Как подключить трёхфазный электродвигатель если есть только 220 вольт

Как подключить трёхфазный электродвигатель если есть только 220 вольт?

Самыми распространенными приводами различных электрических машин в мире являются асинхронные двигатели. Они были изобретены еще в XIX веке и очень быстро, в силу простоты своей конструкции, надежности и долговечности, используются широко и в промышленности, и в быту.

Однако далеко не все потребители электрической энергии обеспечены трехфазным электроснабжением, что затрудняет применение надежных помощников человека – трехфазных электродвигателей. Но выход, достаточно просто реализуемый на практике, все же есть. Нужно только сделать подключение двигателя, используя специальную схему.

Но вначале стоит немного узнать о принципах работы трехфазных электродвигателей и о их подключении.

• 1 Каким образом асинхронный двигатель будет работать при подключении в двухфазную сеть
• 2 Схема подключения к однофазной сети 220 вольт
• 3 Подключение высокомощных устройств в однофазную сеть
• 4 Итоги
• 5 Узнайте как всё подключается на практике из видео

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.

Использование частотного преобразователя

В настоящее время достаточно активно все стали применять частотные преобразователи для управления частотой вращения (оборотами) электродвигателя.

Это позволяет не только экономить электроэнергию (например, при использовании частотного регулирования насосов для подачи воды), но и управлять подачей насосов объёмного типа, превращая их в дозировочные (любые насосы объёмного принципа действия).

Но очень часто при использовании частотных преобразователей не обращают внимания на некоторые нюансы их применения:

— регулировка частоты, без доработки электродвигателя, возможна в пределах регулировки частоты +/- 30% от рабочей (50 Гц),
— при увеличении частоты вращения более 65 Гц требуется замена подшипников на усиленные (сейчас с помощью ЧП возможно поднять частоту тока до 400 Гц, обычные подшипники просто разваливаются на таких скоростях),
— при уменьшении частоты вращения встроенный вентилятор электродвигателя начинает работать неэффективно, что приводит к перегреву обмоток.

Из-за того, что не обращают внимания при проектировании установок на такие «мелочи», очень часто электродвигатели выходят из строя.

Для работы на низкой частоте ОБЯЗАТЕЛЬНО требуется установка дополнительного вентилятора принудительного охлаждения электродвигателя.

Вместо крышки вентилятора устанавливается вентилятор принудительного охлаждения (см. фото). В этом случае, даже при снижении оборотов вала основного двигателя,
дополнительный вентилятор обеспечит надёжное охлаждение электродвигателя.

Мы имеем большой опыт модернизации электродвигателей для работы на низкой частоте.
На фото можно видеть винтовые насосы с дополнительными вентиляторами на электродвигателях.

Данные насосы используются в качестве дозирующих насосов на пищевом производстве.

Надеемся, что данная статья поможет вам правильно подключить электродвигатель к сети самостоятельно (ну или хотя бы понять, что перед вами не электрик, а «специалист широкого профиля»).

Способы и схемы подключения

В зависимости от типа используемой нагрузки для электродвигателя, его конструктивных особенностей и характеристик, желаемого результата могут использоваться различные схемы подключения. Чаще всего, чтобы подключить трехфазный агрегат в качестве бытовой однофазной нагрузки используются конденсаторы, но их количество и способ введения в работу зависят от многих параметров. Поэтому далее мы рассмотрим различные варианты схем подключения электродвигателей.

Без конденсаторов

Чтобы подключить асинхронный электродвигатель к сети 220В вовсе не обязательно использовать емкостной элемент. Благодаря развитию полупроводниковых ключей и схем с их использованием вы можете избежать ненужных потерь мощности. Для этого применяется транзисторный или динисторный ключ.

Схема бесконденсаторного пуска треугольник

Приведенная выше схема предназначена для пуска электродвигателей с малыми оборотами до 1500 об/мин и относительно небольшой мощностью.

Работа схемы производится следующим образом:

• при подаче напряжения на ввод провода подключаются к двум точкам мотора;
• напряжение на третью точку треугольника подается через времязадающую R-C цепочку;
• магазин сопротивлений R1 и R2 регулирует интервал сдвига за счет перемещения бегунка;
• после насыщения конденсатора в цепочке динистор VS1 пропускает сигнал на открытие симистора VS2.

