродвигатель;
2. Два одинаковых трехфазных пускателя. Важно! Поскольку питание однофазное, рабочая катушка должна быть на 220 вольт;
3. Кнопочный пост (две замыкающие кнопки, одна размыкающая, для остановки);
4. Входной автомат с защитой от короткого замыкания;
5. Фазосдвигающий рабочий конденсатор с рассчитанной емкостью.

Определимся с терминологией. Присвоим контактам трехфазных пускателей наименования «А», «B» и «С».

Собираем схему управления. Фазу от автомата заводим через размыкающую кнопку параллельно на условные рабочие контакты «А» обоих пускателей.

Нулевой провод соединяем с рабочими входами «С» обоих пускателей, и параллельно соединяем опять же с обеими катушками магнитов. На этом входная часть схемы управления собрана. Контакты «B» остаются незадействованными.

Разворачиваем блок пускателей на 180°. Для защиты от короткого замыкания при случайном нажатии сразу двух кнопок реверса, устанавливаем блокировку. Для этого соединяем крест-накрест управляющие катушки пускателей. Теперь пока одна катушка замкнута, вторая просто не включится. Это достигнуто благодаря наличию нормально замкнутых и разомкнутых контактов пускателя.

Далее подключаем кнопочный пост. Схема включения: Нормально разомкнутые контакты катушек двух пускателей соединяем между собой. На нормально замкнутые контакты подключаем кнопки, каждую к своему пускателю.

В результате получается реверсное включение катушек – каждая кнопка замыкает контактную группу своего пускателя, а кнопка «стоп» обесточивает обе катушки, и происходит отключение сразу всего модуля, вне зависимости от номера пускателя.

Проверяем правильность сборки блока без нагрузки. При нажатии пусковых кнопок, должен срабатывать соответствующий пускатель. При одновременном нажатии второй кнопки, ничего не происходит. Значит, схема собрана правильно, и можно подключать двигатель и фазосдвигающий конденсатор.

На выходных контактах фаза «А» первого пускателя соединяется с фазой «А» второго. Эту часть коммутации следует выполнить особенно внимательно. На входе оба питающих кабеля соединены параллельно. А на выходе необходимо обеспечить перекрестную коммутацию.

Соединяем фазу «В» первого пускателя с фазой «С» второго пускателя. Соответственно фазу «С» №1 соединяем с фазой «В» №2. Параллельно контактам «В» и «С» второго магнита подключаем фазосдвигающий конденсатор.

Теперь при нажатии кнопок мы получаем требуемое направление вращения.

Итог: В зависимости от наличия деталей, вы можете воспользоваться любым из предложенных вариантов. Все зависит от суммы, которую вы желаете потратить.

И в заключение смотрите видео — подключение трехфазного двигателя к однофазной сети 220 вольт.

Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети

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

Асинхронные трёхфазные двигатели

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

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

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

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

Стандартное подключение

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

Преимущество такого способа подключения:

• Малые пусковые токи.
• Мягкий старт.

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

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

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

Нестандартная схема

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

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

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

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

Как подобрать ёмкости конденсаторов

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

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

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

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

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

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

Originally posted 2018-07-04 07:40:34.

Схема подключения трехфазного электродвигателя к трехфазной сети

При этом нет необходимости добавлять в схему подключения какие-то пусковые устройства, потому что магнитное поле будет образовываться в обмотках статора сразу же после пуска двигателя. Давайте рассмотрим один вопрос, который сегодня встречается часто на форумах электриков. Вопрос звучит так: как правильно провести подключение трехфазного электродвигателя к трехфазной сети?

Схемы подключения

Начнем с того, что рассмотрим конструкцию трехфазного электродвигателя. Нас здесь будут интересовать три обмотки, которые и создают магнитное поле, вращающее ротор мотора. То есть, именно так и происходит преобразование электрической энергии в механическую.

Существует две схемы подключения:

• Звезда.
• Треугольник.

Сразу же оговоримся, что подключение звездой делает пуск агрегата более плавным. Но при этом мощность электродвигателя будет ниже номинальной практически на 30%. В этом плане подключение треугольником выигрывает. Мощность подключенный таким образом мотор не теряет.

