Как подключить трехфазный двигатель на 220 без конденсаторов. Подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Официальное номинальное напряжение, которое используют в бытовых электросетях, составляет 220 В. Это значение относится к однофазным схемам, и именно на него ориентированы все имеющиеся электрические бытовые приборы, которые могут варьироваться от телевизоров до самых современных кофемолок.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Иногда возникают ситуации, когда необходимо подключить двигатель, который не предназначен для данной конфигурации электросети. Наиболее распространенным примером является подключение трехфазного двигателя к однофазной электрической сети. Следует отметить, что хотя это вполне осуществимо и не так сложно, как может показаться на первый взгляд, есть несколько существенных нюансов. Во-первых, подключая трехфазный двигатель к однофазной сети, он теряет около 30-50% своей мощности. Поэтому в случае с однофазной сетью на 220 В, использование двигателей мощностью свыше 3 кВт нецелесообразно, так как бытовая электропроводка не способна справиться с такой нагрузкой.

Наиболее эффективным и распространенным способом подключения трехфазного электродвигателя к однофазной сети является использование фазосдвигающего конденсатора. Этот конденсатор используется для питания третьей обмотки двигателя.

Существует два типа конденсаторов: пусковые и рабочие. Рабочие конденсаторы используются постоянно в процессе работы двигателя и призваны поддерживать его оптимальные характеристики. Эффективная работа трехфазного электродвигателя во многом зависит от правильного выбора и применения данных конденсаторов.

Как правильно подобрать конденсаторы

Теоретически, расчет необходимой емкости конденсатора осуществляется путем деления силы тока на номинальное напряжение, после чего полученный результат умножается на коэффициент. Этот коэффициент варьируется в зависимости от типа соединения обмоток:

Однако данный метод имеет свои недостатки. Например, не всегда на электродвигателе имеется заводская табличка с необходимыми данными, что затрудняет точное определение коэффициента мощности и мощности самого двигателя. На измерение силы тока могут влиять такие факторы, как колебания напряжения в сети и уровень нагрузки на двигатель.

Поэтому рекомендуется использовать упрощенный метод расчета емкости рабочих конденсаторов. В этом случае достаточно помнить, что на каждые 100 ватт мощности двигателя требуется около 7 микрофарад емкости. Гораздо удобнее и проще использовать несколько параллельно соединенных конденсаторов с небольшой, желательно одинаковой емкостью, чем один большой конденсатор. Суммируя емкость всех соединенных конденсаторов, можно легко определить и подобрать необходимое значение емкости. На начальном этапе лучше уменьшить суммарную емкость на 10% для страховки.

Существует несколько схем подключения, такие как самодельные пусковые устройства на базе тиристоров с транзисторным управлением или подключение двигателя через индукционные катушки и сопротивления. Однако практика показывает, что такие способы являются сложными в реализации и имеют низкую эффективность.

При подключении трехфазных двигателей к сети 220 В часто используются однофазные частотные преобразователи. Это не самый экономный вариант, однако частотный преобразователь позволяет преобразовать переменное напряжение частотой 50 Гц в напряжение с частотой от 0 Гц до 1 кГц, что делает процесс управления плавным и обеспечивает возможность регулировки частоты вращения. Такой подход значительно улучшает функциональность двигателя.

Некоторые модели частотных преобразователей могут автоматически настраиваться под характеристики двигателя. Для подключения частотного преобразователя к двигателю могут использоваться экранированные кабели, рекомендованные производителем сечением, который соответствует мощности выбранного преобразователя. При этом внешние конденсаторы уже не требуются.

Электрический двигатель в домашней сети

Владельцы жилых домов часто используют стандартное напряжение бытовых розеток, равное 220 В. Это значение представляет собой однофазное электричество, и именно на него рассчитаны все бытовые приборы, начиная от различных телевизоров и заканчивая современными кофемолками.

Тем не менее, подключая трехфазный двигатель к однофазной сети, можно столкнуться с рядом проблем, таких как:

Необходимость использования дополнительных устройств для запуска, так как без них запуск невозможен;
Потеря 30-40% мощности во время работы двигателя. Эта потеря возникает из-за того, что в эксплуатации используются только две обмотки статора вместо трех, что также снижает общий уровень эффективности механизма.

Тем не менее, асинхронные трехфазные двигатели мощностью до 2,2 кВт можно успешно подключить к стандартной бытовой розетке. Для этого предусмотрены три проверенных метода:

Конденсаторное подключение электродвигателя;
Резисторное подключение;
Подключение через частотный преобразователь.

Каждый из этих методов имеет свои сильные и слабые стороны, поэтому выбор будет зависеть от конкретных условий и финансовых возможностей владельца.