Если же подключение электрического агрегата предусматривает большую пусковую нагрузку и требует работы на высоких оборотах – до 3000об/мин, то необходимо применять аналогичную схему электронного ключа с двумя симисторами и отдельными времязадающими элементами для каждого из них. Но обмотки электрической машины будут подключаться по схеме разомкнутой звезды. Работа схемы аналогична предыдущей:

Схема бесконденсаторного пуска звезда

С конденсаторами

Использование емкостных элементов, чтобы подключить электродвигатель, является наиболее распространенным способом. Для этого используются два конденсатора, один из которых пусковой, а второй рабочий. Пусковой вводится кратковременно, дополнительная емкость позволяет увеличить сдвиг напряжения в соответствующей обмотке и создать большее усилие.

Схема включения с конденсаторами

Как видите из рисунка выше, на электродвигатель подается однофазное напряжение между точками L и N. Асинхронный двигатель АД подключается к ним двумя обмотками, а к третей та же фаза подключается через контакты кнопочного переключателя SA1 и SA2, коммутирующие параллельно включенные конденсаторы C1 и C2.

Включение асинхронного электродвигателя происходит по такому принципу:

• Нажатием кнопки Пуск приводятся в движение две пары контактов — SA1 и SA2, после чего в обмотках начинает протекать электроток;
• После отпускания кнопки контакт SA2 остается замкнутым, подавая фазу со смещением через конденсатор C1, а SA1 размыкается, выводя из цепи пусковой конденсатор C2;
• Пусковые характеристики возвращаются к номинальным и двигатель работает в штатном режиме.

Но при таком подключении асинхронного двигателя в сеть 220В будет обеспечиваться вращение ротора лишь в одну сторону. Поэтому для выполнения реверсивных движений понадобится полностью перебирать точки подключения или использовать другой способ.

С реверсом

Для некоторых технологических операций требуется осуществлять прямое и обратное вращение вала электродвигателя, поэтому подключение должно менять последовательность чередования напряжения на обмотках. Разумеется, что вручную выполнять подобные операции нецелесообразно, особенно, когда смена направления производится по нескольку раз в час.

Поэтому осуществление реверса электродвигателя, гораздо эффективнее сделать через коммутатор с двумя парами контактов, имеющих противоположную логику. Это может быть тумблер или поворотный переключатель, включаемый в схему вместо обычной кнопки:

Включение трехфазного двигателя с реверсом

Как видите на рисунке, принцип подключения ничем не отличается от рассмотренной схемы с конденсатором с той лишь разницей, что переключатель SA имеет два устойчивых положения. В одном случае он подает напряжение на конденсаторы с фазы, во втором с нулевого проводника. Поэтому чередование обмоток меняется на противоположное простым переключением тумблера.

Используя пускатель

Если в работе электродвигатель создает большую пусковую и рабочую нагрузку, то лучше подключить его через магнитный пускатель или контактор. Который обеспечит надежную коммутацию и последующую защиту электрической машины от аварийных ситуаций.

Схема включения через магнитный пускатель

Как видите на схеме, включение осуществляется за счет нажатия кнопки Пуск, которая замыкает цепь управления катушкой пускателя и подает напряжение на пусковой конденсатор С_пуск. При протекании тока по катушке пускателя К1 происходит замыкание ее контактов К1.1 и К1.2. Первые предназначены для замыкания питающей линии электродвигателя. Вторые шунтируют кнопку Пуск, которая возвращается в отключенное состояние и размыкает цепь питания пускового конденсатора.

Реверс.

Иногда возникает необходимость менять направление вращения электродвигателя. Такая возможность есть и у двигателей на 380в, используемых в однофазной сети. Для этого нужно сделать так, чтобы конец конденсатора, подключенный к отдельной обмотке, оставался неразрывным, а другой мог перебрасываться с одной обмотки, где подключен «ноль», к другой где — «фаза».

Такую операцию может делать двухпозиционный переключатель, на центральный контакт которого подключается вывод от конденсатора, а на два крайних вывода от «фазы» и «нуля».

Более подробно можно увидеть на рисунке.

Как подключить по схеме «звезда-треугольник» (с тремя проводами)

В большей части в ЭД отечественного производства уже собрана схема звезды. Все, что требуется — пересобрать треугольник.

Главным достоинством соединения «звезда/треугольник» является тот факт, что двигатель выдает максимальную мощность.

Несмотря на это, в производстве такая схема применяется редко из-за сложности реализации.

Чтобы подключить мотор и сделать схему работоспособной, требуется три пускателя.

К первому (К1) подключается ток, а к другому — обмотка статора. Оставшиеся концы подключаются к пускателям К3 и К2.

Далее обмотка последнего пускателя (К2) объединяется с оставшимися фазам для создания схемы «треугольник».

Когда к фазе подключается пускатель К3, остальные концы укорачиваются, и схема преобразуется в «звезду».

Учтите, что одновременное включение К2 и К3 запрещено из-за риска короткого замыкания или выбиванию АВ, питающего ЭД.

Чтобы избежать проблем, предусмотрена специальная блокировка, подразумевающая отключение одного пускателя при включении другого.

Принцип работы схемы прост:

• При включении в сеть первого пускателя, запускается реле времени и подает напряжение на третий пускатель.
• Двигатель начинает работу по схеме «звезда» и начинает работать с большей мощностью.
• Через какое-то время реле размыкает контакты К3 и подключает К2. При этом электродвигатель работает по схеме «треугольник» со сниженной мощностью. Когда требуется отключить питание, включается К1.

Подключение

Для работы устройства требуется 1 фаза с напряжением 220 Вольт. Это означает, что подключить его можно в бытовую розетку. Именно в этом причина популярности двигателя среди населения. На всех бытовых приборах, от соковыжималки до шлифовальной машины, установлены механизмы этого типа.

аподключение с пусковым и рабочим кондсенсаторами

Существует 2 типа электромоторов: с пусковой обмоткой и с рабочим конденсатором:

1. В первом типе устройств, пусковая обмотка работает посредством конденсатора только во время старта. После достижения машиной нормальной скорости, она отключается, и работа продолжается с одной обмоткой.
2. Во втором случае, для моторов с рабочим конденсатором, дополнительная обмотка подключена через конденсатор постоянно.

Электродвигатель может быть взят от одного прибора и подключен к другому. Например, исправный однофазный мотор от стиральной машины или пылесоса может использоваться для работы газонокосилки, обрабатывающего станка и т.п.

Существует 3 схемы включения однофазного двигателя:

1. В 1 схеме, работа пусковой обмотки выполняется посредством конденсатора и только на период запуска.
2. 2 схема также предусматривает кратковременное подключение, однако оно происходит через сопротивление, а не через конденсатор.
3. 3 схема является самой распространенной. В рамках этой схемы конденсатор постоянно подключен к источнику электричества, а не только во время старта.

Подключение электромотора с пусковым сопротивлением:

1. Вспомогательная обмотка таких устройств имеет повышенное активное сопротивление.
2. Для запуска электромашины этого типа, может быть использован пусковой резистор. Его следует последовательно подключить к пусковой обмотке. Таким образом, можно получить сдвиг фаз 30° между токами обмоток, чего будет вполне достаточно для старта механизма.
3. Кроме того, сдвиг фаз может быть получен путем использования пусковой фазы с большим значением сопротивления и меньшей индуктивностью. У такой обмотки меньшее количество витков и тоньше провод.

Подключение мотора с конденсаторным пуском:

1. У данных электромашин пусковая цепь содержит конденсатор и включается только на период старта.
2. Для достижения максимального значения пускового момента, требуется круговое магнитное поле, которое выполняет вращение. Чтобы оно возникло, токи обмоток должны быть повернуты на 90° относительно друг друга. Такие фазосдвигающие элементы, как резистор и дроссель не обеспечивают необходимый сдвиг фаз. Только включение в цепь конденсатора позволяет получить сдвиг фаз 90°, если правильно подобрать емкость.
3. Вычислить, какие провода к какой обмотке относятся, можно путем измерения сопротивления. У рабочей обмотки его значение всегда меньше (около 12 Ом), чем у пусковой (обычно около 30 Ом). Соответственно, сечение провода рабочей обмотки больше, чем у пусковой.
4. Конденсатор подбирается по потребляемому двигателем току. Например, если ток равен 1.4 А, то необходим конденсатор емкостью 6 мкФ.

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».

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.

Cтатьи из категории: Программы, схемы, инструкции

Основные положения «Правила устройства электроустановок ПУЭ» включают в себя основные требования, предъявляемые к устройству различных образцов электротехнического оборудования, схемам его включения, а также способам безопасной работы с ним. Действие документа […]

Графическое отображение схем электроснабжения Схемой называется графическое отображение элементов той или иной конструкции, указанных на чертеже. Кроме того, бывают схемы электронных устройств, в том числе интегральных и изложения какого либо […]

Наш сварочный инвертор полуавтомат содержит два источника питания – силовой, выдающий +300V при токе до 35A, и маломощный, так называемая “дежурка”, с выхода которой снимается +16V при токе до 1A.

В практике радиолюбителя без изготовления печатных плат никак не обойтись. Существует множество любительских технологий создания “печаток” – рисование дорожек лаком и т.д. Но существует еще одна технология, при помощи которой […]

Правила технической эксплуатации электроустановок подготовлены с учётом всех основных требований действующих в настоящее время нормативных актов, современных стандартов и других документов, опирающихся на опыт эксплуатации соответствующего оборудования по состоянию на […]