Схемы подключения трехфазного электродвигателя

Бывают в жизни ситуации, когда нужно включить какое-то промышленное оборудование в обычную домашнюю сеть электропитания. Тут же возникает проблема с числом проводов. У машин, предназначенных для эксплуатации на предприятиях, выводов, как правило, три, а бывает и четыре. Что с ними делать, куда их подключать? Те, кто пытался испробовать различные варианты, убедились, что моторы просто так крутиться не хотят. Возможно ли вообще однофазное подключение трехфазного двигателя? Да, добиться вращения можно. К сожалению, в этом случае неизбежно падение мощности почти вдвое, но в некоторых ситуациях это - единственный выход.

Напряжения и их соотношение

Для того чтобы понять, как подключить трехфазный двигатель к обычной розетке, следует разобраться, как соотносятся напряжения в промышленной сети. Общеизвестны величины напряжений - 220 и 380 Вольт. Раньше еще было 127 В, но в пятидесятые годы от этого параметра отказались в пользу более высокого. Откуда взялись эти «волшебные цифры»? Почему не 100, или 200, или 300? Вроде бы круглые цифры считать легче.

Большая часть промышленного электрооборудования рассчитана на подключение к трехфазной сети Напряжение каждой из фаз по отношению к нейтральному проводу составляет 220 Вольт, совсем как в домашней розетке. Откуда же берутся 380 В? Это очень просто, достаточно рассмотреть равнобедренный треугольник с углами в 60, 30 и 30 градусов, который представляет собой векторная диаграмма напряжений. Длина самой длинной стороны будет равна длине бедра, умноженной на cos 30°. После нехитрых подсчетов можно убедиться, что 220 х cos 30°= 380.

Устройство трехфазного двигателя

Не все типы промышленных двигателей могут работать от одной фазы. Самые распространенные из них - «рабочие лошадки», составляющие большинство электромашин на любом предприятии - асинхронные машины мощностью в 1 - 1,5 кВА. Как работает такой трехфазный двигатель в трехфазной сети, для которой он предназначен?

Изобретателем этого революционного устройства стал русский ученый Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Этот выдающийся электротехник был сторонником теории трехфазной питающей сети, которая в наше время стала главенствующей. трехфазный работает по принципу индукции токов от обмоток статора на замкнутые проводники ротора. В результате их протекания по короткозамкнутым обмоткам в каждой из них возникает магнитное поле, вступающее во взаимодействие с силовыми линиями статора. Так получается вращающий момент, приводящий к круговому движению оси двигателя.

Обмотки расположены под углом 120°, таким образом, вращающееся поле, создаваемое каждой из фаз, последовательно толкает каждую намагничиваемую сторону ротора.

Треугольник или звезда?

Трехфазный двигатель в трехфазной сети может включаться двумя способами - с участием нейтрального провода или без него. Первый способ называется «звезда», в этом случае каждая из обмоток находится под (между фазой и нулем), равным в наших условиях 220 В. Схема подключения трехфазного двигателя «треугольником» предполагает последовательное соединение трех обмоток и подачу линейного (380 В) напряжения на узлы коммутации. Во втором случае двигатель будет выдавать большую примерно в полтора раза мощность.

Как включить мотор в обратном направлении?

Управление трехфазным двигателем может предполагать необходимость изменения направления вращения на противоположное, то есть реверс. Чтобы этого добиться, нужно просто поменять местами два провода из трех.

Для удобства изменения схемы в клеммной коробке двигателя предусмотрены перемычки, выполненные, как правило, из меди. Для включения «звездой» нежно соединить три выходных провода обмоток вместе. «Треугольник» получается немного сложнее, но и с ним справится любой электрик средней квалификации.

Фазосдвигающие емкости

Итак, порой возникает вопрос о том, как подключить трехфазный двигатель в обычную домашнюю розетку. Если просто попробовать подсоединить к вилке два провода, он вращаться не станет. Для того чтобы дело пошло, нужно сымитировать фазу, сдвинув подаваемое напряжение на какой-то угол (желательно 120°). Добиться этого эффекта можно, если применить фазосдвигающий элемент. Теоретически это может быть и индуктивность, и даже сопротивление, но чаще всего трехфазный двигатель в однофазной сети включается с использованием электрических обозначаемых на схемах латинской буквой С.

Что касается применений дросселей, то оно затруднено по причине сложности определения их значения (если оно не указано на корпусе прибора). Для замера величины L требуется специальный прибор или собранная для этого схема. К тому же выбор доступных дросселей, как правило, ограничен. Впрочем, экспериментально любой фазосдвигающий элемент подобрать можно, но это дело хлопотное.

Что происходит при включении двигателя? На одну из точек соединения подается ноль, на другую - фаза, а на третью - некое напряжение, сдвинутое на некоторый угол относительно фазы. Понятно и неспециалисту, что работа двигателя не будет полноценной в отношении механической мощности на валу, но в некоторых случаях достаточно самого факта вращения. Однако уже при запуске могут возникать некоторые проблемы, например, отсутствие начального момента, способного сдвинуть ротор с места. Что делать в этом случае?

Пусковой конденсатор

В момент пуска валу требуются дополнительные усилия для преодоления сил инерции и трения покоя. Чтобы увеличить момент вращения, следует установить дополнительный конденсатор, подключаемый к схеме только в момент старта, а затем отключающийся. Для этих целей лучшим вариантом является применение замыкающей кнопки без фиксации положения. Схема подключения трехфазного двигателя со стартовым конденсатором приведена ниже, она проста и понятна. В момент подачи напряжения следует нажать на кнопку «Пуск», и создаст дополнительной сдвиг фазы. После того как двигатель раскрутится до нужных оборотов, кнопку можно (и даже нужно) отпустить, и в схеме останется только рабочая емкость.

