Подключение однофазного двигателя к трехфазной 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.

Сложно представить гараж или собственный дом, в котором имеется мастерская без установленных в них электроприборов. Учитывая довольно высокую стоимость, которых владельцы мастерской стараются изготовить их самостоятельно.

Это могут быть заточные станки или более сложные механизмы, использующие электродвигатели. В каждом гараже всегда можно найти двигатель от неисправной бытовой техники.

Электроснабжение гаражей осуществляется от сети напряжением 220 вольт. Двигатели от бытовой техники однофазные, а при изготовлении станка появляется необходимость в схеме подключения двигателя.

Подключение однофазного коллекторного и асинхронного моторов к сети 220 вольт

В бытовой технике используются коллекторные или асинхронные двигатели. Схема подключения однофазного двигателя при использовании таких электродвигателей будет разная. Для того чтобы выбрать правильную схему необходимо знать тип двигателя.

Это сделать очень просто, если сохранился шильдик. При его отсутствии следует посмотреть, имеются ли щетки. При их наличии электродвигатель коллекторный, если они отсутствуют — двигатель асинхронный.

Схема подсоединения коллекторного двигателя очень проста. Достаточно имеющиеся провода подключить к сети 220 вольт и мотор должен заработать.

Основным недостатком таких моторов большой шум в процессе работы. К достоинствам можно отнести легкость регулировки оборотов. Существует более сложная схема для подключения однофазного асинхронного двигателя.

Они бывают однофазные и трехфазные. Однофазные электродвигатели выпускают с пусковой обмоткой (бифилярные) и конденсаторные.

В момент пуска таких моторов пусковая обмотка замыкается, а после достижения необходимых оборотов отключается специальными устройствами. На практике такие электродвигатели включаются специальными кнопками, у которых средние контакты при нажатии замыкаются, а после отпускания кнопки размыкаются. Это так называемые кнопки ПНВС они специально сконструированы для работы с такими электродвигателями.

В конденсаторных имеется две обмотки, которые работают постоянно. Они смещены относительно друг друга на 90º , благодаря чему можно осуществить реверс.

Схема подключения асинхронного двигателя на 220в ненамного сложнее включения коллекторного. Отличие состоит в том, что к вспомогательной обмотке подсоединяется конденсатор. Его номинал рассчитывается по сложной формуле.

Но опираясь на эмпирические данные его, подбирают из расчета 70 Мкф на 1 Квт мощности, а рабочий конденсатор в 2–3 раза меньше, и соответственно имеет параметры 25–30 Мкф на 1 Квт.

Для того чтобы осуществить подключение однофазного двигателя необходимо подключить конденсатор к вспомогательной обмотке, схема несложная и ее может собрать любой человек.

Достаточно иметь необходимые комплектующие и не перепутать обмотки. Определить назначение обмоток можно с помощью тестера, измерив, сопротивление. Пусковая обмотка имеет в два раза большее сопротивление, чем рабочая.

Схемы включения однофазного электродвигателя

Для включения двигателя применяются три схемы подключения электродвигателей на напряжение 220 в. Для тяжелого пуска устройств, таких как бетономешалка, применяют схему с подсоединением пускового конденсатора с последующим его отключением. Существует более простая схема подключения однофазного двигателя с постоянным подключением конденсатора малой емкости к пусковой обмотке, она применяется наиболее часто.

При этом параллельно рабочему конденсатору во время пуска подключается дополнительный конденсатор.

Для того чтобы наиболее полно раскрыть возможности двигателя применяется схема с постоянно подсоединенным конденсатором к вспомогательной обмотке.

Это самая распространенная схема подключения, с помощью которой подключают любой однофазный асинхронный двигатель при изготовлении заточного станка. При использовании таких схем подсоединения следует знать, что двигатель не сможет развивать полную мощность.

Подключение трехфазных электродвигателей

Часто возникает необходимость в подсоединении асинхронного двигателя,предназначенного для подключения к трехфазной сети в однофазную. Схема подключения трехфазного мотора не сильно отличается от подсоединения однофазного.

Подключение к однофазной сети 220 вольт

Основное отличие состоит в конструкции самого двигателя. В нем имеются равнозначные обмотки, которые соединяются звездой или треугольником. Все зависит от рабочего напряжения.

Схема подключения трехфазного двигателя к однофазной сети включает в себя магнитный пускатель, кнопку включения — выключения и конденсатор. Емкость конденсатора рассчитывается по формуле.

Эта формула справедлива для соединения звездой. И позволяет подобрать рабочий конденсатор.

Вторая формула позволяет рассчитать номинальную емкость для работы с электродвигателем при соединении обмоток треугольником.

