RSS
people

Как подключить к однофазной сети трехфазный двигатель

Мы собираемся не только рассмотреть то, как производится подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети, но и дать рекомендации по управлению агрегатом.

Очень часто люди хотят варьировать скорость вращения или даже направление. Как это сделать? Мы уже описывали в общих чертах, как подключить трёхфазный двигатель на 220, а теперь ударимся в детали.

Стандартная схема включения трёхфазного двигателя в однофазную сеть

Процесс подключения трёхфазного двигателя к напряжению 220В предельно прост.

В обычном случае каждая ветка несёт синусоиду, а разница между ними составляет 120 градусов. Это так называемый фазовый сдвиг, он равномерный для обеспечения плавности вращения электромагнитного поля в статоре.

Какой трехфазный двигатель лучшеАмплитуда каждой волны составляет 220В. Вот это и позволяет подключить трёхфазный двигатель к обычной розетке.

Весь фокус в том, чтобы получить три синусоиды из одной. А сдвиг фаз между ними по возможности должен быть равен 120 градусов.

На практике это сделать можно только при помощи специальных приборов. Так называемых фазовращателей. Не тех, что используются в высокочастотных трактах волноводов, а специальных фильтрах на основе пассивных, реже активных элементов.

Но любители всем этим заморочкам предпочитают применение обычного конденсатора. Оказывается, что если обмотки двигателя соединить треугольником, объединив их в единое кольцо, то можно получить сдвиги фаз 45 и 90 градусов, чего вполне хватает худо-бедно для неуверенной работы вала: (См. также: Подключение однофазного двигателя)

Схема подключения в однофазную сеть двигатель с 3 фазами

  • На одну из обмоток подаётся фаза из розетки. Для этого провода цепляются на её концы.
  • Вторая обмотка запитывается через конденсатор. При этом получается сдвиг фаз на 90 градусов относительно первой.
  • Схема подключения к однофазной сети трехфазного двигателяПри этом на третьей за счёт уже приложенных напряжений образуется слабо похожее на синусоиду колебание со сдвигом ещё на 90 градусов.

В результате получается, что третья обмотка отстоит от первой по фазе на целых 180 градусов. Но, как показывает практика, этого вполне хватает для того, чтобы нормально работать.

Разумеется, двигатель иногда «залипает», сильно греется, мощность немного падает, хромает КПД. Но с этим мирятся, когда подключение асинхронного двигателя к трёхфазной сети осуществить невозможно.

Из чисто технических нюансов можно добавить, что схема правильной раскладки проводов обычно приводится на корпусе прибора. Чаще всего на внутренней стороне кожуха, скрывающего колодку, либо где-нибудь неподалёку на шильдике.

Руководствуясь схемой, можно понять, как подключить электродвигатель с 6 проводами (по паре на каждую обмотку). Когда сеть трёхфазная (её часто называют 380В), то обмотки соединяются звездой. При этом образуется одна общая для всех катушек точка, куда стыкуется нейтраль (условный схемный электрический нуль).

На прочие концы подаётся по фазе. Получается как раз три по числу обмоток.

Как обращаться с треугольником для подключения трёхфазного двигателя на 220В, должно быть уже понятно. На всякий случай приводим рисунок, где нарисованы:

  • Схема электрического соединения обмоток.
  • Рабочий конденсатор, служащий для создания правильного распределения фаз.
  • Пусковой конденсатор, облегчающий раскрутку вала на начальных оборотах. В последующем он отключается от схемы кнопкой и разряжается через шунтирующий резистор (для безопасности и пребывания в готовности к новому циклу пуска).

На нашей картинке обмотка А находится под напряжением 220В из розетки. На С подаётся то же самое, но со сдвигом фаз на 90 градусов.
Обращение с треугольником для подключения к однофазной сети трёхфазного двигателя За счёт разности потенциалов на концах обмотки В там возникает напряжение, сдвинутое ещё на 90 градусов. Как мы уже говорили выше, оно значительно отличается от синусоиды.

Мы не показали пусковой конденсатор, а также шунтирующий резистор. Потому что считаем, что место их расположения и так очевидно из сказанного выше.

Подобная методика худо-бедно позволяет добиться от двигателя нормальной работы. Клавишей пусковой конденсатор добавляется на время пуска, а затем отключается от фазы и разряжается через шунт.

Пришло время сказать, что ёмкость, обозначенная на чертеже, как 100 мкФ, на самом деле выбирается, исходя из:

  • Частоты вращения вала.
  • Мощности двигателя.
  • Нагрузки, ложащейся на ротор.

Подбирать нужно конденсатор экспериментальным путём. Так, чтобы (согласно нашему рисунку) напряжение на обмотках В и С было одинаковым.

Напоминаем, что тестер показывает действующее значение. То есть фазы напряжения будут различны, а форма сигнала на обмотке В будет не совсем синусоидальной.

Как бы то ни было, действующее значение показывает, что в эти плечи отдаётся одинаковая мощность. Этим обеспечивается боле менее стабильная работа всей установки. Мотор меньше греется, оптимизируется КПД двигателя.

Строго говоря, каждая обмотка является индуктивным сопротивлением, которое также накладывает свой отпечаток на сдвиг фаз между напряжением и током. Вот почему ещё так важно подобрать правильное значение ёмкости. Можно добиться почти идеальных условий работы для двигателя. (См. также: Подключение электродвигателя 380 на 220 Вольт с конденсатором)

Как заставить двигатель крутиться в обратном направлении

При подключении на три фазы смена направления вращения вала обеспечивается другой коммутацией сигнала. Для этого применяются специальные контакторы. А всего их три штуки. По одной на каждую фазу.
График подключения к однофазной сети трехфазного двигателя

В нашем случае коммутации подлежит всего лишь одна цепь. Причём (по утверждениям гуру) достаточно обменять местами любые два провода. Будь то питание или место стыковки конденсатора.

Нам ничего не остаётся, как проверить это правило прежде, чем давать его в качестве напутствия нашим читателям.

С результатами каждый может ознакомиться на втором рисунке, где схематично приведены эпюры, показывающие распределение фаз для этого случая.

При изготовлении эпюр мы ориентировались на то, что обмотка С соединена последовательно с конденсатором, который даёт напряжению положительный прирост по фазе. Согласно векторной диаграмме для сохранения баланса на обмотке С должен быть отрицательный знак относительно основного напряжения.

С другой стороны конденсатор и катушка В соединены положительно. При этом в одной ветви напряжение получает положительный прирост (на конденсаторе), а в другой – ток. Это сродни параллельному колебательному контуру, где токи в ветвях текут практически в противоположную сторону.

За счёт чего мы приняли закон изменения синусоиды в противофазе относительно обмотки С.

Из эпюр видно, что максимумы согласно схеме следуют по обмоткам против часовой стрелки. В прошлом нашем обзоре мы показывали в том же контексте, что вращение идёт в другом направлении.

Таким образом, получается, что действительно при смене полярности питания вал идёт в противоположную сторону.

В этот раз мы не будем рисовать распределение магнитных полей, потому что считаем это излишним.

Более точно подобные вещи позволяют просчитывать специальные компьютерные программы. А это объяснение мы дали буквально на пальцах. В результате получилось, что практики в общем и целом правы: если поменять полярность питания, то направление движение вала меняется на противоположное.

Наверняка аналогичное утверждение годится и для включения конденсатора в ветвь другой обмотки. Для всех жаждущих более подробных графиков рекомендуем изучать специализированные программные пакеты наподобие Electronic Workbench.

Обучение подключения к однофазной сети трехфазного двигателяВ приложении можно проставить сколько угодно контрольных точек и отслеживать в них законы изменения токов и напряжений.

Любителям поиздеваться над своим мозгом даже будет возможность просмотра спектра сигналов.

При этом нужно только правильно задать индуктивности обмоток. Разумеется, своё влияние вносит и нагрузка, препятствующая запуску. Учесть её в подобных программах достаточно сложно.

Вот почему практики рекомендуют на этом не заострять своё внимание, а подбирать номиналы конденсаторов (эмпирическим) опытным путём. Таким образом, точная схема подключения трёхфазного двигателя зависит не только от его конструкции, но и от предполагаемого целевого назначения. Допустим, токарный станок явно будет отличаться от хлеборушки по имеющимся нагрузкам.

Пусковой конденсатор для трёхфазного двигателя

Очень часто подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети нужно вести с участием пускового конденсатора. Особенно это касается мощных моделей, а также моторов под значительной нагрузкой на старте.

Как правильно подключить к однофазной сети трехфазный двигательВ этом случае увеличивается собственное реактивное сопротивление, которое придётся компенсировать при помощи ёмкостей.

Проще всего подобрать их опять же экспериментально. Нужно собрать стенд, на котором имеется возможность «на горячую» включать и исключать из цепи отдельные ёмкости.

Не нужно помогать двигателю запуститься рукой, как это демонстрируют бывалые мастера. Просто найдите значение батареи, при котором вал бодро вращается, а по мере раскрутки начинайте исключать из цепи конденсаторы один за другим.

Пока не останется такой набор, ниже которого двигатель не вращается. Все отобранные элементы и образуют пусковую ёмкость. А правильность своего выбора нужно контролировать при помощи тестера: напряжение в плечах обмоток со сдвинутой фазой (в нашем случае С и В) должно быть одинаковым. Это значит, что в них отдаётся примерно равная мощность.

Что касается оценок и прикидок, то ёмкость батарей растёт с увеличением мощности и оборотов. А  если говорить о нагрузке, то она большое влияние оказывает на старте. Когда вал раскрутится, то в большинстве случаев малые препятствия преодолеваются за счёт инерции. Чем массивнее вал, тем выше шанс, что двигатель даже не «заметит» возникшего затруднения.

Обратите внимание, что подключение асинхронного двигателя обычно ведётся через защитный автомат. То есть устройство, которое остановит вращение при превышении током некоторого значения.

Это не только уберегает пробки местной сети от выгорания, но и спасёт обмотки двигателя при заклинивании вала. В этом случае ток резко повысится, и работа устройства прекратится.

Небесполезен автомат защиты и при подборе нужного номинала ёмкости. Очевидцы утверждают, что если подключение 3х-фазного двигателя в однофазную сеть ведётся через слишком слабые конденсаторы, то нагрузка резко возрастает.

В случае наличия мощного мотора это очень важно, потому что даже в нормальном режиме потребление превышает номинальное в 3-4 раза.

И пара слов о том, как оценить заранее пусковой ток. Допустим, нам нужно подключить асинхронный двигатель на 220 мощностью 4 кВт. Но это для трёх фаз. В случае штатной проводки ток по каждой из них течёт отдельно. У нас же все это будет складываться. Поэтому смело делим мощность на напряжение сети и получаем 18 А.

Понятно, что без нагрузки подобный ток вряд ли будет расходоваться, но для стабильной работы двигателя на полную катушку нужен защитный автомат потрясающей мощности. Что касается простого тестового запуска, то вполне сгодится устройство ампер на 16. И даже есть шанс, что старт пройдёт без эксцессов.

Безопасное подключение к однофазной сети трехфазного двигателяМы надеемся, что читатели теперь знают, как подключить трёхфазный двигатель в домашнюю сеть на 220В.

Осталось к этому добавить, что возможности стандартной квартиры не превышают с точки зрения отдачи мощности потребителю значения порядка 5 кВт. Это значит, что описанный выше двигатель дома попросту включать опасно.

Обратите внимание, что даже болгарки редко бывают мощнее 2 кВт. При этом их двигатель оптимизирован для работы в однофазной сети 220В. Проще говоря, слишком мощные устройства не только вызовут моргание света, но скорее всего, спровоцируют возникновение других нештатных ситуаций. В лучшем случае выбьет пробки, в худшем – случится возгорание проводки.

На этом мы говорим до свидания и хотим заметить, что знание теории иной раз очень полезно для практиков. Особенно если дело касается мощной техники, способной причинить немалый вред.

Оставить комментарий