Расчет величины емкостей

Итак, мы выяснили, что для того, чтобы включить трехфазный двигатель в однофазной сети, требуется дополнительная схема подключения, в которую, помимо пусковой кнопки, входят два конденсатора. Их величину нужно знать, иначе работать система не будет. Для начала определим величину электрической емкости, необходимую для того, чтобы заставить ротор тронуться с места. При параллельном включении она представляет собой сумму:

С = С ст + Ср, где:

С ст - стартовая дополнительная отключаемая после разбега емкость;

С р - рабочий конденсатор, обеспечивающий вращение.

Еще нам потребуется величина номинального тока I н (она указана на табличке, прикрепленной к двигателю на заводе-изготовителе). Этот параметр также можно определить с помощью нехитрой формулы:

I н = P / (3 х U), где:

U - напряжение, при подключении «звездой» - 220 В, а если «треугольник», то 380 В;

P - мощность трехфазного двигателя, ее иногда в случае утери таблички определяют на глаз.

Итак, зависимости требуемой рабочей мощности вычисляются по формулам:

С р = Ср = 2800 I н / U - для «звезды»;

С р = 4800 I н / U - для «треугольника»;

Пусковой конденсатор должен быть больше рабочего в 2-3 раза. Единица измерения - микрофарады.

Есть и совсем уж простой способ вычисления емкости: C = P /10, но эта формула скорее дает порядок цифры, чем ее значение. Впрочем, повозиться в любом случае придется.

Почему нужна подгонка

Метод расчета, приведенный выше, является приблизительным. Во-первых, номинальное значение, указанное на корпусе электрической емкости, может существенно отличаться от фактического. Во-вторых, бумажные конденсаторы (вообще говоря, вещь недешевая) часто используются бывшие в употреблении, и они, как всякие прочие предметы, подвержены старению, что приводит к еще большему отклонению от указанного параметра. В-третьих, ток, который будет потребляться двигателем, зависит от величины механической нагрузки на валу, а потому оценить его можно только экспериментально. Как это сделать?

Здесь потребуется немного терпения. В результате может получиться довольно объемный набор конденсаторов, соединенных параллельно и последовательно. Главное - после окончания работы все хорошенько закрепить, чтобы не отваливались припаянные концы от вибраций, исходящих от мотора. А потом не лишним будет еще раз проанализировать результат и, возможно, упростить конструкцию.

Составление батареи емкостей

Если в распоряжении у мастера нет специальных электролитических клещей, позволяющий замерять ток без размыкания цепей, то следует подключить амперметр последовательно к каждому проводу, который входит в трехфазный двигатель. В однофазной сети будет протекать суммарное значение, а подбором конденсаторов следует стремиться к наиболее равномерной загрузке обмоток. При этом следует помнить о том, что при последовательном подключении общая емкость уменьшается по закону:

Также необходимо не забывать и о таком важном параметре, как напряжение, на которое рассчитан конденсатор. Оно должно быть не менее номинального значения сети, а лучше с запасом.

Разрядный резистор

Схема трехфазного двигателя, включенного между одной фазой и нейтральным проводом, иногда дополняется сопротивлением. Оно служит для того, чтобы на стартовом конденсаторе не накапливался заряд, остающийся после того, как машина уже выключена. Эта энергия может вызвать электрический удар, не опасный, но крайне неприятный. Для того чтобы обезопасить себя, следует параллельно с пусковой емкостью соединить резистор (у электриков это называется «зашунтировать»). Величина его сопротивления большая - от половины мегома до мегома, а по размерам он невелик, поэтому довольно и полуваттной мощности. Впрочем, если пользователь не боится быть «ущипнутым», то без этой детали вполне можно и обойтись.

Использование электролитов

Как уже отмечалось, пленочные или бумажные электрические емкости дорогие, и прибрести их не так просто, как хотелось бы. Можно произвести однофазное подключение трехфазного двигателя с использованием недорогих и доступных электролитических конденсаторов. При этом совсем уж дешевыми они тоже не будут, так как должны выдерживать 300 Вольт постоянного тока. Для безопасности их следует зашунтировать полупроводниковыми диодами (Д 245 или Д 248, например), но нелишним будет помнить о том, что при пробитии этих приборов переменное напряжение попадет на электролит, и он сперва сильно нагреется, а потом взорвется, громко и эффектно. Поэтому без крайней необходимости лучше все же использовать конденсаторы бумажного типа, работающие под напряжением хоть постоянным, хоть переменным. Некоторые мастера вполне допускают применение электролитов в пусковых цепях. В силу кратковременного воздействия на них переменного напряжения, они могут и не успеть взорваться. Лучше не экспериментировать.