Номинал конденсатора можно рассчитать по упрощенной формуле:

Часто при запуске по такой схеме используют пусковой конденсатор, который включают параллельно с рабочим. И выбирается из условий:

Если необходимого номинала нет, то подбор конденсаторов возможен из имеющихся комплектующих при соединении их параллельно или последовательно.

При параллельном соединении емкость суммируется, т. е. увеличивается. А при последовательном соединении уменьшается. И будет меньше меньшего номинала. При подборе конденсаторов необходимо учитывать рабочее напряжение, которое должно быть выше сетевого в 1,5 раза.

При монтаже следует иметь в виду, что схема подключения 3х фазного двигателя предполагает включение конденсатора к третьей обмотке, что позволяет использовать моторы в однофазной сети 220 вольт.

Для того чтобы использовать механизм на полную мощность, следует подключить его к трехфазной сети.

Подключение к трехфазной сети

Для подключения 3 х фазного двигателя на напряжение 380 вольт схема представляет собой соединение обмоток звездой. Соединение треугольником применяется при наличии трехфазной сети на 220 вольт.

Схема подключения асинхронного двигателя к трехфазной сети имеет пускатель на три фазы, кнопку «пуск – стоп» и двигатель. Но в быту имеется однофазное подключение к гаражу или мастерской. Поэтому и возникает необходимость подключения 3х фазного двигателя через конденсаторы к сети 220 вольт, когда используется схема с применением фазосдвигающей цепочки.

Для сдвига фазы применяют конденсатор, который подключают к одной из фаз, а две другие подключают к электрической сети. Это стандартная схема подключения асинхронного двигателя, применяемая для подключения к однофазной сети. При изготовлении всевозможных станков возникает необходимость в реверсивном включении механизмов.

Реверсивная схема подключения при включении трехфазного двигателя к однофазной сети производится по следующей методике.

Достаточно переключить сетевой провод с одного контакта конденсатора на другой. В результате вал начнет вращаться в обратную сторону.

Сложнее осуществляется схема реверсивного подключения двигателя на 380 вольт, если имеется трехфазное соединение.

Для этого применяется принципиальная схема подключения электродвигателя с применением двух магнитных пускателей. С помощью одного из них производится переключение фаз на обмотках.

Второй имеет стандартное включение. При монтаже необходимо предусмотреть защиту от одновременного включения пускателей. В противном случае произойдет короткое замыкание.

Техника безопасности

При самостоятельном подключении электродвигателей следует соблюдать несложные правила. Не работать при подключенном напряжении.

Строго соблюдать правила техники безопасности. Во время работы применять средства индивидуальной защиты.

Нельзя допускать к работе с электричеством необученных людей и детей возрастом менее восемнадцать лет.

Следует помнить, что электричество не имеет запаха и нельзя определить на глаз его наличие на контактах. Обязательно, для определения напряжения использовать только разрешенные средства измерения.

Многие любители и профессионалы применяют в работе электрооборудование различного предназначения. И во многих случаях электрооборудование приводится в движение трехфазными двигателями. Но трехфазная сеть зачастую недоступна в гаражных боксах и индивидуальных домовладениях. И тогда на помощь приходят схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Для чего нужен конденсатор

Наиболее распространены и применяются в станках трехфазные асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором. Их подключение к однофазной сети мы и будем рассматривать. При включении двигателя в трехфазную сеть по трем обмоткам, в разный момент времени протекает переменный ток. Этот ток создает вращающееся магнитное поле, которое начинает вращать ротор двигателя.

При подключении двигателя к однофазной сети, ток по обмоткам течет, но вращающегося магнитного поля нет, ротор не крутится. Выход из этой ситуации был найден. Самым простым и действенным способом оказалось параллельное подключение конденсатора к одной из обмоток двигателя. Конденсатор, импульсно получая и отдавая энергию создает смещение фазы, в обмотках двигателя получается вращающееся магнитное поле и он работает. Емкость постоянно находится под напряжением и называется рабочим конденсатором.

ВАЖНО! Правильно рассчитать и подобрать емкость рабочего конденсатора и его тип.

Как правильно подобрать конденсаторы

Теоретически предполагается осуществлять расчет необходимой емкости путем деления силы тока на напряжение и полученную величину умножить на коэффициент. Для разного типа соединений обмоток коэффициент составляет:

• звездой – 2800;
• треугольником – 4800.

Недостатком этого метода является то, что не всегда на электродвигателе сохранилась табличка с данными. Невозможно точно знать коэффициент мощности и мощность двигателя, а следовательно и силу тока. К тому же на силу тока могут действовать такие факторы как отклонения напряжения в сети и величина нагрузки на двигатель.

Поэтому следует применять упрощенный расчет емкости рабочих конденсаторов. Просто учесть, что на каждые 100 ватт мощности необходимо 7 микрофарад емкости. Удобнее использовать несколько параллельно соединенных конденсаторов малой, желательно одинаковой емкости, чем один большой. Просто суммируя емкость собранных конденсаторов, можно легко определить и подобрать оптимальное значение. Для начала лучше процентов на десять занизить суммарную емкость.

Если двигатель легко запускается и мощности его достаточно для работы, то все подобрано правильно. Если нет – нужно еще подсоединять конденсаторы, пока двигатель не достигнет оптимальной мощности.

СПРАВКА. При подключении трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в однофазную сеть теряется не менее трети его мощности.

Следует помнить, что много не всегда хорошо, и при превышении оптимальной емкости рабочих конденсаторов двигатель будет перегреваться. Перегрев может привести к сгоранию обмоток и выходу электродвигателя из строя.

ВАЖНО! Конденсаторы следует соединять между собой параллельно.

Желательно выбирать конденсаторы с рабочим напряжением не менее 450 вольт. Самыми распространенными являются так называемые бумажные конденсаторы, с буквой Б в наименовании. В настоящее время выпускаются и специализированные, так называемые моторные конденсаторы, например К78-98.

ВНИМАНИЕ! Желательно выбирать конденсаторы для переменного тока. Использование иных тоже возможно, но связано с усложнением схемы и возможными нежелательными последствиями.

В случае, если запуск двигателя осуществляется под нагрузкой и происходит тяжело, необходим еще и пусковой конденсатор. Он включается параллельно рабочему на непродолжительное время пуска электродвигателя. Его емкость должна быть равной или не более чем в два раза превышать емкость рабочего.

Схема подключения электродвигателя 380 на 220 вольт с конденсатором

Подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть несложно и с этим справится даже электромонтер-любитель. Если возникают затруднения, следует обратиться к друзьям или знакомым. Рядом всегда найдется грамотный электрик.

Обмотки трехфазных двигателей с рабочим напряжением 380 на 220 для работы в сети на триста восемьдесят вольт соединены по схеме звезда. Это значит, что концы обмоток соединены между собой, а начала подсоединяются в сеть. Для возможности работы электродвигателя в однофазной сети 220 вольт необходимо для начала его обмотки переключить на схему треугольник. Т.е. конец первой соединить с началом второй, конец второй с началом третьей и конец третьей с началом первой.

Эти соединения и будут выводами двигателя для подключения к электропитанию. Два вывода необходимо через двухполюсной выключатель подсоединить к нолю и фазе сети в 220 вольт. Третий вывод через рабочие конденсаторы, соединить с каким либо из первых двух выводов из двигателя. Можно пробовать запускать.

Если запуск прошел успешно, двигатель работает с приемлемой мощностью и не сильно греется, то можно ничего не менять. Получилась работоспособная схема только с рабочими конденсаторами.

В случае запуска под нагрузкой или просто тяжелого пуска двигателя, он может раскручиваться долго и не достигать приемлемой мощности. Тогда потребуется включить в схему еще и пусковую емкость. Пусковые конденсаторы выбираются того же типа, что и рабочие. Одинаковой или в два раза превышающей ёмкость рабочих. И подключаются параллельно им. Используются только для пуска электродвигателя.

Очень удобно для такого пуска использовать своеобразный выключатель серии АП. Важно чтобы он был в исполнении с блок контактами. В нем при нажатии кнопки Пуск пара контактов остается замкнутыми до нажатия на кнопку Стоп. К ним подключают выводы двигателя и электросеть. Третий контакт замкнут только во время удержания кнопки Пуск, через него и подсоединяется пусковой конденсатор. Выключатели такого типа, только без предохранительной аппаратуры часто устанавливали на старые советские центрифуговые стиральные машинки.

Схема подключения электродвигателя без конденсаторов

Реально работающих схем подключения трехфазного двигателя в бытовую сеть 220 вольт без конденсаторов нет. Некоторые изобретатели предлагают подключать двигатели через индукционные катушки или сопротивления. Якобы, таким образом, создается сдвиг фаз на необходимый угол и двигатель вращается. Другие предлагают тиристорные схемы подключения. На практике это не работает, и не стоит изобретать велосипед. Когда есть дешевый и проверенный способ пуска посредством конденсаторов.

Действительно рабочим вариантом является подключение трехфазного ассинхронника через преобразователь частоты. Преобразователь подключается в бытовую сеть и выдает трехфазный ток, причем с возможностью плавного пуска и регулировки оборотов. Но стоит такое чудо примерно от 7000 рублей с подключаемой мощностью всего в 250 ватт. Мощные приборы стоят гораздо дороже. За такие деньги можно приобрести электрооборудование с возможностью подключения к однофазной цепи. Будь то мини токарный станок, циркулярка, насос или компрессор.

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.