Конденсаторное включение

Это самый распространенный способ подключения, который подразумевает включение определённого количества ёмкостей для того, чтобы создать фазовый сдвиг третьей незадействованной обмотки статора. Это значительно облегчает процесс запуска мотора. Ниже представлена схема, показывающая, как правильно подключить трехфазный двигатель на 220 вольт. Здесь указаны оба вида соединений обмоток статора.

Читайте ещё: Какой фильтр для воды купить на дачу

С1- С4, С2-С5, С3-С6 – обозначения обмоток статора;
Ср – рабочий конденсатор;
Сп – пусковой конденсатор;
КН – кнопка для запуска.

Конечно, если двигатель раскрутить вручную до 1 тыс. оборотов в минуту без использования конденсаторов, а затем включить его в сеть 220 В, есть вероятность, что он запустится. Однако такой способ на практике никогда не использовался, поскольку люди обычно обращаются за помощью в выборе ёмкостей для запуска.

Ёмкость рабочего конденсатора может быть вычислена по формуле С=67×Р, где Р – мощность двигателя в киловаттах, а С – ёмкость конденсатора в микрофарадах. На практике также существует ещё проще формула: 7 мкФ на каждые 100 Вт мощности. Например, для мотора 2,2 кВт требуется конденсатор ёмкостью 154 мкФ. Конденсаторы с подобными ёмкостями найти довольно трудно, поэтому обычно комбинируют несколько ёмкостей, соединяя их параллельно. Важно при этом учесть напряжение, на которое они номинированы: оно должно превышать 220 В примерно в полтора раза.

Обычно используют такие типы конденсаторов, как БГТ, КБП, МБГЧ, МБГО и аналогичные. Это самые безопасные бумажные ёмкости, которые способны выдерживать значительные перегрузки при запуске двигателя, и к тому же, они лишь незначительно подвержены нагреву. В случае отсутствия выбора, применяются электролитические конденсаторы, но следует помнить, что корпуса этих ёмкостей необходимо тщательно изолировать, поскольку после высыхания электролита они могут взрываться при перегрузке, хотя это случается достаточно редко.

При старте двигателя мощностью до 2,2 кВт обычно используется только рабочий конденсатор, что позволяет достаточно разогнать мотор до штатных оборотов. При большем уровне мощности требуется добавить и пусковой конденсатор, который имеет ёмкость в 2,5 – 3 раза больше рабочего. То есть, для мотора в 2,2 кВт это будет 300 – 450 мкФ. В качестве пусковых ёмкостей чаще всего используют именно электролитические конденсаторы, поскольку они требуются лишь короткое время для старта. После достижения полных оборотов эти пусковые конденсаторы отключаются кнопкой КН, что наглядно представлено в схеме.

Применение однофазных двигателей в быту

Помимо трехфазных двигателей, также широкое распространение получили однофазные асинхронные двигатели. Они находят применение во многих областях: в насосах, в стиральных машинах, а также в системах отопления и вентиляции. Особенно популярны такие устройства среди частных предпринимателей, которые решили открыть собственные пилорамы.

Однофазные двигатели подключаются к обычной однофазной сети на 220 В. Внутри них расположены две обмотки: пусковая и рабочая. Для вращения магнита необходимо создать сдвиг фаз между этими обмотками, что происходит также за счет использования конденсаторов, как и в случае с трехфазными моторами. Схема подключения однофазного двигателя довольно схожа со схемой подключения трехфазного двигателя.

Для расчета конденсаторов используются аналогичные формулы или 75 мкФ на каждый киловатт мощности для рабочего конденсатора, а для пускового конденсатора значение должно быть в три раза большим. Кроме того, конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не менее 300 В. При малых нагрузках обычно бывает достаточно одного рабочего конденсатора.

Подключение трехфазного двигателя на 220 без потери мощности

Наиболее простым и эффективным методом является подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через фазосдвигающий конденсатор, который соединён с третьим контактом. При этом, максимальная выходная мощность в домашних условиях может составлять до 70% от номинальной мощности. Такие результаты можно достигнуть при использовании схемы соединения «треугольник». Два контакта в распределительной коробке соединяются непосредственно с проводами однофазной сети, в то время как третий контакт соединяется через рабочий конденсатор с любым из первых двух контактов или энергосетями.

Если нагрузка отсутствует, трехфазный двигатель может запускаться только с использованием рабочего конденсатора. Однако при наличии даже незначительной нагрузки, обороты двигателя могут увеличиваться медленно или вовсе не запуститься. В таких случаях необходимо подключение пускового конденсатора, который включается всего на 2-3 секунды, чтобы двигатель смог достичь 70% своих номинальных оборотов. После этого конденсатор отключается и разряжается.

