Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220 В

Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220 В — нередко возникает необходимость в домашнем хозяйстве или при проведении ремонтных работ произвести подключение трехфазного электродвигателя в сеть 220 Вольт. Эти устройства работают от напряжения 380 В. Но, как известно, в большинстве домов питающая сеть имеет лишь 220В. Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220В? Узнаем об этом из нашей статьи.

Рассмотрим пример со швейной машиной. Проблем на фабрике с подключением, конечно, не возникнет. Но для работы в однофазной сети нужно электродвигатель слегка подправить. Например, изменить схему подключения обмоток с формы звезды на треугольник. Конечно, нужно придерживаться полярности. Итак, как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220 В.
Мощность мотора швейной машины составляет 0,4 кВт. Если можно приобрести пусковые металлобумажные конденсаторы МБТТ, МБГО или МБГО с 50 или 100 мкФ емкостью и рабочим напряжением от 450 до 600, то проблем с пуском не будет. Однако стоить они могут слишком дорого. Поэтому лучше поискать альтернативные «дешевые» варианты решения проблемы. Таким может стать кратковременное подключение дополнительного электролитического конденсатора. Он должен работать всего две-три секунды, не более. Ведь его работа необходима лишь для запуска электродвигателя. Тогда последний будет функционировать в двухфазном режиме и терять до половины мощности. Запас ее, впрочем, можно предусмотреть. Кстати, такая же потеря мощности будет наблюдаться и при работе с фазосдвигающим конденсатором.

Недостаток метода и решение проблемы

Многим известно, что в сети переменного тока электролитический конденсатор очень быстро разогревается. Электролит в нем вскипает и взрывается. Практика показала, что это может произойти за период от десяти до пятнадцати секунд. Но если этот конденсатор включить лишь на полторы секунды, используя небольшое сопротивление, то устройство не повредится, так как времени для разогрева у него попросту не будет. В стиральных машинах для кратковременности используется кнопка ПНВС. Она трехконтактная. Два из них имеют фиксацию, а один обходится без нее. За счет последнего контакта конденсатор включается и перестает действовать после прекращения нажатия.


Напряжение на электролитических конденсаторах должно быть не меньше 450В. Поэтому емкость можно набрать из нескольких конденсаторов, помещенных в защитную коробку. Такая схема подключения на практике доказала свою жизнеспособность. Правда, опыты проводились лишь с электрическими двигателями, мощность которых составляла менее одного кВт. Для более мощных моторов, скорее всего, потребуется включение с конденсатором небольшого резистора с ограничением тока и необходимой рассеивающей мощностью.

Второй способ

Рассмотрим, как подключается асинхронный с короткозамкнутым ротором трехфазный электродвигатель в однофазной сети. На практике даже при наилучшем выборе емкости фазосдвигающего конденсатора вращающий момент не будет выше тридцати пяти процентов номинального. Это получается из-за того, что протекающий по одной обмотке ток, сдвинут по фазе относительно других обмоток. Поэтому в магнитном поле статора создается еще одна составляющая, помимо той, что вращает ротор в необходимом направлении.

Образованная компонента же вращается в противоположную сторону и тормозит ротор, сокращая момент на валу и тратя энергию, нагревая обычные и магнитные провода мотора. Но если отключить обмотку, то вращающий момент увеличится до сорока одного процента. А если изменить в ней направление тока и снова подключить, то он увеличится еще больше и может составить до пятидесяти восьми процентов.

Как еще улучшить процесс

Такая оптимизация процесса возможна не только благодаря смене направления вращения компоненты. Получается еще и компенсация полей других обмоток, которые совпадают в направлении и не участвуют в роторном вращении. Пуск двигателя улучшится и при использовании двух фазосдвигающих конденсаторов. Их емкости должны быть одинаковы. Такие показатели рассчитываются по специальной формуле. Они проверяются путем измерения напряжения на обмотках и должны показать примерно одинаковые результаты.


Равные напряжения можно встречно параллельно соединить штриховой линией.