Но тут есть один нюанс, который касается токовой нагрузке. Эта величина резко возрастает при пуске, что негативно влияет на обмотку. Высокая сила тока в медном проводе повышает тепловую энергию, которая влияет на изоляцию провода. Это может привести к пробивке изоляции и выходу из строя самого электродвигателя.

Хотелось бы обратить ваше внимание на тот факт, что большое количество европейского оборудования, завезенного на просторы России, укомплектовано европейскими электрическими двигателями, которые работают под напряжением 400/690 вольт. Кстати, снизу фото шильдика такого мотора.

Так вот эти трехфазные электродвигатели надо подключать к отечественной сети 380В только по схеме треугольник. Если подключить европейский мотор звездой, то под нагрузкой он сразу же сгорит.

Отечественные же трехфазные электродвигатели к трехфазной сети подключаются по схеме звезда. Иногда подключение производят треугольником, это делается для того, чтобы выжать из мотора максимальную мощность, необходимую для некоторых видов технологического оборудования.

Производители сегодня предлагают трехфазные электродвигатели, в коробке подключения которых сделаны выводы концов обмоток в количестве трех или шести штук. Если концов три, то это значит, что на заводе внутри мотора уже сделана схема подключения звезда.

Если концов шесть, то трехфазный двигатель можно подключать к трехфазной сети и звездой, и треугольником. При использовании схемы звезда необходимо три конца начала обмоток соединить в одной скрутке. Три остальных (противоположных) подключить к фазам питающей трехфазной сети 380 вольт.

При использовании схемы треугольник нужно все концы соединить между собой по порядку, то есть последовательно. Фазы подключаются к трем точкам соединения концов обмоток между собой. Внизу фото, где показаны два вида подключения трехфазного двигателя.

Схема звезда-треугольник

Такая схема подключения к трехфазной сети используется достаточно редко. Но она существует, поэтому есть смысл сказать о ней несколько слов. Для чего она используется? Весь смысл такого соединения основан на позиции, что при пуске электродвигателя используется схема звезда, то есть плавный пуск, а для основной работы используется треугольник, то есть выжимается максимум мощности агрегата.

Правда, такая схема достаточно сложная. При этом обязательно устанавливаются в соединение обмоток три магнитных пускателя. Первый соединяется с питающей сетью с одной стороны, а с другой стороны к нему подсоединяются концы обмоток. Ко второму и третьему подключаются противоположные концы обмоток. Ко второму пускателю производится подсоединение треугольником, к третьему звездой.

Внимание! Одновременно включать второй и третий пускатели нельзя. Произойдет короткое замыкание между подключенными к ним фазами, что приведет к сбрасыванию автомата. Поэтому между ними устанавливается блокировка. По сути, все будет происходить так – при включении одного, размыкаются контакты у другого.

Принцип работы таков: при включении первого пускателя временное реле включает и пускатель номер три, то есть, подключенного по схеме звезда. Происходит плавный пуск электродвигателя. Реле времени задет определенный промежуток, в течение которого мотор перейдет в обычный режим работы. После чего пускатель номер три отключается, а включается второй элемент, переводя на схему треугольник.

Подключение электрического двигателя через магнитный пускатель

В принципе, схема подключения 3 фазного двигателя через магнитный пускатель практически точно такая же, как и через автомат. Просто в нее добавляется блок включения и выключения с кнопками «Пуск» и «Стоп».

Одна из фаз подключения к электродвигателю проходит через кнопку «Пуск» (она нормально замкнутая). То есть, при ее нажатии смыкаются контакты, и ток начинает поступать на электродвигатель. Но тут есть один момент. Если отпустить Пуск, то контакты разомкнуться, и ток поступать не будет по назначению.

Поэтому в магнитном пускателе есть еще один дополнительный контактный разъем, который называется контактом самоподхвата. По сути, это блокировочный элемент. Он необходим для того чтобы при отжатой кнопке «Пуск» цепь подачи электроэнергии на электродвигатель не прерывалась. То есть, разъединить ее можно было бы только кнопкой «Стоп».

Что можно дополнить к теме, как подключить трехфазный двигатель к трехфазной сети через пускатель? Обратите внимание вот на какой момент. Иногда после долгой эксплуатации схемы подключения трехфазного электродвигателя кнопка «пуск» перестает работать. Основная причина – подгорели контакты кнопки, ведь при пуске двигателя появляется пусковая нагрузка с большой силой тока. Решить эту проблему можно очень просто – почистить контакты.