Если нет конденсаторов

Где обычные граждане, не имеющие доступа к пользующимся спросом электрическим и электронным деталям, их приобретают? На барахолках и «блошиных рынках». Там они лежат, заботливо выпаянные чьими-то (обычно пожилыми) руками из старых стиральных машин, телевизоров и прочей вышедшей из обихода и строя бытовой и промышленной техники. Просят за эти изделия советского производства немало: продавцы знают, что если деталь нужна, то ее купят, а если нет - и даром не возьмут. Бывает, что как раз самого необходимого (в данном случае конденсатора) как раз и нет. И что же делать? Не беда! Сойдут и резисторы, только нужны мощные, желательно керамические и остеклованные. Конечно, идеальное сопротивление (активное) фазу не сдвигает, но в этом мире ничего нет идеального, и в нашем случае это хорошо. Каждое физическое тело обладает собственной индуктивностью, электрической мощностью и резистивностью, будь оно крошечной пылинкой или огромной горой. Включение трехфазного двигателя в розетку становится возможным, если на вышеприведенных схемах заменить конденсатор сопротивлением, номинал которого вычисляется по формуле:

R = (0,86 x U) / kI, где:

kI - величина тока при трехфазном подключении, А;

U - наши верные 220 Вольт.

Какие двигатели подойдут?

Перед тем как приобретать за немалые деньги мотор, который рачительный хозяин собирается использовать в качестве привода для точильного круга, циркулярной пилы, сверлильного станка или другого какого-либо полезного домашнего устройства, не помешает подумать о его применимости для этих целей. Не каждый трехфазный двигатель в однофазной сети вообще сможет работать. Например, серию МА (у него короткозамкнутый ротор с двойной клеткой) следует исключить, дабы не пришлось тащить домой немалый и бесполезный вес. Вообще, лучше всего сначала поэкспериментировать или пригласить опытного человека, электромеханика, например, и посоветоваться с ним перед покупкой. Вполне подойдет асинхронный двигатель трехфазный серии УАД, АПН, АО2, АО и, конечно же, А. Эти индексы указаны на заводских табличках.

Трёхфазные электродвигатели получили большое распространение как в промышленном использовании, так и в личных целях благодаря тому что они значительно эффективнее двигателей для обычной двухфазной сети.

Трехфазный асинхронный двигатель представляет собой устройство, состоящее из двух частей: статора и ротора, которые разделены воздушным зазором и не имеют никакой механической связи друг с другом.

На статоре расположены три обмотки, намотанные на специальном магнитопроводе, который набран из пластин специальной электротехнической стали. Обмотки намотаны в пазах статора и расположены под углом в 120 градусов друг к другу.

Ротор представляет собой конструкцию, опирающуюся на подшипники, имеющую крыльчатку для вентиляции. В целях электропривода ротор может иметь прямую связь с механизмом либо через редукторы или другие системы передачи механической энергии. Роторы в асинхронных машинах могут быть двух видов:

• Короткозамкнутый ротор, который представляет собой систему проводников соединенных с торцов кольцами. Образуется пространственная конструкция, напоминающая беличье колесо. В роторе индуцируются токи, создающее свое поле, взаимодействующее с магнитным полем статора. Это и приводит в движение ротор.

• Массивный ротор – это цельная конструкция из ферромагнитного сплава, в которой одновременно индуцируются токи и являющаяся магнитопроводом. Благодаря возникновению в массивном роторе вихревых токов идет взаимодействие магнитных полей, которое и является движущей силой ротора.

Главной движущей силой в трехфазном асинхронном двигателе является вращающееся магнитное поле, которое возникает, во-первых, благодаря трехфазному напряжению, а, во-вторых, взаимному расположению обмоток статора. Под его воздействием в роторе возникают токи, создающее поле, которое взаимодействует с полем статора.

Асинхронным двигатель называют из-за того, что частота вращения ротора отстает от частоты вращения магнитного поля, ротор постоянно пытается «догнать» поле, но его частота всегда меньше.

• Простота конструкции, которая достигается за счет отсутствия коллекторных групп, имеющие быстрый износ и создающие дополнительное трение.

• Для питания асинхронного двигателя не требуется дополнительных преобразований, он может питаться прямо из промышленной трехфазной сети.

• За счет сравнительно небольшого количества деталей асинхронные двигатели очень надежны, имеют долгий срок эксплуатации, просты в техническом обслуживании и ремонте.

Конечно, трехфазные машины не лишены недостатков

• Асинхронные электродвигатели имеют чрезвычайно малый пусковой момент, что ограничивает сферу их применения.

• При запуске эти двигатели потребляют большие токи при пуске, которые могут превышать допустимые в конкретной системе электроснабжения.

• Асинхронные двигатели потребляют немалую реактивную мощность, которая не приводит к увеличению механической мощности двигателя.

Различные схемы подключения асинхронных двигателей к сети 380 вольт

Для того чтобы заставить работать двигатель существует несколько различных схем подключения, наиболее используемые среди них — звезда и треугольник.

Как правильно подключить трехфазный двигатель «звездой»

Такой способ подключения применяется в основном в трехфазных сетях с линейным напряжением 380 вольт. Концы всех обмоток: C4, C5, C6 (U2, V2, W2), - соединяются в одной точке. К началам обмоток: C1, C2, C3 (U1, V1, W1), — через аппаратуру коммутации подключаются фазные проводники A, B, C (L1, L2, L3). При этом напряжение между началами обмоток будет 380 вольт, а между местом подключения фазного проводника и местом соединения обмоток буде составлять 220 вольт.

На табличке электродвигателя указывается возможность подключения по способу «звезда» в виде символа Y, а также может указываться и можно ли подключить по другой схеме. Соединение по такой схеме может быть с нейтралью, которая подключается к точке соединения всех обмоток.

Такой подход позволяет эффективно защитить электродвигатель от перегрузок при помощи четырехполюсного автоматического выключателя.

Соединение «звездой» не позволяет электродвигателю, приспособленному для сетей 380 вольт развить полную мощность в силу того, что на каждой отдельной обмотке будет напряжение в 220 вольт. Однако, такое соединение позволяет не допустить перегрузки по току, старт электродвигателя происходит плавно.

В клеммной коробке будет сразу видно, когда электродвигатель соединен по схеме «звезда». Если есть перемычка между тремя выводами обмоток, то это однозначно говорит о том, что применяется именно эта схема. В любых других случаях применяется другая схема.

Выполняем соединение по схеме «треугольник»

Для того чтобы трехфазный двигатель мог развить свою максимальную паспортную мощность используют подключение, которое получило название «треугольник». При этом конец каждой обмотки соединяют с началом последующей, что в действительности образует на принципиальной схеме треугольник.

Выводы обмоток соединяют следующим образом: C4 соединяют с C2, С5 с C3, а С6 с C1. При новой маркировке это выглядит так: U2 соединяется с V1, V2 с W1, а W2 cU1.

В трехфазных сетях между выводами обмоток будет линейное напряжение 380 вольт, а соединение с нейтралью (рабочим нулем) не требуется. Такая схема имеет особенность еще и в том, что возникают большие пусковые токи, которые может не выдержать проводка.

На практике иногда применяют комбинированное подключение, когда на этапе запуска и разгона используется подключение «звездой», а в рабочем режиме специальные контакторы переключают обмотки на схему «треугольник».

В клеммной коробке подключение треугольником определяется наличием трех перемычек между клеммами обмоток. На табличке двигателя возможность подключения треугольником обозначается символом Δ, а также может указываться мощность, развиваемая при схеме «звезда» и «треугольник».

Трехфазные асинхронные двигатели занимают значительную часть среди потребителей электроэнергии благодаря своим очевидным достоинствам.

Наглядное и простое объяснение принципа работы в видео

Доморощенные «кулибины» используют для электромеханических поделок то, что попадется под руку. При выборе электродвигателя, обычно попадаются трехфазные асинхронные. Этот тип получил широкое распространение благодаря удачной конструкции, хорошей балансировке и экономичности.

Особенно это актуально в мощных промышленных агрегатах. За пределами частного дома или квартиры, проблем с трехфазным питанием нет. А как организовать подключение трехфазного двигателя к однофазной сети, если ваш счетчик имеет два провода?

Рассмотрим вариант штатного подключения

Трехфазный двигатель, имеет три обмотки под углом 120°. На контактную колодку выводится три пары контактов. Соединение можно организовать двумя способами:

Подключение по схеме “звезда” и “треугольник”

Каждая обмотка одним концом соединяется с двумя другими обмотками, образуя так называемую нейтраль. Оставшиеся концы соединяются с тремя фазами. Таким образом, на каждую пару обмоток подается 380 вольт:

В распределительной колодке, перемычки соединены соответственно, перепутать контакты невозможно. Понятия полярности в переменном токе нет, поэтому не имеет значения, какую фазу, на какой провод подавать.

При таком способе конец каждой обмотки соединяется со следующей, в результате получается замкнутый круг, точнее треугольник. На каждой обмотке присутствует напряжение 380 вольт.

Схема подключения:

Соответственно, на клемной колодке перемычки устанавливаются по-иному. Аналогично с первым вариантом, полярность отсутствует, как класс.

На каждую группу контактов, ток поступает в разный момент времени, следуя понятию «сдвиг фазы». Поэтому магнитное поле последовательно увлекает за собой ротор, создавая непрерывный крутящий момент. Так работает двигатель при «родном» для него трехфазном питании.

А если вам достался двигатель в отличном состоянии, а подключить его надо к однофазной сети? Не стоит расстраиваться, схема подключения трехфазного двигателя давно отработана инженерами. Мы поделимся с вами секретами нескольких популярных вариантов.

Подключение трехфазного двигателя к сети 220 вольт (одна фаза)

На первый взгляд, работа трехфазного мотора при подключении к одной фазе ничем не отличается от правильного включения. Ротор вращается, практически не теряя оборотов, никаких рывков и замедлений не наблюдается.

Однако достичь штатной мощности при таком питании невозможно. Это вынужденная потеря, ее никак не исправить, приходится с этим считаться. В зависимости от управляющей схемы, снижение мощности колеблется от 20% до 50%.

При этом электроэнергия расходуется так же, как будто вы используете всю мощь. Чтобы выбрать наиболее выгодный вариант, предлагаем ознакомиться с различными способами.

При этом нет необходимости добавлять в схему подключения какие-то пусковые устройства, потому что магнитное поле будет образовываться в обмотках статора сразу же после пуска двигателя. Давайте рассмотрим один вопрос, который сегодня встречается часто на форумах электриков. Вопрос звучит так: как правильно провести подключение трехфазного электродвигателя к трехфазной сети?

Схемы подключения

Начнем с того, что рассмотрим конструкцию трехфазного электродвигателя. Нас здесь будут интересовать три обмотки, которые и создают магнитное поле, вращающее ротор мотора. То есть, именно так и происходит преобразование электрической энергии в механическую.

Существует две схемы подключения:

• Звезда.
• Треугольник.

Сразу же оговоримся, что подключение звездой делает пуск агрегата более плавным. Но при этом мощность электродвигателя будет ниже номинальной практически на 30%. В этом плане подключение треугольником выигрывает. Мощность подключенный таким образом мотор не теряет.

Но тут есть один нюанс, который касается токовой нагрузке. Эта величина резко возрастает при пуске, что негативно влияет на обмотку. Высокая сила тока в медном проводе повышает тепловую энергию, которая влияет на изоляцию провода. Это может привести к пробивке изоляции и выходу из строя самого электродвигателя.

Хотелось бы обратить ваше внимание на тот факт, что большое количество европейского оборудования, завезенного на просторы России, укомплектовано европейскими электрическими двигателями, которые работают под напряжением 400/690 вольт. Кстати, снизу фото шильдика такого мотора.

Так вот эти трехфазные электродвигатели надо подключать к отечественной сети 380В только по схеме треугольник. Если подключить европейский мотор звездой, то под нагрузкой он сразу же сгорит.

Отечественные же трехфазные электродвигатели к трехфазной сети подключаются по схеме звезда. Иногда подключение производят треугольником, это делается для того, чтобы выжать из мотора максимальную мощность, необходимую для некоторых видов технологического оборудования.

Производители сегодня предлагают трехфазные электродвигатели, в коробке подключения которых сделаны выводы концов обмоток в количестве трех или шести штук. Если концов три, то это значит, что на заводе внутри мотора уже сделана схема подключения звезда.

Если концов шесть, то трехфазный двигатель можно подключать к трехфазной сети и звездой, и треугольником. При использовании схемы звезда необходимо три конца начала обмоток соединить в одной скрутке. Три остальных (противоположных) подключить к фазам питающей трехфазной сети 380 вольт.

При использовании схемы треугольник нужно все концы соединить между собой по порядку, то есть последовательно. Фазы подключаются к трем точкам соединения концов обмоток между собой. Внизу фото, где показаны два вида подключения трехфазного двигателя.

Такая схема подключения к трехфазной сети используется достаточно редко. Но она существует, поэтому есть смысл сказать о ней несколько слов. Для чего она используется? Весь смысл такого соединения основан на позиции, что при пуске электродвигателя используется схема звезда, то есть плавный пуск, а для основной работы используется треугольник, то есть выжимается максимум мощности агрегата.

Правда, такая схема достаточно сложная. При этом обязательно устанавливаются в соединение обмоток три магнитных пускателя. Первый соединяется с питающей сетью с одной стороны, а с другой стороны к нему подсоединяются концы обмоток. Ко второму и третьему подключаются противоположные концы обмоток. Ко второму пускателю производится подсоединение треугольником, к третьему звездой.

Внимание! Одновременно включать второй и третий пускатели нельзя. Произойдет короткое замыкание между подключенными к ним фазами, что приведет к сбрасыванию автомата. Поэтому между ними устанавливается блокировка. По сути, все будет происходить так – при включении одного, размыкаются контакты у другого.

Принцип работы таков: при включении первого пускателя временное реле включает и пускатель номер три, то есть, подключенного по схеме звезда. Происходит плавный пуск электродвигателя. Реле времени задет определенный промежуток, в течение которого мотор перейдет в обычный режим работы. После чего пускатель номер три отключается, а включается второй элемент, переводя на схему треугольник.

Подключение электрического двигателя через магнитный пускатель

В принципе, схема подключения 3 фазного двигателя через магнитный пускатель практически точно такая же, как и через автомат. Просто в нее добавляется блок включения и выключения с кнопками «Пуск» и «Стоп».

Одна из фаз подключения к электродвигателю проходит через кнопку «Пуск» (она нормально замкнутая). То есть, при ее нажатии смыкаются контакты, и ток начинает поступать на электродвигатель. Но тут есть один момент. Если отпустить Пуск, то контакты разомкнуться, и ток поступать не будет по назначению.

Поэтому в магнитном пускателе есть еще один дополнительный контактный разъем, который называется контактом самоподхвата. По сути, это блокировочный элемент. Он необходим для того чтобы при отжатой кнопке «Пуск» цепь подачи электроэнергии на электродвигатель не прерывалась. То есть, разъединить ее можно было бы только кнопкой «Стоп».

Что можно дополнить к теме, как подключить трехфазный двигатель к трехфазной сети через пускатель? Обратите внимание вот на какой момент. Иногда после долгой эксплуатации схемы подключения трехфазного электродвигателя кнопка «пуск» перестает работать. Основная причина – подгорели контакты кнопки, ведь при пуске двигателя появляется пусковая нагрузка с большой силой тока. Решить эту проблему можно очень просто – почистить контакты.

Довольно часто в промышленном и домашнем хозяйстве используются трехфазные асинхронные двигатели. Этот тип двигателей является достаточно распространенным, поэтому большинство привычных для нас устройств, работающих на двигательной тяге, работают именно на таких. Состоит данный двигатель всего из двух основных частей – подвижного ротора и статора (соответственно, неподвижного). В сердечнике статора укладываются обмотки под специальным угловым расстоянием, которое равно 120 электрическим градусам. Начала и концы этих обмоток выводятся в распределительную коробку, где закрепляются на специальных клеммах. Как правило, эти выводы обозначены буквой С – С1, С2 и до С6 соответственно. Обмотки могут, соединяются двумя типами электрических схем – «звезда» и «треугольник». В схеме звезда концы обмоток соединяются друг с другом, а начала обмоток подключаются к питающему напряжению. Схема треугольник заключается в последовательном соединении, то есть начало одной обмотки соединяется с концом каждой другой обмотки и так далее.

Так подключается трехфазный двигатель, согласно схеме треугольник

Внутренность распределительной коробки двигателя, с выставленным положением перемычек под соединение в треугольник

Обычно, в распределительной коробке, все выходы контактов и их клеммы располагаются в сдвинутом порядке напротив. То есть, напротив контакта С1 находиться С6, а напротив клеммы С2 располагается С4.

Вот по такой схеме располагаются контакты в распределительной коробке

Так подключается трехфазный двигатель, согласно схеме «звезда»

Вживую, распределительная коробка с подключением «звездой» выглядит таким вот образом

Подключая трехфазный двигатель, соответственно, к трехфазной сети, внутри обмоток статора в разные моменты времени начинает протекать электрический ток, который в свою очередь создает вращающее магнитное поле. Это вращающее магнитное поле посредством магнитной индукции приводит в движение ротор двигателя, вследствие чего он начинает вращаться. Если подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть, в машине не возникнет достаточного вращающего момента, и он попросту не включится.

Естественно, он не запустится, если его запускать напрямую. Но, существуют способы, при помощи которых подключение «трехфазника» в сеть все-таки возможно. Одним из самых простых является подключение фазосдвигающего конденсатора в качестве третьего контакта.

Вот так подключается трехфазный двигатель в домашних условиях (однофазной сети)

Трехфазный двигатель, работающий в однофазной сети, имеет практически ту же частоту вращения, что и при работе в трехфазной. Но, при таком подключении мощность асинхронного двигателя в значительной степени уменьшается. Это обуславливается недостаточной мощностью в самой сети (в сравнении с трехфазной). Чтоб сказать, насколько точно теряется мощность при однофазном подключении, необходимо знать схему подключении, условия работы асинхронного двигателя, а также величину емкости конденсатора. Но, в среднем каждый трехфазный двигатель, подключенный в однофазную сеть, может потерять до 30-ти и даже 50% собственной мощности.

Заметим, что далеко не все трехфазные двигатели могут вести себя нормально в однофазной сети. Поэтому, если вы подключили его, и уверены в правильности подключения, но при этом он напрочь отказывается работать, не переживайте. С большой долей вероятности это значит что, что-то не в порядке с самим двигателем. Конечно, преимущественное большинство должно работать нормально, не учитывая потерю мощности. Поэтому, самыми надежными в работе с однофазной сетью, показали себя асинхронные двигатели с индексами «А» и «АОЛ», «АО2» и «АПН». Все они имеют короткозамкнутый ротор.

Как правило, трехфазные асинхронные двигатели имеют две категории по номинальному напряжению – это работа в сетях 220/127В и 380/220В. Двигатели на более низком напряжении используются при малых мощностях, поэтому распространение у них небольшое. Таким образом, именно категория 380/220В является более распространенной. Напряжение в 380В используется при соединении в «звезду», соответственно напряжение 220В используется при схеме «треугольник». В паспорте двигателя и на его бирке, обычно указывают все основные рабочие характеристики и величины, среди которых рабочее напряжение, частота сети, коэффициент мощности, а также приведены условными рисунками схема соединения обмоток и какая существует возможность ее изменения.

Так выглядят бирки на корпусах трехфазных электродвигателей

На рисунке «А» бирка свидетельствует о том, что обмотки могут соединяться в обе схемы, как говорилось выше. То есть, можно подключить как «треугольник» на напряжение 220В, так и «звезду» на 380В. Отметим, что подключая такой двигатель в однофазную сеть, используйте схему соединения «треугольник», так как при соединении в «звезду» потеря мощности будет в значительной степени выше.

На рисунке «Б» бирка говорит о том, что в двигателе применяется схема соединения «звезда». При этом ответствует возможность включение схемы «треугольник». Если вы видите такой значок, то знайте, что в распределительной коробке иметься лишь три вывода. Поэтому, чтоб выполнить соединение «треугольник», нужно будет проникнуть внутрь двигателя, найти и вывести остальные концы наружу. Сделать это не так уж просто, поэтому будьте предельно внимательными.

Важный момент! Если на бирке двигателя указано рабочее напряжение в виде 220/127В знайте, что при подключении к однофазной сети на рабочее напряжение 220В его можно лишь со схемой «звезда» и никак больше. При попытке подключить двигатель со схемой «треугольник» в сеть 220В, он попросту сгорит.

Как разобраться в началах и концах обмоток?

Одной из самых запутанных сложностей, при подключении трехфазного двигателя в бытовую сеть является неразбериха, возникающая с проводами, которые выходят в распределительную коробку. Более того, в некоторых случаях коробка может отсутствовать, и вам самостоятельно придется разбираться, где и какой провод.

Наиболее простым случаем является тот, в котором обмотки соединены в схему «треугольника» при рабочем напряжении двигателя 380/220В. Так, необходимо лишь подключить токопроводящие провода из сети, подсоединив рабочий и пусковой конденсаторы в распределительной коробке к клеммам, согласно пусковой схеме. Когда схема соединения двигателя замкнута на «звезду», но при этом есть возможность сделать переключение ее на «треугольник», необходимо воспользоваться этим, изменив схему используя контактные перемычки.

Теперь, что же касается определения начала и концов всех обмоток. Довольно трудно, когда в распределительной коробке попросту торчат 6 проводов без каких-либо обозначений. В таком случае сложно понять, какой из проводов обмоток является началом, а какой же все-таки концом. Поэтому придется несколько поднапрячься и решить эту задачу. Прежде чем производить какие-либо действия с двигателем, загляните в Интернет, указав марку двигателя. Быть может, в сети имеются какие-то документы, способны расшифровать имеющуюся проводку. Но, если никакой полезной информации так и не нашлось, действуем следующим образом

Определяем пары проводов, которые причастны к одной и той же обмотке;

И определяем, какой из выводов является началом, а какой концом.

Определение пар проводов производится «прозвонкой» при помощи тестера (устанавливается режим замера сопротивление). Если такого прибора под рукой нет, можно воспользоваться «дедовским» способом, и определить принадлежность концов обмоток с помощью лампочки и батарейки. Если же лампочка загорается (или прибор показывает наличие сопротивления), это значит, что два провода принадлежат одной и той же обмотке. Таким образом, определяются и остальные пары выводов обмоток (на рисунке ниже это показано на схеме).

Во второй задаче предстоит узнать, какой из выводов является началом, а который концом. Для этого нам потребуется взять батарейку и стрелочный вольтметр (электронный прибор для этого не подойдет). И затем, определяем начала и концы обмоток согласно схеме, приведенной ниже.

Итак, батарейка подключается к концам одной обмотки (пусть это будет А , как на рисунке), а к концам обмотки В подключим имеющийся вольтметр. При разрыве контактов проводом батарейки на обмотке А , стрелка вольтметра на В , должна отклониться в какую-либо из сторон. Запомните в какую, и проделайте то же действие на обмотке С , подключив к ней вольтметр. Теперь, добейтесь того чтоб стрелка вольтметра на обмотке С отклонялась в ту же сторону, что и на обмотке В . Это можно достичь путем изменения полярности (сменой концов С1 и С2 ). Аналогичным образом проверяется обмотка А . Тогда, батарейка будет подключена к С или В , а вольтметр, соответственно к А .

Таким образом, после «прозвонки» всех обмоток, вы должны получить некоторую закономерность. Разрывая контакты батарейки на какой-либо обмотке, остальные две должны показать отклонение стрелки вольтметра в одну и ту же сторону (это свидетельствует об одинаковой полярности). После чего, остается сделать отметки на выводах (начал) с одной стороны (А1, В1 и С1), и выводы (концы) с другой стороны А2, В2 и С2. На завершающем этапе, соединить концы в соответствующие схемы «звезда» или «треугольник».

Как извлечь недостающие концы обмотки?

Данный случай является, пожалуй, одним из самых трудных. Так, двигатель, соединенный в «звезду» не переключается в «треугольник». На практике же, открыв распределительную коробку, вы увидите лишь три вывода (С1, С2 и С3). Остальные три (С4, С5 иС6) придется доставать изнутри двигателя. На рисунке ниже наглядно показан именно такой случай.

Бирка электродвигателя с рассматриваемым случаем

А так будет выглядеть внутренность клеммной коробки

Во-первых, необходимо разобрать двигатель, чтоб получился свободный доступ к статору. Для этого нужно снять торцевую крышку двигателя, удерживающуюся на болтах, и извлечь его подвижную часть – ротор. Теперь, нужно отыскать место спайки остальных концов обмоток, и очистить его от изоляции. После, разъединить концы выводов и припаять к ним, заранее подготовленные, многожильные провода в гибкой изоляции. Место пайки изолировать дополнительно, и закрепить провода крепкой нитью на обмотках статора. В конечном итоге, дополнительно припаянные провода выводятся в распределительную коробку.

Теперь, нужно определить начала и концы обмоток вышеупомянутым способом, и обозначить все имеющиеся выводы С1, С2 и так далее. После идентификации всех проводов, можно смело выполнить соединение по схеме «треугольник». Отметим, что такие действия требуют определенного опыта и навыков. На словах, в этом нет ничего сложного, но на самом деле в спайках проводов внутри статора можно запутаться, и замкнуть обмотки накоротко (к примеру). Поэтому, если нет особой потребности в соединении треугольником, лучше оставить соединение как есть, то есть «звездой».

Статор трехфазного электродвигателя

Припайка дополнительных проводов

В такой способ провода крепко прикручиваются

Вывод проводников в распределительную коробку

Соединение проводников в схему «треугольник»

Схемы, которые используются при подключении трехфазного двигателя в бытовую сеть

Схема «треугольник».

Данная схема, является наиболее целесообразной и подходящей для бытовой сети, поскольку выходная мощность трехфазного двигателя в данном случае будет несколько большей, чем при других схемах. Так, мощность «треугольного» соединения может составлять 70% от ном. мощности двигателя. В распределительной коробке это выглядит следующим образом: два контакта подсоединяются в сеть, а третий подключается на рабочий конденсатор Ср, затем к любому из контактов сети.

Вот так изображается схема на бумаге

А таким образом это выглядит на практике

Осуществление пуска

Запуск трехфазного двигателя на холостом ходу возможно с использованием рабочего конденсатора. Но, в случае, если на нем будет хоть незначительная нагрузка, он может, не запустится, или же включиться и работать на малых, недостаточных оборотах. Поэтому, в таких случаях используется дополнительное оборудование, а именно пусковой конденсатор Сп. Расчеты по определения необходимой емкости конденсатора вы можете найти ниже. Для справки, такие конденсаторы (в других случаях это может быть группа конденсаторов), служат лишь для пуска двигателя. Следовательно, их время работы очень малое – как правило, миллисекунды, но может доходить и до 2х секунд. За такой короткий промежуток двигатель должен успеть набрать необходимую мощность.

Схема с пусковым конденсатором Сп

Для более удобного эксплуатирования двигателя, в схему пуска и работы можно добавить выключатель. Работает он по простому принципу, в котором одна пара контактов замыкается при нажатии на кнопку «Пуск». В таком режиме работает вся схема до тех самых пор, пока не нажмут кнопку «Стоп» и контакты разомкнутся.