Как подключить трехфазный двигатель в сеть 220 Вольт

Радиолюбителям часто приходится использовать рассматриваемые моторы. Поэтому о том, как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220В, им знать крайне необходимо. Уже известно, что для этого совсем необязательно иметь трехфазную сеть. Лучше подключить третью обмотку посредством фазосдвигающего конденсатора. Для нормальной работы двигателя емкость конденсатора меняют, учитывая количество оборотов. На практике это условие выполнить очень трудно. Из положения выходят двухступенчатым путем: двигатель включают с пусковой емкостью и оставляют при этом рабочую. В ручном режиме он переключается на рабочую.


Конденсатор используется только бумажного типа, а его рабочее напряжение должно быть больше в полтора раза, чем напряжение сети. Схема реверсирования двигателя с конденсаторным пуском довольно проста. При срабатывании переключателя мотор изменяет направление вращения. Но нужно знать особенности эксплуатации таких двигателей. Если по обмотке устройство работает вхолостую, ток будет протекать от двадцати до сорока процентов больше номинального. Поэтому при функционировании с нагрузкой рабочая емкость должна быть уменьшена. Если мотор перегрузится, он отключится, и для нового запуска потребуется опять включать конденсатор пуска.

Подключить электродвигатель в сеть 220В можно любой, даже трехфазный. Однако некоторые из них могут работать плохо. Примером является двойная клетка короткозамкнутого ротора МА. Но если схема включения выполнена правильно, и грамотно подобраны необходимые параметры конденсаторов, рабочий процесс будет отличным. Например, удачными вариантами являются асинхронные моторы А, АО2, АПН, АО, АОЛ и УАД.

Минусы трех способов подключения

Недостатками вышеописанных путей является следующее:

  • теряется половина от номинальной мощности
  • при питании от однофазной сети запускаются не все модели электродвигателей;
  • должны использоваться рабочая и пусковая емкости;
  • при холостом ходе ток протекает больше от двадцати до сорока процентов номинального;
  • для автоматизированного процесса отключения конденсатора пуска и замены бумажных элементов на электролитические используются дополнительные обороты.

Четвертый способ

Исключить эти недостатки можно, используя следующий способ. Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220В? В трехфазном напряжении каждая кривая сдвинута на треть по сравнению с другой. Так как частота сети составляет пятьдесят герц, период будет равен двадцати микросекундам. Тогда его треть составит 6,666… микросекунд. Возьмем синусоидальное напряжение однофазное на 220В и 50 Герц. Если пропустить его через схему задержки на треть периода, получится сдвинутое напряжение, которое будет по амплитуде и частоте равно первоначальному. Если и его пропустить через такую же схему задержки, то получится сдвинутое напряжение еще на треть периода. Не знаете, как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть? Схема должна быть изучена вами максимально подробно. А выглядит она следующим образом.

В механизм входит БП и генератор импульсов плюсовой полярности на трансформаторе. Блок питания состоит из второй обмотки трансформатора, выпрямительного моста и стабилизатора. Генератор собран в третьей обмотке трансформатора, резисторе и выпрямителе на диодах. Стабилитрон защищает входы детали от случайного увеличения выше допустимого напряжения, то есть более двенадцати Вольт. В детали находится формирователь прямоугольных импульсов. На выходе подаются прямоугольные импульсы в пятьдесят Герц плюсовой полярности. При трансформации трехфазного тока могут быть применены три однофазных или специальные трехфазные трансформаторы с сердечником в форме стержней. Соединяться отдельные элементы должны по схеме «звезда-звезда».

Читайте также  Схема замка зажигания

Заключение

Таким образом, решение вопроса, как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220В, возможно несколькими путями. Какой-то из них реализовать сложнее, но при этом процесс будет проходить лучше. Другие способы проще, но и не лишены недостатков.

Как устроен трехфазный асинхронный двигатель

В большинстве случаев асинхронные двигатели используют конденсаторный запуск, однако бывают и другие способы пуска. В трехфазных электродвигателях в отличие от однофазных имеется три обмотки статора, которые сдвинуты под определённым углом. Угол намотки обмоток статора трехфазного двигателя — 120 градусов, что позволяет создавать вокруг ротора мощное магнитное поле.

Конструкция статора трехфазного электродвигателя состоит из таких элементов:

  • Корпуса;
  • Магнитопровода и сердечника с обмотками;
  • Клеммной коробки.

Стандартное соединение обмоток трехфазного электродвигателя выполнено по схеме «звезда». Также существует менее распространённым способ соединения обмоток трехфазного двигателя, а именно — «треугольник». В любом случае, каждая обмотка статора имеет определённое направление, а также, начало и конец.

Для нумерации обмоток статора электродвигателя используются арабские цифры: 1, 2, 3. Концы обмоток обозначаются буквой и цифрой: К1, К2, К3, а их начало — Н1, Н2, Н3. В некоторых типах электродвигателей маркировка обмоток статора может иметь другое обозначение, например: С1, С2, С3 и С4, С5, С6.

Схема звезда-треугольник

В отечественных моторах часто «звезда» собрана уже, а треугольник требуется реализовать, т.е. подключить три фазы, а из оставшихся шести концов обмотки собрать звезду. Ниже дан чертеж, чтобы разобраться было легче.

Главным плюсом соединения трехфазной цепи звездой считают то, что мотор вырабатывает наибольшую мощность.

Тем не менее, подобное соединение «любят» любители, но не часто применяют на производствах, поскольку схема подключения сложная.

Чтобы она работала необходимо три пускателя:

К первому из них –К1 с одной стороны подключается обмотка статора, с другой – ток. Оставшиеся концы статора соединяют с пускателями К2 и К3, а затем для получения «треугольника» к фазам подключаются и обмотка с К2.

Подключив в фазу К3, незначительно укорачивают оставшиеся концы для получения схемы «звезда».

Важно: недопустимо одновременно включать К3 и К2, чтобы не произошло короткое замыкание, которое может приводить к отключению автомата мотора электрического. Во избежание этого, применяют электроблокировку. Работает это так: при включении одного из пускателей, другой отключается, т.е. его контакты размыкаются.

Как подобрать конденсаторы для трехфазного двигателя, используя его в сети 220в.

Первое, что нужно знать ― конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Лучше всего использовать емкости марки ― МБГО. Их с успехом использовали в СССР и в наше время. Они прекрасно выдерживают напряжение, скачки тока и разрушающее воздействие окружающей среды.

Также они имеют проушины для крепления, помогающие без проблем расположить их в любой точке корпуса аппарата. К сожалению, достать их сейчас проблематично, но существует множество других современных конденсаторов ничем не хуже первых. Главное, чтобы, как уже говорилось выше, рабочее напряжение их не было меньше 400в.

Расчет конденсаторов. Емкость рабочего конденсатора.

Чтобы не обращаться к длинным формулам и мучить свой мозг, есть простой способ расчета конденсатора для двигателя на 380в. На каждые 100 Вт (0,1 кВт) берется — 7 мкФ. Например, если двигатель 1 кВт, то рассчитываем так: 7 * 10 = 70 мкФ. Такую емкость в одной банке найти крайне трудно, да и дорого. Поэтому чаще всего емкости соединяют в параллель, набирая нужную емкость.

Емкость пускового конденсатора.

Это значение берется из расчета в 2-3 раза больше, чем емкость рабочего конденсатора. Следует учитывать, что эта емкость берется в сумме с рабочей, то есть для двигателя 1 кВт рабочая равна 70 мкФ, умножаем ее на 2 или 3, и получаем необходимое значение. Это 70-140 мкФ дополнительной емкости — пусковой. В момент включения она соединяется с рабочей и в сумме получается — 140-210 мкФ.

Особенности подбора конденсаторов.

Конденсаторы как рабочие, так и пусковые можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

Кроме указанного выше типа конденсатора — МБГО, можно использовать тип — МБГЧ, МБГП, КГБ и тому подобные.

Подключение фазосдвигающих конденсаторов

Для нормальной работы электромашине необходимы пусковые и рабочие ёмкости.

Выбор номинала рабочего конденсатора

Есть разные формулы для определения необходимой ёмкости рабочего конденсатора, учитывающие номинальный ток, cosφ и другие параметры, но чаще всего просто берётся 7мкФ на 100Вт или 70мкФ на 1кВт мощности.

После сборки схемы целесообразно включить последовательно с машиной амперметр и, увеличивая и уменьшая рабочую ёмкость, добиться минимальной величины показаний прибора.

Важно! Рабочие конденсаторы применяются для переменного напряжения не меньше 300В.

Выбор и подключение пусковых конденсаторов

Пуск с использованием только рабочих фазосдвигающих конденсаторов длительный, а при значительном моменте на валу машины невозможен. Для облегчения пуска и уменьшения его длительности на период разгона электромашины параллельно рабочим подключаются пусковые ёмкости. Они выбираются в 2-3 раза больше, чем рабочие. Номинальное напряжение также более 300В. Пуск происходит несколько секунд, поэтому допускается подсоединение электролитических конденсаторов.

Разница между однофазными и трехфазными агрегатами

Прежде чем приступить к непосредственному рассмотрению схем подключения типа 380/220, нужно разобраться в следующем:

  • что собой представляют двигатели обоих классов,
  • как они работают,
  • каковы принципы функционирования однофазной (220) и трехфазной (380) сети.

Поскольку большинство асинхронных электродвигателей являются трехфазными (на 380В), то начнем, пожалуй, с них. Любой подобный агрегат имеет два ключевых элемента: подвижный ротор, соединенный с приводным валом, и неподвижный кольцевидный статор. Каждый из них имеет фазные обмотки, смещенные относительно друг друга на 120º. Принцип действия двигателя на 380В заключается в создании подвижного (вращающегося) магнитного поля. Оно создается в обмотках статора при подаче напряжения на них. За счет разности частот полей ротора и статора, между контактными обмотками возникает ЭДС, которая заставляет вал вращаться. На клеммы такого двигателя должны приходить три фазы (по 220 В) через соединение по схеме звезда или треугольник.

Однофазным принято называть силовой агрегат, рассчитанный на подключение к идентичной, чаще всего бытовой сети 220В. Учитывая, что любой такой кабель имеет две жилы (фаза и ноль), двигателю достаточно иметь всего одну фазную обмотку. По факту, на статоре конструктивно есть две обмотки, но одна используется как рабочая, а вторая – пусковая. Для того, чтобы двигатель на 220В начал работать, то есть, чтобы возникло вращающееся магнитное поле и следом за ним ЭДС, необходимо задействовать обе цепи. При этом, пусковая обмотка подключается через промежуточную емкостную/индуктивную цепь или же замыкается, если мощность агрегата мала.

Как можно заключить, главная разница между этими двумя классами двигателей (220 и 380 В) заключается не столько в количестве фаз/проводов подключения, сколько в организации пуска.

Читайте также  Уроки пайки

Варианты подключения обмотки

Асинхронный трёхфазный электромотор располагает тремя обмотками – для каждой фазы в отдельности – идущими в пазы статора. Однако для возникновения электродвижущей силы и, как результат, вращения ротора требуется их соединение друг с другом. Вариант подключения конкретного двигателя важно знать. Так как это поможет выбрать верную схему подключения его к сети 220В.

Каждая из трёх обмоток отвечает своей фазе и имеет как начало, так и конец. При этом входы и выходы обозначаются соответствующими буквами и цифрами:

Номенклатура двигателей, выпущенных в период Советского союза:

  1. Первая фаза С1-С4.
  2. Вторая фаза С2-С5.
  3. Третья фаза С3-С6.

Обозначения современных моторов:

  1. Первая фаза U1-U2.
  2. Вторая фаза V1-V2.
  3. Третья фаза W1-W2.

Существует две основные схемы соединения обмоток в рассматриваемом типе двигателей:

  • Звездой.

Все выходы обмоток соединены в одну точку, а входы, соответственно, к фазам. Схематическое изображение такого способа внешне напоминает звезду. При таком способе к каждой отдельной жиле прилагается фаза 220В, а двум последовательным – линейное 380В.

Главный плюс такой схемы – приложение линейного тока одновременно к двум жилам, что значительно снижает пусковые токи и позволят ротору выполнять мягкий старт. Минусом является меньшая мощность из-за слабых токов в обмотке.

  • Треугольником.

Вход предыдущей обмотки соединяется с выходом последующей – и так по кругу. В результате схема напоминает треугольник. При линейном напряжении, равном 380В, токи в обмотке будут достигать существенно большего значения, чем в выше приведённом варианте. Это даст возможность проявить мотору существенно большее значение силы. Недостаток схемы – более сильные пусковые токи, способны привести к перегрузке сети.

Подсчет итоговой ёмкости

При параллельном соединении конденсаторов их ёмкости складываются, а вот при последовательном — наоборот, суммарная ёмкость будет меньше, тут равна сумма обратных значений. Когда два одинаковых конденсатора соединяются параллельно суммарная ёмкость удваивается, а если последовательно, то уменьшается в два раза. То есть сумма ёмкости двух конденсаторов по 100 микрофарад может быть и 200 μF, и 50 μF. Всё зависит от типа их соединения между собой.

Другой пример: суммарная ёмкость конденсаторов 60 μF и 90 μF при параллельном соединении будет 150 μF, при последовательном — 36 μF. Это можно творчески использовать при подборе из того, что есть, или при покупке подешевле.

Подключение трехфазного двигателя к сети 220В

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети так же возможно, как и включение его в трехфазную сеть. Разница будет лишь в способе подключения и в выдаваемой мотором рабочей мощности. Она не сможет превышать 50% от максимального значения, достигаемого при питании от сети 380 Вольт, если соединить обмотки звездой. При подключении методом треугольника можно развить 70% от максимально возможной мощности. Поэтому, если питание подается от сети 220В, имеет смысл подключать электродвигатель только вторым способом.

Внимание! Если в электросети напряжение составляет 220 Вольт, то токи при запуске не достигают критических значений даже при соединении в треугольник. Поэтому данная схема является оптимальной.

Схема подсоединения мотора 380 на 220

При питании от 380 на каждую намотку приходится одна фаза. Но при подключении к 220 Вольт к двум обмоткам подключается фазный и нулевой провод, третья остается свободной. Для компенсации отсутствия третьей фазы запуск электродвигателя происходит через конденсатор.

Важно! Запустить мотор на 380 Вольт от напряжения 220В можно только с использованием конденсаторов. Без них могут работать только двигатели, рассчитанные на питание от 220 изначально.

Если запускается в ход маломощный мотор (не более 1500 Вт) без начальной нагрузки, то подключать можно лишь через рабочий конденсатор. От него идут два провода. Первый нужно соединить с нулем, а второй – с 3-ей вершиной треугольника.

Внимание! Если вам необходимо обратить направление вращения двигателя, подключенного к сети 220 Вольт, то первый вывод от конденсатора включите не через нуль, а через фазный провод.

При запуске мощного асинхронного двигателя (от 1500 Вт) или при пуске маломощного, но с начальной нагрузкой, подсоединяют его к 220В через рабочий и пусковой конденсаторы. Последний подключается параллельно первому. Он необходим для увеличения пускового момента, поэтому его включение происходит только в момент запуска мотора в ход.

Пусковой конденсатор включают в схему через кнопку, а подача питания в 220В происходит путем перевода специального тумблера в положение «включено», отключение – в состояние «выключено». Вместо тумблера можно воспользоваться кнопкой с двумя позициями. Тогда запуск будет следующим:

  • Питание подается через тумблер или специальную кнопку;
  • Нажимается кнопка пускового конденсатора;
  • Она удерживается до тех пор, пока электродвигатель не разгонится;
  • Кнопка пуска отпускается, отчего ее пружины размыкают цепочку конденсатора.

При включении электродвигателя в сеть 220 Вольт с реверсом для изменения направления вращения вала понадобится еще один тумблер. При смене положения один из выводов рабочего конденсатора будет соединяться то с фазой, то с нулем.

На рисунке выше предусмотрена схема подсоединения двигателя 380 к сети 220 с реверсом с пусковой кнопкой. Она актуальна, если мотор не набирает обороты с отсутствием пускового накопителя (он на рисунке находится справа).

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.

Читайте также  Секаторы с храповым механизмом

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.