Подключение асинхронного двигателя 220 с пусковым конденсатором: как подключить трехфазный двигатель 380 в однофазную сеть 220. Схема подключения асинхронного двигателя 220в с конденсаторами

Содержание

Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети (видео, схема)

После своего изобретения трехфазные двигатели успешно используются до сих пор без каких-либо существенных изменений. Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети было лишь делом времени, так как они намного проще в эксплуатации и обслуживании, чем их коллекторные собратья. А ведь в домашних условиях используется именно однофазная сеть, а хороший двигатель нужен не только на производстве. Какие электрические машины можно использовать дома или на даче, и как правильно их запустить в работу от обычных 220 В?

Одна фаза вместо трех

Самый распространенный вариант – трехфазный асинхронный двигатель. В пазах неподвижного статора уложены три обмотки со сдвигом 120 электрических градусов. Для пуска необходимо через них пропустить трехфазный ток, который, проходя по каждой обмотке в разное время, создает вращающий момент, раскручивающий ротор. При подключении однофазной сети такого не происходит. Поэтому здесь необходимы дополнительные элементы, такие как фазосдвигающий конденсатор. Это самый простой способ.

На скорость вращения ротора это не повлияет, а вот мощность такой электрической машины упадет. В зависимости от нагрузки на валу, емкости конденсатора, схемы подключения, потери составляют 30–50 %.

Стоит сразу отметить, что аппараты не всех марок работают по однофазной схеме. Но все-таки большинство позволяет проводить с собой подобные манипуляции. Всегда стоит обращать внимание на прикрепленные таблички. Там есть все характеристики, глядя на которые можно увидеть, какая это модель и где она будет работать.

Из первой картинки (А) можно сделать вывод, что данный двигатель рассчитан на два напряжения – 220 и 380 В. Включение обмоток – треугольник и звезда. От обычной домашней сети его запустить можно (есть соответствующее напряжение), и желательно треугольником.

Вторая (Б) показывает: электрическая машина рассчитана на 380 В, включение звездой. Теоретически, на меньшее напряжение переключиться возможно, но для этого нужно разбирать корпус, искать соединение обмоток и переключать их на треугольник. Можно, конечно, ничего не переключать просто поставив конденсатор. Однако потери мощности будут колоссальными.

Если на табличке написано: Δ/Ỵ 127/220, то к сети 220 В такой аппарат можно включать только звездой, иначе он сгорит!

Подключение фазосдвигающего конденсатора

Оптимальный вариант подключения трехфазной машины в работу от 220 вольт, это треугольником. Так потери составят около 30%. Два конца в борне идут непосредственно к сети, а между третьим концом и любым из этих двух включают конденсатор.

Такой пуск возможен если нет никакой серьезной нагрузки: например, при подключении вентилятора. Если будет нагрузка, то ротор либо не будет крутиться вообще, либо запуск будет происходить очень долго. В этом случае стоит добавить пусковой конденсатор.

При этом будет хорошо использовать выключатель, у которого один контакт замыкался бы и фиксировался, пока его не отключишь, а другой отключался, когда его отпускают. Так можно на непродолжительное время подсоединять в работу пусковой конденсатор. Направление вращения изменяется переключением конденсатора в схеме на другую фазу.

На практике это может выглядеть так:

Схема для пуска в работу трехфазного двигателя к однофазной цепи звездой тоже несложная. Потери будут больше, но иногда другого выхода просто нет.

Расчет конденсатора

Вполне естественный вопрос о том, конденсатор с какими параметрами нужно использовать для запуска и работы такого аппарата. Все зависит от того, звездой или треугольником соединены обмотки на трехфазной машине.

Для звезды существует такой расчет: Cр = 2800•I/U.
Треугольник:Cр = 4800•I/U.

Cр– емкость рабочего конденсатора в микрофарадах, I – ток в амперах, U – напряжение сети в вольтах.

Ток можно посчитать таким образом: I = P/(1.73•U•n•cos ф).

Р – это мощность асинхронного аппарата, написанная на его бирке,n – его КПД. Он указан там же, рядом написан и cos ф.

Есть и упрощенный вариант расчета. Он выглядит таким образом: C = 70•Pн, где Pн – это номинальная мощность, кВт (на бирке). Из этой формулы можно сделать вывод, что на каждые 100 Вт должно быть около 7 мкФ емкости.

При завышенной емкости конденсатора обмотки будут сильно греться, при заниженной ротор будет тяжело раскручиваться. Поэтому идеальным вариантом является, когда после всех расчетов делается своеобразная «подгонка»: замеряется ток при помощи клещей и добавляются или убираются дополнительные конденсаторы.

Если нужен пусковой конденсатор, то необходимо подобрать его так, чтобы общая емкость (Ср+Сп) в 2–3 раза превышала рабочую(Ср).

Постепенный разгон

Как можно осуществить плавный пуск асинхронного двигателя в однофазной сети? Стоит сразу оговориться, что для домашнего использования это обойдется дорого. Сама схема очень сложна и пробовать собрать ее самостоятельно не имеет смысла. Существуют специальные устройства плавного пуска, которые успешно используются для этой цели. Суть их заключается в том, что первые секунды включения напряжение питания подается заниженным, вследствие чего занижен пусковой момент.

Но так как частота вращения роторатаких аппаратов зависит от частоты питающего напряжения, а не от его величины, то такой вариант подходит только тогда, когда нет значительной нагрузки на валу: насосы, вентиляторы. Если есть нагрузка, тогда лучше всего использовать частотный преобразователь. Он также обеспечит плавный запуск, а также много других замечательных возможностей. Правда, стоит он дороже. Из этого следует вывод: такие устройства больше подходят для использования на производстве, пусть даже небольшом. Для дома это дорого.

Как видно, этот частотник можно питать как трехфазным напряжением, так и одной фазой.

Одна фаза

Для того чтобы выполнить подключение однофазного асинхронного двигателя, достаточно двух кнопок: одна с фиксатором, другая без него. Стандартная схема: две обмотки, включенные последовательно (хотя, в зависимости от модели, могут быть варианты). Та, у которой большее сопротивление – пусковая, другая – рабочая.

Каждая модель электрической машины имеет свои характеристики, а значит, и варианты подключения могут различаться. У некоторых для запуска используется два конденсатора, у других – один.

Следовательно, начинать необходимо с выяснения модели и ее технических характеристик.

Как видно, запуск короткозамкнутых электрических машин возможен по-разному. Подключение возможно как в домашних условиях, так и на производстве, что сделало их такими популярными. И, по большому счету, более чем за сто лет не было придумано ничего лучше.

Схемы подключения электродвигателей к сети переменного тока 220 вольт

Для того чтобы разобраться, как подключить электродвигатель конкретного типа, необходимо понимать принципы его работы и особенности конструкции. Существует множество электродвигателей разных типов. По способу подключения к сети переменного тока они бывают трехфазные, двухфазные или однофазные. По способу питания обмотки ротора делятся на синхронные и асинхронные.

Принцип действия
Двухфазный синхронный электродвигатель
Трехфазный синхронный двигатель
Трехфазный асинхронный двигатель
Однофазный асинхронный электродвигатель
Схема включения
Подсоединение к однофазной сети
Подключение на 220 вольт
Как включить однофазный асинхронный двигатель

Принцип действия

Принцип действия электродвигателя демонстрирует простейший опыт, который всем нам показывали в школе — вращение рамки с током в поле постоянного магнита.

Рамка с током — это аналог ротора, неподвижный магнит — статор. Если в рамку подать ток, она повернется перпендикулярно направлению магнитного поля и застынет в этом положении. Если заставить магнит крутиться, рамка будет вращаться с той же скоростью, то есть синхронно с магнитом. У нас получился синхронный электродвигатель. Но у нас магнит — это статор, а он по определению неподвижен. Как заставить вращаться магнитное поле неподвижного статора?

Для начала заменим постоянный магнит катушкой с током. Это обмотка нашего статора. Как известно из той же школьной физики, катушка с током создает магнитное поле. Последнее пропорционально величине тока, а полярность зависит от направления тока в катушке. Если подать в катушку переменный ток, получим переменное поле.

Магнитное поле — векторная величина. Переменный ток в питающей сети имеет синусоидальную форму.

Нам поможет очень наглядная аналогия с часами. Какие векторы вращаются постоянно перед нашими глазами? Это часовые стрелки. Представим, что в углу комнаты висят часы. Секундная стрелка вращается, делая один полный оборот в минуту. Стрелка — вектор единичной длины.

Тень, которую стрелка отбрасывает на стену, меняется как синус с периодом в 1 минуту, а тень, отбрасываемая на пол — как косинус.

Или синус, сдвинутый по фазе на 90 градусов. Но вектор равен сумме своих проекций. Другими словами, стрелка равна векторной сумме своих теней.

Двухфазный синхронный электродвигатель

Расположим на статоре две обмотки под углом в 90 градусов, то есть взаимно перпендикулярно. Подадим в них синусоидальный переменный ток. Фазы токов сдвинем на 90 градусов. Имеем два вектора взаимно перпендикулярных, меняющихся по синусоидальному закону со сдвигом фаз на 90 градусов. Суммарный вектор будет вращаться подобно часовой стрелке, делая один полный оборот за период частоты переменного тока.

У нас получился двухфазный синхронный электродвигатель. Откуда взять токи, сдвинутые по фазе для питания обмоток? Наверное, не всем известно, что вначале распределительные сети переменного тока были двухфазными. И лишь позднее, не без борьбы, уступили место трехфазным. Если бы не уступили, то наш двухфазный электромотор можно было подключить напрямую к двум фазам.

Но победили трехфазные сети, для которых были разработаны трехфазные электродвигатели. А двухфазные электромоторы нашли свое применение в однофазных сетях в виде конденсаторных двигателей.

Трехфазный синхронный двигатель

Современные распределительные сети переменного тока выполнены по трехфазной схеме.

По сети передаются сразу три синусоиды со сдвигом фаз на треть периода или на 120 градусов относительно друг друга.
Трехфазный двигатель отличается от двухфазного тем, что у него не две, а три обмотки на статоре, повернутых на 120 градусов.
Три катушки, подключенные к трем фазам, создают в сумме вращающееся магнитное поле, которое поворачивает ротор.

Трехфазный асинхронный двигатель

Ток в ротор синхронного двигателя подается от источника питания. Но мы знаем из той же школьной физики, что ток в катушке можно создать переменным магнитным полем. Можно просто замкнуть концы катушки на роторе. Можно даже оставить всего один виток, как в рамке. А ток пусть индуцирует вращающееся магнитное поле статора.

В момент старта ротор неподвижен, а поле статора вращается.
Поле в контуре ротора меняется, наводя электрический ток.
Ротор начнет догонять поле статора. Но никогда не догонит, так как в этом случае ток в нем перестанет наводиться.
В асинхронном двигателе ротор всегда вращается медленнее магнитного поля.
Разница скоростей называется скольжением. Подключение асинхронного двигателя не требует подачи тока в обмотку ротора.

У синхронных и асинхронных электродвигателей есть свои достоинства и недостатки, но факт состоит в том, что большинство двигателей, применяемых в промышленности на сегодняшний день — это асинхронные трехфазные двигатели.

Однофазный асинхронный электродвигатель

Если оставить на роторе короткозамкнутый виток, а на статоре одну катушку, то мы получим удивительную конструкцию — асинхронный однофазный двигатель.

На первый взгляд кажется, что такой двигатель работать не должен. Ведь в роторе нет тока, а магнитное поле статора не вращается. Но если ротор рукой толкнуть в любую сторону, двигатель заработает! И вращаться он будет в ту сторону, в которую его подтолкнули при пуске.

Объяснить работу этого двигателя можно, представив неподвижное переменное магнитное поле статора как сумму двух полей, вращающихся навстречу друг другу. Пока ротор неподвижен, эти поля уравновешивают друг друга, поэтому однофазный асинхронный двигатель не может стартовать самостоятельно. Если же ротор внешним усилием привести в движение, он будет вращаться попутно с одним вектором и навстречу другому.

Попутный вектор будет тянуть ротор за собой, встречный — тормозить.

Можно показать, что из-за разности встречной и попутной скоростей влияние попутного вектора будет сильнее, и двигатель будет работать в асинхронном режиме.

Схема включения

Возможно подключение нагрузок к трехфазной сети по двум схемам — звездой и треугольником. При подключении звездой начала обмоток соединяются между собой, а концы подключаются к фазам. При включении треугольником конец одной обмотки подключается к началу другой.

В схеме включения звездой обмотки оказываются под фазным напряжением 220 В., при включении треугольником — под линейным 380 В.

При включении треугольником двигатель развивает не только большую мощность, но и большие пусковые токи. Поэтому иногда используют комбинированную схему — старт звездой, затем переключение в треугольник.

Направление вращения определяется порядком подключения фаз. Для изменения направления достаточно поменять местами любые две фазы.

Подсоединение к однофазной сети

Трехфазный двигатель можно включать в однофазную сеть, хотя и с потерей мощности, если одну из обмоток подключить через фазосдвигающий конденсатор. Однако при таком включении двигатель сильно теряет в своих параметрах, поэтому этот режим использовать не рекомендуется.

Подключение на 220 вольт

В отличие от трехфазного, двухфазный мотор изначально предназначен для включения в однофазную сеть. Для получения сдвига фаз между обмотками включается рабочий конденсатор, поэтому двухфазные двигатели называют еще конденсаторными.

Емкость рабочего конденсатора рассчитывается по формулам для номинального рабочего режима. Но при отличии режима от номинального, например, при пуске баланс обмоток нарушается. Для обеспечения пускового режима на время старта и разгона параллельно рабочему подключается дополнительный пусковой конденсатор, который должен отключаться при выходе на номинальные обороты.

Как включить однофазный асинхронный двигатель

Если не нужен автоматический запуск, асинхронный однофазный двигатель имеет самую простую схему включения. Особенностью этого типа является невозможность автоматического старта.

Для автоматического пуска используется вторая пусковая обмотка как в двухфазном электромоторе. Пусковая обмотка подключается через пусковой конденсатор только для старта и после этого должна быть отключена вручную или автоматически.

Как выбрать конденсаторы для подключения однофазного и трехфазного электродвигателя к сети 220 В

Часто бывает, особенно в быту, что асинхронный электродвигатель необходимо подключить к стандартной однофазной сети переменного тока с рабочее напряжение 220 вольт. И двигатель трехфазный! Эта задача типична, когда нам нужно установить наждак или сверлильный станок, например, в гараже.

Чтобы все правильно устроить, используют так называемые пусковые и рабочие (фазосдвигающие) конденсаторы. Вообще конденсаторы бывают разных типов, разной емкости, и прежде чем приступить к построению схемы, необходимо подобрать конденсаторы соответствующего типа, номинального напряжения и правильно рассчитать их требуемую емкость.

Всем известно, что электрический конденсатор представляет собой две проводящие пластины, разделенные диэлектриком, и служит для накопления, временного хранения и передачи электрического заряда, то есть электрической энергии.

Конденсаторы бывают двух типов: полярные и неполярные. Неполярные можно использовать в цепях переменного тока, полярные – нет. Если полярный конденсатор включить в цепь переменного тока, то очень скоро произойдет короткое замыкание в диэлектрическом слое, и конденсатор выйдет из строя. Неполярные одинаково эффективно реагируют на напряжение любой полярности, подаваемое на его обкладки, а также на переменное напряжение.

Итак, выбирая рабочий конденсатор для трехфазного двигателя, необходимо учитывать несколько основных параметров рабочей цепи переменного тока. Приведенная ниже формула для расчета емкости рабочего конденсатора в микрофарадах, при частоте тока в сети 50 Гц, выглядит так:

Здесь в зависимости от схемы соединения обмоток статора двигателя («звезда» или «треугольник»), коэффициент в начале формулы примет значение 4800 для «треугольника» или 2800 для «звезды». I — номинальное значение эффективного тока статора подключенного двигателя.

Номинальный ток I указывается на заводской табличке (информационной табличке) на корпусе двигателя или, если табличка затерта, измеряется токоизмерительными клещами в одной из фаз при нормальном трехфазном питании двигателя. U – действующее (действующее значение) переменное напряжение сети, к которой будет подключен двигатель с конденсатором, например 220 вольт.

Существует и более простой подход к выбору емкости рабочего конденсатора – на каждые 100 Вт мощности двигателя при соединении звездой берется 7 мкФ емкости конденсатора. Если соединение треугольником, то емкость на 100 Вт будет 12 мкФ.

При выборе емкости конденсатора очень важно не превышать расчетную, иначе ток через обмотку статора превысит номинал, двигатель перегреется и вообще может быстро сгореть.

При пуске двигателя под нагрузкой, а это часто бывает, так как наждачный круг или буровой инструмент имеют значительную массу, пусковой ток должен быть больше номинального тока.

Для этого параллельно рабочему подключается дополнительный пусковой конденсатор на время пуска. Этот конденсатор нужен только на несколько секунд, пока двигатель не наберет номинальные обороты. После этого пусковой конденсатор отключается и в цепи остается только рабочий фазосдвигающий конденсатор.

Емкость пускового конденсатора выбирают в 2,5-3 раза больше емкости рабочего конденсатора. Причем номинальное напряжение этого конденсатора должно быть по возможности не менее чем в 1,5 раза больше сетевого напряжения питания. Иногда для получения требуемой пусковой емкости и запаса по напряжению применяют даже последовательно соединенные конденсаторы.

Если двигатель не трехфазный, а однофазный, то он может иметь пусковую обмотку, служащую для создания крутящего момента в секундах пуска. Также должен быть фазосдвигающий конденсатор. А вот однофазные двигатели могут работать в различных режимах.

Если пусковой конденсатор и пусковая обмотка питаются только при пуске, то на 1 киловатт мощности двигателя берите 70 мкФ. Если рабочий конденсатор вместе с дополнительной обмоткой все время питать, то брать около 30 мкФ на киловатт.

Если пусковой конденсатор подключен в момент пуска, а рабочий конденсатор продолжает подключаться в процессе работы оборудования, то, как правило, значение суммарной емкости пускового и рабочего конденсаторов выбирают из соотношения 1 мкФ на 100 Вт мощности.

Информация в этой статье поможет вам рассчитать емкость рабочего и пускового конденсаторов. Пусковой конденсатор удобно приспособить так, чтобы он подключался и отключался специально запускаемой кнопкой без фиксации. Однако, если после точных расчетов и подключения конденсатора двигатель в процессе работы начинает сильно греться, емкость рабочего конденсатора следует уменьшить.

Что касается номинального напряжения конденсатора, то обычно конденсаторы на рабочее напряжение менее 450 вольт не применяют. Лучше всего, если конденсатор будет рассчитан на 500 или 600 вольт для переменного тока.

В качестве пусковых и рабочих фазосдвигающих конденсаторов замечательно подходят полипропиленовые диэлектрические конденсаторы, которые продаются на рынке как «пусковые конденсаторы». Если конденсаторов такого типа нет в наличии, то подойдут «бумажные» типа МБГО, лишь бы максимальное напряжение совпадало.

Что произойдет, если подключить двигатель 3-Φ к однофазной сети?

Как следует из названия, трехфазный асинхронный двигатель должен быть подключен к трем фазам (линиям) для правильной работы, при этом каждая фаза действует как обратный путь для тока из трех фаз. Но что, если нам нужно, чтобы трехфазный двигатель работал от однофазной сети? Что ж, Ответ 1: Нет: Нельзя и 2: Да! Ты можешь.

Сообщение по теме: Как запустить трехфазный асинхронный двигатель от однофазного источника питания?

Если вы напрямую подключаете однофазное питание к трехфазному асинхронному двигателю, ниже приведены результаты для различных сценариев:

Если двигатель остановлен:

Двигатель вообще не запускается и остается неподвижным нет равномерного крутящего момента и RMF (вращающегося магнитного поля) в однофазной системе питания. Вот почему однофазные двигатели не запускаются самостоятельно. В этом случае двигатель может начать дымить и гореть из-за большой величины тока в короткозамкнутых пазах обмотки ротора. Если имеется надлежащая схема защиты, тепловое реле, предохранитель или автоматический выключатель могут отключить двигатель от источника питания.

Если двигатель работает:

Если двигатель запускается и работает из-за фазовращателя, частотно-регулируемого привода или пусковых/рабочих конденсаторов в одной из катушек, двигатель будет продолжать работать, но с меньшей выходной мощностью и эффективностью, чем а также гул и вибрация.

Кроме того, скорость двигателя будет ниже, так как однофазное напряжение меньше, чем трехфазное напряжение, где скорость двигателя зависит от напряжения питания.

Если вы все еще хотите запустить двигатель:

Вы можете сделать это, используя конденсатор фазовращателя (в соответствии с номинальным значением) в одной из последовательных обмоток (чаще всего при соединении треугольником), или вращающийся фазоинвертор, или самые последние и надежные ЧРП (преобразователь частоты). Вручную вы можете покрутить двигатель (после подключения трехфазного двигателя 400 В к однофазному 230 В), и он будет работать в этом направлении, но с меньшим КПД, мощностью и крутящим моментом. Это возможно только в том случае, если двигатель рассчитан как на однофазное, так и на трехфазное питание (звезда/треугольник). Система питания 400В/230В.

Похожие сообщения:

Что происходит с 3-фазным двигателем, когда 1 из 3 фаз потерян?
Что происходит с трехфазным двигателем при потере двух из трех фаз?

В заключение, вы не можете запустить двигатель 3-Φ на двигателе 1-Φ без какого-либо фазовращателя, такого как конденсатор. Если это так, двигатель выйдет из строя из-за чрезмерного тока при отсутствии защиты, в противном случае сработают защитные автоматические выключатели. Если вы все же хотите управлять трехфазным двигателем от однофазного источника питания, вы должны использовать частотно-регулируемый привод, фазовращатель / преобразователь или просто конденсатор, который используется для создания разности фаз (конденсатор используется для той же цели, что и в потолочный вентилятор).

В основном небольшие двигатели соединены звездой «Y». В случае соединения треугольником конденсатор может быть подключен к свободной ветви, так как фаза подключается к первой клемме, нейтральная верхняя вторая клемма. Если вы хотите изменить направление или вращение двигателя, вы можете просто изменить фазу на другую клемму и подключить конденсатор к новой свободной ветви треугольника.

Метод статических конденсаторов используется для двигателей малого диапазона. В методе работы конденсаторного пускового конденсатора пусковой конденсатор подключается параллельно свободной ветви соединения треугольником (фаза и нейтраль подключаются к трем клеммам, поэтому третья свободна). Когда двигатель запускается, пусковой конденсатор отключается, а рабочий конденсатор все еще подключен (обратите внимание, что рабочий конденсатор не является обязательным).

Имейте в виду, что описанный выше метод не подходит для постоянной работы двигателя, поскольку он сокращает срок службы двигателя, поскольку в такой конфигурации активны только две фазы (из трех). Кроме того, КПД двигателя может быть снижен на 1/3 ^{по сравнению с} до 2/3 ^{по сравнению с} ). Например, КПД и выходная мощность трехфазного двигателя мощностью 5 кВт (6,7 л.с.) будут снижены с 3,33 кВт (4,46 л.с.) до 1,66 кВт (2,22 л.с.). Короче говоря, работа трехфазного двигателя от однофазной сети с помощью статического конденсатора применима только для временных применений.