Выключатель, сделанный в СССР

Применение реверса

Вращение ротора в ту или иную сторону зависит от того, к какой фазе подключена третья обмотка.

Реверсивная схема

Поэтому, подсоединив к третьей обмотке дополнительный конденсатор с переключателем (тумблером), который подключается к контактам первой и второй обмотки, мы сможем менять направление вращения ротора трехфазного электродвигателя. Ниже, наглядно продемонстрирована схема с применением всех трех вышеупомянутых способов, которая поможет сделать более удобным работу с трехфазным двигателем.

Включение со схемой «звезда»

Данная схема используется при подключении «трехфазников» в бытовую сеть, если их обмотки работают на напряжении 220/127В.

Подключение трехфазного электродвигателя «звездой»

Расчет необходимых емкостей конденсаторов. Итак, расчет емкости рабочих конденсаторов производится, исходи из схемы подключения двигателя и множества других параметров. В случае с соединением в «звезду» расчет проводится следующим образом:

Ср=2800∙ I/U;

Соединяя обмотки треугольником, рабочую емкость рассчитывайте так:

Cp=4800∙I/U;

Здесь, рабочая емкость конденсатора обозначается Ср и измеряется в мкФ, а I и U – ток и напряжение соответственно. При этом U =220В, а то рассчитываем по выражению:

I =P/(1,73∙U∙n∙cosϕ );

P – обозначает мощность двигателя;

N – КПД «трехфазника»;

Cosϕ – коэффициент мощности;

1,73 – показывает отношение между линейным и фазным током.

Величины КПД и коэффициента мощности можно посмотреть на бирке электродвигателя. Как правило, эти величины примерно колеблются в пределах 0,8-0,9.

Практика показывает, что величина емкости рабочих конденсаторов может рассчитываться по уравнению C =70∙ P н ; где в качестве Рн выступает номинальная мощность. Эта формула сообразна при подключении обмоток на «треугольник», и согласно ей, для каждых 100 Вт потребуется порядка 7 мкФ емкости. От того, насколько правильно подобран конденсатор, зависит стабильная работа электродвигателя. В случае если емкость подобрана несколько выше, чем нужно, двигатель будет испытывать перегрев. Если же пусковая емкость оказалась меньше чем это необходимо, мощность двигателя будет несколько заниженной. Конденсаторы можно выбирать методом подбора. Так, начиная с конденсаторов малой емкости, переходите к более мощным до оптимального выбора. Если же существует возможность измерить ток в сети и на рабочем конденсаторе, то есть вероятность подобрать наиболее точный конденсатор. Проводить данный замер нужно в рабочем режиме двигателя.

Пусковая емкость рассчитывается исходя из требования по созданию достаточного пускового момента. Не стоит путать емкость пускового конденсатора, с величиной пусковой емкости. К примеру, на схемах выше, пусковая емкость является суммой двух емкостей Ср и Сп.

Если же электродвигатель будет использоваться на холостом ходу, то за пусковую емкость можно принять рабочую, притом, что пусковой конденсатор уже не потребуется. В таких случаях схема во многом упрощается и удешевляется. Такие меры помогут отключить нагрузку, с возможностью быстрого и удобного изменения положения двигателя, к примеру, для ослабления ременной передачи, или же сделать прижимной ролик для нее.

Пример клиноременной передачи мотоблока

Запуск двигателя требует дополнительную емкость Сп, которая требуется только на пуск. Если же увеличить отключаемую емкость, это приведет к увеличению пускового момента, и при каком-то значении пусковой момент достигнет пикового значения. Но, с дальнейшим увеличением емкости пусковой момент будет лишь падать, и это нужно учесть.

Исходя из всех расчетов и условий запуска электродвигателя под нагрузкой, которая близка к номинальной, величина пусковой емкости должна превышать рабочую в 2 а то и 3 раз. К примеру, если емкость на рабочем конденсаторе равна 80 мкФ, то у пускового конденсатора эта емкость будет иметь 80-160 мкФ. Это в сумме даст пусковую емкость (которая как говорилось, является сумой Ср и Сп) в 160-240 мкФ. Однако, если же нагрузка во время запуска незначительна, емкость пускового конденсатора будет несколько меньшей, а то и вовсе отсутствовать. Конденсаторы, работающие на запуск двигателя, на самом деле работают миллисекунды, поэтому они долго эксплуатируются, и, как правило, вполне хватает бюджетных моделей.

Куда лучшим вариантом является применение не одного конденсатора, а группы, объединенной в конденсаторный мост. Это более удобно в том плане, что подключив группу, можно более точно настроить необходимую емкость, отключая или подключая конденсаторы. Мелкие конденсаторы, образующие мост, подключаются параллельно потому, что при таком соединении емкости слаживаются: Собщ=С 1 +С 2 +С 3 +…+С n .

Так выглядит параллельное соединение

В роли рабочих конденсаторов служат металлизированные бумажные, а также отлично подходят пленочные конденсаторы типа МБГО, К78-17, БГТ и т.д. Напряжение по допустимой величине должно превышать при работе электродвигателя напряжение сети не менее, чем в 1,5-2 раза.

Таким образом, подключение трехфазного двигателя к однофазной сети требует тщательного математического анализа и некоторого опыта работы с электротехническим оборудованием.

Еще кое-что об электрике: