Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети

Бывают случаи, когда необходимо подсоединить электроприбор не так, как указано в его инструкции. Например, часто требуется подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть, что хоть и понижает мощность устройства, но в некоторых случаях бывает довольно оправданным. Есть основные схемы подключения этих электродвигателей, которые на практике успешно и широко используются. Также существуют и определенные нюансы, которые помогают решать неожиданные сложности, связанные с отсутствием определенных материалов.

Оглавление:

Тем более это актуально для мощных промышленных устройств. За пределами квартиры или частного дома, проблем с трехфазным подключением нет. А как произвести включение трехфазного двигателя в однофазную сеть, когда на вашем счетчике находится два провода?

Штатный способ подключения электродвигателя

У трехфазного электродвигателя находится три обмотки, расположенные под углом 120 градусов. На контактную колодку идет 3 пары контактов. Их соединение организовать можно несколькими способами.

Подсоединение способом «звезда»

Одним концом каждая обмотка подсоединяется с двумя остальными обмотками, создавая, таким образом, нейтраль. Остальные концы подсоединяются с тремя фазами. Так, на все отдельные пары обмоток подается 380В.

Перемычки в распределительной колодке подсоединены соответственно, спутать контакты просто невозможно. В переменном токе понятия полярности нет, потому без разницы, какую именно фазу подавать на конкретный провод.

Подсоединение способом «треугольник»

При этом варианте подключения электродвигателя конец каждой обмотки подсоединяется со следующей, таким образом, создается замкнутый круг, то есть треугольник. На всех обмотках находится напряжение 380В.

Таким образом, на клеменной колодке перемычки ставятся по-разному. Аналогично с первым способом подключения, полярность как класс отсутствует.

На все группы контактов напряжение поступает в различный момент времени, следуя определению «сдвиг фазы». Потому магнитное поле за собой увлекает последовательно ротор, создавая постоянный вращающий момент. Так работает электродвигатель при «родном» трехфазном подключении.

А что делать, когда вам достался электродвигатель в хорошем состоянии, но подключить его необходимо к однофазной электросети? Не нужно расстраиваться, схема подсоединения трехфазного электродвигателя давно создана инженерами. Рассмотрим нескольких самых распространенных способов подключения.

Подсоединение трехфазного электродвигателя к электросети 220В (одна фаза)

Работа трехфазного электродвигателя во время подключения к одной фазе, на первый взгляд, от правильного включения ничем не отличается. Ротор крутится, почти не теряя оборотов, не наблюдается никаких замедлений и рывков.Но добиться штатной мощности при этом электропитании не получится. Это является вынужденной потерей, которую никак не получится исправить, с этим необходимо считаться. С учетом управляющей схемы понижение мощности может колебаться в районе 25-50%.

Причем электроэнергия затрачивается такая же, как будто вы пользуетесь всей мощностью. Чтобы подобрать самый выгодный способ, предлагаем познакомиться с разными вариантами подключения.

Конденсаторный способ подключения двигателя

Так как нам нужно создать этот самый «сдвиг по фазе», то можно воспользоваться естественными способностями конденсаторов. У нас находятся два подводящих провода, их подсоединяем соответственно к двум точкам клеменной штатной колодки.

Остается еще один контакт, на него подключается напряжение от одного из уже подсоединенных. При этом не напрямую (в противном случае электродвигатель не будет вращаться), а с помощью конденсаторной схемы.

Применяются два конденсатора (которые называются фазосдвигающими). Один конденсатор все время включен, а другой устанавливается с помощью не фиксируемой кнопки. Первый конденсатор является рабочим, его основная задача имитировать для третьей обмотки штатный сдвиг фазы.

Вторая емкость необходима для начального вращения ротора, затем он вращается по инерции, попадая постоянно между фальшивыми «фазами». Конденсатор запуска нельзя оставлять все время включенным, так как он добавит сумятицу в относительно постоянный ритм вращения ротора.

Важно: Вышеописанная схема подсоединения трехфазного электродвигателя к однофазной сети является только теоретической. Для нормальной работы нужно рассчитать правильно емкости всех элементов, и выбрать тип конденсаторов.

Расчетная формула рабочего «конденсатора»:

• Во время подсоединения «треугольником» С=(4800хI)/U;
• Во время подсоединения «звездой» С=(2800хI)/U.

Где:

• 4800 и 2800 – это физическая постоянная, без единицы измерения;
• С – полученное значение емкости в микрофарадах;
• U – напряжение сети во время однофазного подсоединения. Обычно 220 В;
• I – штатное напряжение каждой фазы при правильном подсоединении. Напряжение нужно узнать во время приобретения электромотора или определить с помощью токоизмерительных клещей. Для чего понадобится хотя бы раз включить электродвигатель от трех фаз.

Когда узнать или измерить рабочее трехфазное напряжение возможным не представляется (чаще всего так и случается), то можно определить емкость по упрощенным расчетам. Величина получится с незначительной погрешностью, однако, это не сильно повлияет на работу электродвигателя.

• С=66хP

Где:

• P – мощность мотора во время работы от трехфазной сети. Можно посмотреть на заводском шильдике.
• 66 – физическая постоянная.
• С – полученные данные емкости в микрофарадах.

Емкость конденсатора пуска рассчитывается без формулы. Она обязана быть в три раза больше емкости рабочего элемента.

Внимание: Непременно нужно установить кнопку без фиксации для выключения пусковой емкости. Очень часто «мастера» устанавливают включатель в сеть, который после забывают разомкнуть. Таким образом, обороты ротора получаются нестабильными, а обмотки на статоре значительно перегреваются.

Затем осталось только подобрать необходимые конденсаторы. Так как мы пытаемся условно получить бесплатное оборудование (чаще всего двигатель куплен за копейки или достается в наследство), то и конденсаторы выбираются по такому же принципу.

Как правило, в мастерской можно найти парочку бумажных конденсаторов в металлическом корпусе, типа КБП или МПГ. Это именно то, что нам необходимо. У них отличная надежность и можно подобрать модели с рабочим током 300-500В.

Есть только один недостаток – эти конденсаторы имеют большие размеры и малую емкость. Потому вам нужно будет набирать целую цепь из этих элементов, которую где-то нужно поместить. Это является платой за «бесплатность» двигателя. Когда хочется выполнить все аккуратно, либо нет возможности расположить объемный механизм запуска – используйте современные радиодетали.

Полипропиленовые конденсаторы класса СВВ имеют небольшие габариты, и их можно приобрести в любом специализированном магазине. Естественно, это увеличит стоимость подключения в сеть вашего двигателя.

Когда вы собираете самодельную циркулярную пилу с двигателем мощностью 6-9 кВт – то для цепочки бумажных конденсаторов подберется место. Но вот даже маленький точильный станок с 600 ваттным двигателем потребует компактного размещения.

Подсоединение трехфазного электродвигателя к однофазной сети может быть любое: треугольником и звездочкой. Это принципиально не повлияет на качество работы. Как правило, оставляют такую же схему, которая применялась штатно. Но, в некоторых случаях, для того чтобы сэкономить на конденсаторах (во время подключения «звездой» их потребуется намного меньше), изменяют способ коммутации обмоток.

Рекомендация: Во время этого способа подсоединения, вы можете изменять направление вращения трехфазного электродвигателя.

Это довольно удобно во время работы со сверлильным или точильным станком. Нужно в схему подсоединить коммутирующий асинхронный переключатель с центральной точкой. Коммутируя цепочку из конденсаторной группы и третьей обмотки к какому-либо из контактов однофазного подсоединения, можно ротор заставить крутиться в необходимом направлении.

Важно: Коммутацию можно производить лишь при отсоединенном питании или остановленном роторе.

Асинхронное подключение трехфазного электродвигателя через магнитный пускатель

Для создания безопасного подключения и удобства работы с мощным двигателем, необходимо подключать магнитный пускатель. Трехфазные приборы подключаются именно таким образом, кнопка управления рассчитана на малые токи и имеет компактные размеры. А силовой провод коммутируется мощными контактами пускателя.

Подсоединение трехфазного электродвигателя к однофазной сети позволяет использовать асинхронный режим. Про технологию мы рассказали выше.

Для сборки данной схемы нам будут необходимы такие компоненты:

• Непосредственно электрический двигатель;
• Кнопочный пост (кнопка для остановки, одна размыкающая, две замыкающие);
• Два одинаковых трехфазных пускателя. Внимание! Так как сеть однофазная, то рабочая катушка обязана быть на 220В;
• Рабочий фазосдвигающий конденсатор с необходимой емкостью;
• Входной защитный автомат от короткого замыкания.

Необходимо определиться с терминологией. Контактам трехфазных пускателей присвоим названия «А», «B», «С».

Как происходит сборка схемы управления? Вначале фазу от автомата подводим параллельно через размыкающую кнопку обоих пускателей на условные рабочие контакты «А».

Нулевой кабель подсоединяем с рабочими контактами «С» двух пускателей, и подсоединяем параллельно опять-таки с обеими катушками магнитов. Таким образом, собрана входная часть системы управления. Незадействованными остаются контакты «B».

Блок пускателей разворачиваем на 180 градусов. Устанавливаем блокировку для защиты от короткого замыкания при случайном включении одновременно двух кнопок реверса. Для чего управляющие катушки пускателей подсоединяем крест-накрест. Таким образом, пока замкнута одна катушка, другая просто не запустится. Это достигается за счет наличия нормально разомкнутых и замкнутых контактов пускателя.

Затем подсоединяем кнопочный пост. Схема подключения: Соединяем друг с другом нормально разомкнутые контакты катушек двух пускателей. Подсоединяем кнопки на нормально замкнутые контакты, каждую к конкретному пускателю.

В итоге выходит реверсное подключение катушек – замыкает контактную группу своего пускателя каждая кнопка, а клавиша «стоп» останавливает обе катушки и независимо от номера пускателя происходит отключение сразу всего модуля.

Проверяем без нагрузки правильность сборки схемы. Во время нажатия пусковых кнопок, обязан срабатывать соответствующий пускатель. Ничего не происходит во время одновременного нажатия второй кнопки. Соответственно, схема правильно собрана, и можно подключать фазосдвигающий конденсатор и двигатель.

Фаза «А» на выходных контактах первого пускателя подсоединяется с фазой «А» второго. Данную часть коммутации необходимо производить особенно внимательно. Оба питающих провода на входе подсоединены параллельно. А на выходе нужно установить перекрестную коммутацию.

Подсоединяем фазу первого пускателя «В» с фазой «С» второго. То есть, фазу «С» №1 подсоединяем с фазой «В» №2. Подключаем фазосдвигающий конденсатор параллельно контактам «В» и «С» второго магнита. Затем во время нажатия кнопок мы получаем необходимое направление вращения.

С учетом наличия деталей, вы сможете воспользоваться каким-либо из предложенных способов. Это все будет зависеть от суммы, которую вы можете потратить. Но не забывайте, что подсоединение трехфазного двигателя к однофазной электросети потребует определенного опыта работы с электротехническим оборудованием, а также тщательного математического анализа.