Таким образом, при подключении трехфазного двигателя к сети 220 В важно учитывать различные факторы, особенно касающиеся конденсаторов, так как от их правильного выбора зависит согласованная работа всей системы.

Читайте ещё: Глубина дренажа вокруг дома - правила и нормы. На какую глубину закапывать дренажную трубу.

Здесь представлена схема и различные способы подключения асинхронного электродвигателя.

Даны сведения о системе запуска асинхронного двигателя: устройство, принцип работы и схема.

Объясняется, как подключать трехфазный двигатель к сети 380 В.

Представлена реверсивная схема подключения электродвигателя.

Также рассмотрен принцип работы и схема генератора переменного тока.

Разобрана проверка электродвигателя с помощью мультиметра: проверка ротора и статора на межвитковое замыкание, прозвонка асинхронного и трехфазного двигателя.

Как запустить электродвигатель 380 В на 220 В

Как уже отмечалось, наиболее простым и доступным способом является схема с конденсатором. Первым делом необходимо соединить обмотки в схему «треугольник». При этой схеме конец первой обмотки подключается к началу второй, и так далее.

Конденсатор подключается параллельно первому обмоточному элементу. На представленной ниже схеме он обозначен как С р — рабочий конденсатор. Подбор его емкости можно осуществлять по эмпирическому правилу, основываясь на линейной зависимости между этим параметром и мощностью устройства. Для упрощенного подбора конденсатора можно использовать значение 70 мкФ на 1 кВт. Например, для 2 кВт, емкость будет составлять 140-150 мкФ.

Также важным параметром выбора конденсатора является его рабочее напряжение. Оно должно составлять не менее 450 В. Это необходимо для учета амплитудного значения для 220 В, которое достигает 440 В, и для снижения влияния перепадов напряжения в сети.

Смысл использования пускового конденсатора — С п , заключается в необходимости создать смещение, необходимое для начала вращения ротора. Такой конденсатор подключается только на короткий промежуток времени в момент старта. В дальнейшем, во время работы электродвигателя, он отключается. Если используются дополнительные механизмы для раскручивания ротора перед запуском, установка пускового конденсатора становится необязательной.

Временное включение пускового конденсатора может организоваться с помощью кнопки ПНВС. Её центральный контакт замыкается только при нажатии клавиши и размыкается после её отпуска.

На схеме, приведённой ранее, показано, что организовать работу электромотора от однофазного напряжения возможно и при соединении обмоток способом «звезда». Схема подключения конденсатора к электродвигателю 380 В на 220 В в данном случае меняется незначительно: он подключается между началом первой и второй обмоток.

Однако следует учесть, что основные рекомендации по выбору схемы подключения обмоток должны исходить от производителя. Если на корпусе указано, что оборудование может работать при напряжении в 220/380 В и обозначено как Δ/Y, производитель рекомендует использовать схему «треугольник» при 220 В, а схему «звезда» при 380 В. Несоблюдение этих рекомендаций может приводить к перегреву и перегрузке обмоток, что негативно скажется на работе устройства.

Особенности монтажа и безопасность

Перед подключением электродвигателя 380 на 220 В с использованием конденсаторов или другими способами, следует определить выводы обмоток. Здесь важно правильно распознать начало и конец каждой из них. Лучше всего это сделать, обратившись к информации, предоставленной производителем. Большинство современных агрегатов оборудованы клеммным блоком с шестью выводами. В международной практике для этого используются латинские буквы: U, V, W, а цифры 1 и 2 обозначают начало и конец соответствующей обмотки. Таким образом, первая обмотка будет представлена выводами U1 и U2.

Внутри клеммной коробки соединение выполняется с использованием перемычек, которые устанавливаются в зависимости от выбранной схемы подключения: «треугольник» или «звезда», обе схемы продемонстрированы.

В советских стандартах первая обмотка имеет обозначения С1-С4, затем идут С2-С5 и С3-С6. Расположение выводов остается аналогичным — матрица 2×3. Поэтому соединять их перемычками следует так же, как и для современных моделей.

Что делать, если на корпусе и клеммах нет обозначений

При необходимости выполнить подключение электродвигателя 380 В к сети 220 В, на корпусе и клеммах которого не сохранилось обозначений, можно воспользоваться следующим алгоритмом:

Сначала определите выводы, соответствующие концам и началам обмоток, последовательно прозванивая их с помощью мультиметра. На данном этапе контакты будут объединены в пары.
Последовательно соедините две обмотки и подайте напряжение, чтобы добиться появления разности потенциалов в третьей обмотке. Измерьте его с помощью мультиметра. При соединении конца одной обмотки с началом другой достигается максимальное наведенное напряжение в третьей.
Маркируйте выводы клемм и выполните их соединение по описанным выше схемам «звезда» или «треугольник», чтобы знать, как правильно подключить электродвигатель 380 В к сети 220 В.

Читайте ещё: Тандыр - прекрасная альтернатива мангалу

Альтернативным вариантом является разборка корпуса устройства. В некоторых случаях этот метод оказывается более эффективным, также он позволяет одновременно проверить состояние электродвигателя, его ротора, подшипников и других частей. Это особенно актуально, когда находитесь в рабочем процессе со старым агрегатом неясной модификации.

Правила безопасности

Обратите особое внимание на безопасность во время подключения электродвигателя:

На всех этапах подключения, включая определение выводов обмоток, изолируйте соединения проводов.
Перед подачей напряжения проведите проверку схемы на наличие короткого замыкания, возникающего из-за ошибочного соединения проводов.
После начала пробного включения схемы с конденсатором любые манипуляции с проводами и клеммами следует производить только после разрядки конденсатора. Это можно сделать, используя лампу накаливания, помещённую в патрон с достаточно длинными оголёнными проводами. Чтобы разрядить конденсатор, достаточно коснуться ими его контактов.
Подача напряжения должна осуществляться через защитное устройство, оборудованное автоматическими выключателями и устройствами защитного отключения (УЗО). Это поможет снизить вероятность поражения электрическим током и возникновения пожара.

Как добиться максимально эффективной работы электродвигателя

Для того чтобы электродвигатель на 380 В работал на 220 В с максимальной эффективностью, следует:

Подобрать емкости конденсаторов для распределения. Необходимо отдельно выбрать пусковой и рабочий. В качестве начального значения рекомендуют использовать конденсатор ёмкостью 70 мкФ на 1 кВт. Пусковой конденсатор должен иметь примерно в два раза большую ёмкость. После этого необходимо наблюдать за скоростью вращения ротора, отсутствием посторонних шумов и значительного нагрева корпуса, а также за тем, как быстро он разгоняется.
Подобрать соответствующую схему включения. В Интернете доступно множество вариантов схем с различной степенью сложности и стоимости деталей. Наибольшую эффективность демонстрируют схемы, которые построены на микросхемах, симисторных ключах, тиристорных преобразователях и других электронных компонентах. Увеличение сложности конструкции, как правило, приводит к повышению эффективности работы электродвигателя.

Реверс электродвигателя, подключенного на 220 В через конденсатор.

Таким образом, из представленных выше схем следует, что при любом способе соединения обмоток (как через «звезду», так и через «треугольник»), в клеммной коробке двигателя остаются три точки для подключения к сети. Условно: на первый вывод подключается ноль, на второй — фаза, а на третий подается фаза через конденсатор. Но что делать, если при запуске двигатель начал вращаться не в нужном направлении? Для изменения направления вращения двигателя, подключенного через конденсатор, достаточно переключить фазный провод с одного вывода электродвигателя на другой, оставив нулевой провод на прежнем месте. То есть, условно: ноль остаётся на первом выводе, фаза подается на третий, а на второй — фаза через конденсатор.

Так как переключение выводов в клеммной коробке занимает определённое время, в случае необходимости частой смены направления вращения конденсаторного электродвигателя имеет смысл применять схему подключения через однополюсный пакетный переключатель на два направления:

В этой схеме в положении пакетного выключателя «0» двигатель отключен, а в положениях «1» и «2» он запускается по часовой стрелке либо против часовой стрелки.

Использование группы (блока) конденсаторов.

При подключении электродвигателя через конденсатор особенно важно точно подобрать его ёмкость. Чем ближе будет значение фактической ёмкости конденсатора к требуемой, тем лучший будет сдвиг вектора напряжения относительно вектора тока. Это приведет к более высоким показателям крутящего момента на валу двигателя и его КПД.

Например, если согласно расчетам необходимая ёмкость рабочего конденсатора составляет 54 мкФ, и при этом найти конденсатор нужной ёмкости не удаётся, то логично будет использовать группу параллельно соединенных конденсаторов (конденсаторный блок).

Как известно, при параллельном соединении ёмкостей их суммарная ёмкость увеличивается. Таким образом, чтобы получить 54 мкФ, можно использовать два параллельно соединенных конденсатора — на 40 и 14 мкФ, а также любое другое количество конденсаторов, чья суммарная ёмкость будет составлять необходимое значение, например, 30, 20 и 4 мкФ: