Некоторые мастера самостоятельно собирают станки по обработке древесины или металла в домашних условиях. Для этого могут использоваться любые доступные двигатели подходящей мощности. В некоторых случаях приходится разбираться с тем, как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети. Именно этой теме и посвящена статья. Также будет рассказано о том, как правильно подобрать требуемые конденсаторы.
Однофазные и трехфазные
Чтобы правильно понимать предмет обсуждения, который объясняет подключение двигателя 380 на 220 вольт, необходимо разобраться, в чем лежит принципиальное отличие таких агрегатов. Все трехфазные двигатели являются асинхронными. Это означает, что фазы в нем подключены с некоторым смещением. Конструктивно двигатель состоит из корпуса, в который помещена статическая часть, которая не вращается, ее называют статором. Также есть вращающийся элемент, который называется ротором. Ротор находится внутри статора. На статор подается трехфазное напряжение, каждая фаза по 220 вольт. После этого происходит образование электромагнитного поля. Из-за того, что фазы находятся в угловом смещении, появляется электродвижущая сила. Она и заставляет ротор, который находится в магнитном поле статора вращаться.
Обратите внимание! Напряжение на обмотки трехфазного двигателя подается через тип соединения, которое выполняется в форме звезды или треугольника.
Однофазные асинхронные агрегаты имеют немного иной тип подключения, т. к. питаются от сети 220 вольт. В ней есть только два провода. Один называется фазным, а второй нулевым. Чтобы запуститься, двигателю необходимо иметь только одну обмотку, к которой подключается фаза. Но только одной будет мало для пускового импульса. Поэтому присутствует еще она обмотка, которая задействована во время пуска. Чтобы она выполнила свою роль, она может быть подключена через конденсатор, что бывает чаще всего, или кратковременно замыкаться.
Подключение трехфазного двигателя
Обычное подключение трехфазного двигателя к трехфазной сети может стать непростой задачей для тех, кто никогда не сталкивался с ней. В некоторых агрегатах есть только три провода для подключения. Они позволяют сделать это по схеме «звезда». В других приборах есть шесть проводов. В таком случае появляется выбор между треугольником и звездой. Ниже на фото можно видеть реальный пример подключения звездой. В белой обмотке подходит питающий кабель, и он подключается только к трем выводам. Дальше установлены специальные перемычки, которые обеспечивают правильное питание обмоток.
Чтобы было понятнее, как это реализовать самостоятельно, ниже будет приведена схема такого подключения. Подключение треугольником несколько проще, т. к. три дополнительные клеммы отсутствуют. Но это говорит лишь о том, что механизм перемычек реализован уже в самом двигателе. При этом нет возможности повлиять на способ соединения обмоток, а значит необходимо будет соблюсти нюансы при подключении такого двигателя в однофазную сеть.
Подключение к однофазной сети
Трехфазный агрегат с успехом можно подключить к однофазной сети. Но стоит учитывать, что при схеме, которая называется «звезда», мощность агрегата не будет превышать половины его номинальной мощности. Чтобы увеличить этот показатель, необходимо обеспечить подключение по типу «треугольник». В таком случае можно будет добиться лишь 30-процентного падения мощности. Бояться при этом не стоит, ведь в сети 220 вольт невозможно возникновение критического напряжения, которое бы повредило обмотки двигателя.
Схемы подключения
Когда трехфазный двигатель подключен к сети 380, тогда каждая его обмотка запитана от одной фазы. При соединении его к 220 вольтовой сети на две обмотки приходит фазный и нулевой провод, а третья остается незадействованной. Чтобы исправить этот нюанс, необходимо подобрать правильный конденсатор, который в требуемый момент сможет подать на нее напряжение. В идеале в цепи должно быть два конденсатора. Один из них является пусковым, а второй рабочим. Если мощность трехфазного агрегата не превышает 1,5 кВт, и нагрузка на него подается уже после того, как он наберет требуемые обороты, тогда можно использовать только рабочий конденсатор.
Обратите внимание! Без дополнительных конденсаторов или других приспособлений подключить напрямую двигатель на 380 к 220 не получиться.
В этом случае его необходимо его необходимо установить в разрыв между третьим контактом треугольника и нулевым проводом. Если необходимо добиться эффекта, при котором двигатель будет вращаться в обратном направлении, тогда необходимо на один вывод конденсатора подключить не нулевой, а фазный провод. Если двигатель по мощности превосходит, указанную выше, тогда понадобится еще и пусковой конденсатор. Он монтируется параллельно рабочему. Но стоит учитывать, что в провод, который дет между ними, на разрыв должен быть установлен выключатель без фиксации. Такая кнопка позволит задействовать конденсатор только во время пуска. При этом придется после включения двигателя в сеть несколько секунд удерживать эту клавишу для того, чтобы агрегат набрал требуемые обороты. После этого ее необходимо отпустить, чтобы не сжечь обмотки.
Если потребуется реализовать включение такого агрегат реверсивно, тогда монтируется тумблер на три вывода. Средний должен быть постоянно подключен к рабочему конденсатору. Крайние должны быть подключены к фазному и нулевому проводу. В зависимости от того, в какую сторону должно быть вращение, потребуется выставить тумблер либо на ноль, либо на фазу. Ниже схематически изображена схема такого подключения.
Подбор конденсатора
Не существует универсальных конденсаторов, которые бы подходили ко всем агрегатам без разбора. Их характеристикой служит емкость, которую они способны держать. Поэтому каждый придется подбирать индивидуально. Основным требованием для него будет работа при напряжении сети в 220 вольт, чаще они рассчитаны на 300 вольт. Чтобы определиться, какой именно элемент потребуется, необходимо воспользоваться формулой. Если соединение осуществляется звездой, тогда необходимо силу тока разделить на напряжение в 220 вольт и умножить на 2800. Показателем силы тока берется цифра, которая указана в характеристиках двигателя. Для подключения треугольником формула остается такой же, но последний коэффициент изменяется на 4800.
Например, если на агрегате написано, что номинальный ток, который может протекать по его обмоткам составляет 6 ампер, тогда емкость рабочего конденсатора будет 76 мкФ. Это при подключении звездой, для подключения треугольником результат будет 130 мкФ. Но выше говорилось, что если агрегат испытывает нагрузку при старте или имеет мощность больше 1,5 кВт, тогда понадобится еще один конденсатор - пусковой. Его емкость обычно в 2 или в 3 раза больше рабочего. То есть для соединения звездой понадобится второй конденсатор с емкостью 150-175 мкФ. Подбирать его придется опытным путем. В продаже может не быть конденсаторов требуемой емкости, тогда можно собрать блок для получения требуемой цифры. Для этого доступные конденсаторы соединяются параллельно, чтобы их емкость сложилась.
Обратите внимание! Есть некоторое ограничение по мощности трехфазных агрегатов, которые можно запитать от однофазной сети. Оно составляет 3 кВт. При превышении этого значения может выйти из строя проводка.
Почему пусковые конденсаторы лучше подбирать опытным путем начиная с наименьшего? Дело в том, что при недостаточном его значении будет подаваться ток большего значения, что может вывести из строя обмотки. Если его значение будет больше требуемого, тогда агрегату будет недостаточно импульса для запуска. Более наглядно представить себе подключение можно с помощью видео.
Вывод
Во время работы с электрическим током соблюдайте технику безопасности. Не запускайте ничего, если до конца неуверены в правильности выполненного подключения. Обязательно посоветуйтесь с опытным электриком, который подскажет, сможет ли проводка выдержать требуемую нагрузку от агрегата.
Токопроводящие обмотки электродвигателя выведены в распределительную коробку. Выводы обмоток образуют два параллельных ряда, каждый имеет маркировку из буквы С и цифры от 1 до 6. Это сделано для того, чтобы отметить начало и конец всех трех обмоток.
Выводы подсоединены достаточно сложно. Это можно выяснить с помощью простого тестера. Прозванивая выводы обмоток, мы обнаружим, что по большой диагонали подсоединены только два из них. Остальные соединены по малым диагоналям.
Прозвон обмоток необходим при использовании старого электродвигателя, в новом такая работа вряд ли потребуется. После проведения проверки двигатель можно подключать либо по схеме «звезда», либо по схеме «треугольник».
Примечание: также используется для подключения электродвигателей мощностью более 5 кВт комбинированная схема «звезда-треугольник».
Включение обмоток звездой
Схема «звезда» подразумевает соединение концов обмоток в одной точке, которую называют нейтраль, и подачу питающего напряжения на начало каждой из обмоток. Схема «треугольник» предусматривает последовательное соединение обмоток.
Для соединения «звездой» две перемычки (в комплект с электродвигателем входят три перемычки) устанавливаются на выводы в одном ряду. Затем перемычки фиксируются гайками. К трем выводам второго ряда подключаются провода от трехфазной сети.
Включение обмоток электродвигателя треугольником
Схема «треугольник» используется для подключения электродвигателя к однофазной сети 220 V. Тремя перемычками соединяются расположенные напротив друг друга выводы. С одной стороны перемычки фиксируются гайками, с противоположной к двум выводам подключаем провода от сети, к третьему – провод от рабочего конденсатора (емкость нужно рассчитать правильно).
Совет: при покупке электродвигателя желательно проверить количество проводов в распределительной коробке. Наличие 6 проводов к контактам говорит о возможности подключения двигателя по любой схеме. Три провода означают, что контакты обмоток уже подключены по схеме «звезда» и подключение к однофазной сети по схеме «треугольник» невозможно. В этом случае вам придется вскрывать двигатель и выводит недостающие концы. Сделать это будет достаточно сложно.
Каждая схема подключения имеет свои особенности. Электродвигатель при подключении по схеме «звезда» работает плавно, однако не может развить мощность, которая указана в паспорте изделия.
Схема «треугольник» позволяет электродвигателю достигнуть максимальной мощности, но для уменьшения значения возникающих пусковых токов приходится использовать пусковой реостат.
Трехфазный электродвигатель - это электрическая машина, предназначенная для работы в переменного тока. Такой двигатель состоит из статора и ротора. Статор имеет три обмотки, сдвинутые на сто двадцать градусов. При появлении в цепи обмоток трехфазного напряжения на полюсах образуются магнитные потоки, происходит вращение ротора. Электродвигатели бывают синхронными и асинхронными. Трехфазные получили широкое применение в промышленности и в быту. Такие двигатели бывают односкоростными, в таком случае обмотки двигателя соединяют по схеме «звезда» или «треугольник», и многоскоростными. Последние агрегаты переключаемые, в таком случае происходит переход с одной схемы подключения на другую.
Трехфазные электродвигатели разделяют по схемам соединения обмоток. Существует две схемы подключения - соединение «звездой» и «треугольником». Подключение обмоток двигателя по типу «звезда» представляет собой соединение концов обмоток двигателя в одну точку (нулевой узел): получается дополнительный вывод - нулевой. Свободные концы подключаются к фазам сети электрического тока 380 В. Внешне такое подключение напоминает трехконечную звезду. На фото показана следующая схема: соединение «звездой» и «треугольником».Подключение обмоток электродвигателя по типу «треугольник» представляет собой обмоток: конец первой соединяют с началом второй обмотки, конец второй - с началом третьей, а конец третьей с началом первой. На узлы соединения обмоток подается трехфазное напряжение. При таком подключении обмоток нулевой вывод отсутствует. Внешне оно напоминает треугольник.
Соединение «звездой» и «треугольником» одинаково распространены, они не имеют значительных отличий. Для соединения обмоток по типу «звезда» (при работе двигателя в номинальном режиме) линейное напряжение должно быть больше, чем при подключении по типу «треугольник». Поэтому в характеристиках трехфазного двигателя указывают следующим образом: 220/380 В либо 127/220 В. В случае необходимости с номинальным обмотки требуется соединять по типу «звезда», а номинальным напряжением двигателя будет 380/660 В (по типу «треугольник»).
Следует отметить, что часто используется комбинированное подключение «звездой» и «треугольником». Это делается с целью более плавного пуска электродвигателя. При пуске используется подключение типа «звезда», а затем с помощью специального реле происходит переключение на «треугольник», таким образом, уменьшается пусковой ток. Подобные схемы рекомендуется применять для пуска электродвигателей большой мощности, требующих большого пускового тока. Важно помнить, что при этом пусковой ток превышает номинальный в семь раз.
Существуют и другие комбинации при подключении электродвигателей, например соединение «звездой» и «треугольником» может заменяться двойной, тройной «звездой», а также иными вариантами подключения. Такие способы применяют для многоскоростных (двух-, четырех- и т. д.) электродвигателей.
Для включения асинхронного электродвигателя в сеть его статорная обмотка должна быть соединена звездой или треугольником.
Чтобы электродвигатель включить в сеть по схеме "звезда", нужно все концы фаз (С4, С5, С6) соединить электрически в одну точку, а все начала фаз (C1, С2, С3) присоединить к фазам сети. Правильное соединение концов фаз электродвигателя по схеме "звезда" показано на рис. 1, а.
Для включения электродвигателя по схеме "треугольник" начало первой фазы соединяют с конном второй и начало второй - с концом третьей, а начало третьей - с концом первой. Места соединений обмоток подключают к трем фазам сети. Правильное соединение концов фаз электродвигателя по схеме "треугольник" показано рис. 1, б.
Рис. 1. Схемы включения трехфазного асинхронного электродвигателя в сеть: а - фазы соединены звездой, б - фазы соединены треугольником
Соединение фаз двигателя по схеме "звезда"
Соединение фаз двигателя по схеме "треугольник"
Дли выбора схемы соединения фаз трехфазного асинхронного электродвигателя можно использовать данные таблицы 1.
Таблица 1. Выбор схемы соединения обмоток
Из таблицы видно, что при подключении асинхронного двигателя с рабочим напряжением 380/220 В к сети с линейным напряжением 380 В соединять его обмотки можно только звездой! Соединять концы фаз такого электродвигателя по схеме "треугольник" нельзя. Неправильный выбор схемы соединения обмоток электродвигателя может привести к выходу его из строя во время работы.
Вариант соединения обмоток треугольником предусмотрен для подключения двигателей 660/380 В к сети . В этом случае обмотки двигателя могут соединяться по схеме, как "звезда", так и "треугольник".
Такие двигатели могут включаться в сеть при помощи переключателя схем со звезды на треугольник (рис. 2). Это техническое решение позволяет уменьшить пусковой ток трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя большой мощности. При этом сначала обмотки электродвигателя соединяют по схеме "звезда" (при нижнем положении ножей переключателя), потом, когда ротор двигателя наберет номинальную частоту вращения, его обмотки переключают в схему "треугольник" (верхнее положение ножей переключателя).
Рис. 2. Схема включения трехфазного электродвигателя в есть при помощи переключателя фаз со звезды на треугольник
Снижение пускового тока при переключении его обмоток со звезды на треугольник происходит потому, что вместо предназначенной для данного напряжения сети схемы "треугольник" (660В) каждая обмотка двигателя включается на напряжение в √3 раза меньше (380В). При этом потребляемый ток снижается в 3 раза. Снижается также в 3 раза и мощность, развиваемая электродвигателем при пуске.
Но, в связи со всем вышесказанным, такие схемные решения можно использовать только для двигателей с номинальным напряжением 660/380 В и включении их в сеть с таким же напряжением. При попытке включения электродвигателя с номинальным напряжением 380/220 В по такой схеме он выйдет из строя, т.к. его фазы нельзя включать в сеть "треугольником".
Номинальное напряжение электрического двигателя можно посмотреть на его корпусе, где в в виде металлической пластинки размещается его технический паспорт.
Для изменения направления вращения электродвигателя достаточно поменять местами две любые фазы сети независимо от схемы его включения. Для изменения направления вращения асинхронного электродвигателя применяют электрические аппараты ручного управления (реверсивные рубильники, пакетные переключатели) или аппараты дистанционного управления (реверсивные электромагнитные пускатели). Схема включения трехфазного асинхронного электродвигателя в сеть реверсивным рубильником показана на рис. 3.
Рис. 3. Схема включения трехфазного электродвигателя в сеть реверсивным рубильником
Двигатели асинхронного типа имеют целый набор безусловных достоинств. Среди плюсов асинхронных двигателей в первую очередь хочется назвать высокую производительность и надежность их эксплуатации, совсем небольшую стоимость и неприхотливость ремонта и обслуживания двигателя, а также способность переносить достаточно высокие перегрузки механического типа. Все эти достоинства, которыми обладают асинхронные двигатели, обусловлена тем, что данный тип двигателей имеет очень простую конструкцию. Но, не смотря на большое число достоинств, асинхронным двигателям присущи и их определенные отрицательные моменты.
В практической работе принято использовать два основных способа подключения трёхфазных электродвигателей к электросети. Эти способы подключения носят названия: "подключение методом звезды" и "подключение методом треугольника".
Когда выполняется соединение трёхфазного электродвигателя по типу подключения "звезда", тогда соединение концов обмоток статора электродвигателя происходит в одной точке. При этом трехфазное напряжение подают на начала обмоток. Ниже, на рисунке 1, наглядно проиллюстрирована схема подключения асинхронного двигателя "звездой".
Когда выполняется соединение трёхфазного электродвигателя по типу подключения "треугольник", тогда обмотки статора электродвигателя присоединяются последовательно друг за другом. При этом начало последующей обмотки соединяется с концом предыдущей обмотки и так далее. Ниже, на рисунке 2, наглядно проиллюстрирована схема подключения асинхронного двигателя "треугольником".
Если не вдаваться в теоретические и технические основы электротехники, то можно принять на веру тот факт, что работа тех электродвигателей, у которых обмотки подключены по схеме "звезда", является более мягкой и плавной, чем у электродвигателей, обмотки которых соединены по схеме "треугольник". Но тут же стоит обратить внимание на ту особенность, что электродвигатели, обмотки которых подключены по схеме "звезда", не способны развить полную мощность, заявленную в паспортных характеристиках. В том случае, если соединение обмоток выполнено по схеме "треугольник", то электродвигатель работает на максимальную мощность, которая заявлена в техническом паспорте, но при этом имеют место быть очень высокие значения пусковых токов. Если произвести сравнение по мощности, то электродвигатели, чьи обмотки будут соединены по схеме "треугольник", способны выдавать мощность в полтора раза выше, чем те электродвигатели, обмотки которых подключены по схеме "звезда".
Основываясь на всем вышеописанном, для того, чтобы снизить токи при запуске, целесообразно применять подключение обмоток по комбинированной схеме "треугольник-звезда". Особенно такой тип подключения актуален для электродвигателей, обладающих большей мощностью. Таким образом, в связи с соединением по схеме "треугольник- звезда" изначально запуск выполняется по схеме «звезда», а после того, как электродвигатель «набрал обороты», выполняется переключение в автоматическом режиме по схеме «треугольник».
Схема управления электродвигателем представлена на рисунке 3.
Рис. 3 Схема управления
Еще один вариант схемы управления электродвигателем заключается в следующем (рис. 4).
Рис. 4 Схема управления двигателем
На контакт NC (нормально закрытый) реле времени K1, а также на контакт NC реле K2, в цепи катушки пускателя КЗ, подаётся напряжение питания.
После того, как произойдет включение пускателя КЗ, нормально закрытыми контактами КЗ расцепляются цепи катушки пускателя K2 (запрет случайного включения). Контакт КЗ в цепи питания катушки пускателя K1 замыкается.
Когда запускается магнитный пускатель K1, в цепи питания его катушки замыкаются контакты K1. Реле времени включается в то же самое время, контакт этого реле K1 в цепи катушки пускателя КЗ размыкается. А в цепи катушки пускателя K2 – замыкается.
При отключении обмотки пускателя КЗ, замкнётся контакт КЗ в цепи катушки пускателя K2. После того, как пускатель K2 включится, он размыкает своими контактами K2 цепь питания катушки пускателя КЗ.
Трёхфазное напряжение питания подаётся на начало каждой из обмоток W1, U1 и V1 с помощью силовых контактов пускателя K1. Когда срабатывает магнитный пускатель КЗ, тогда при помощи его контактов КЗ выполняется замыкание, посредством которого между собой соединяются концы каждой из обмоток электродвигателя W2, V2 и U2. Таким образом, выполняется подключение обмоток электродвигателя по схеме соединения "звезда".
Реле времени, объединенное с магнитным пускателем K1, сработает спустя определенное время,. При этом происходит отключение магнитного пускателя КЗ и одновременное включение магнитного пускателя K2. Таким образом силовые контакты пускателя K2 замкнутся и напряжение питания будет подано на концы каждой из обмоток U2, W2 и V2 электродвигателя. Иными словами, электродвигатель включается по схеме подключения "треугольник".
Для того, чтобы электродвигатель запустить по схеме соединения "треугольник-звезда", различные изготовители производят специальные пусковые реле. Данные реле могут носить разнообразные названия, например, реле "старт-дельта" или "пусковое реле времени", а также и некоторые другие. Но назначение всех этих реле заключается в одном и том же.
Типовая схема, выполненная с реле времени, предназначенном для запуска, то есть реле "треугольник-звезда", для осуществления управления запуска трехфазного электродвигателя асинхронного типа представлена на рисунке 5.
Рис.5 Типовая схема с пусковым реле времени (реле "звезда/треугольник") для управления запуском трехфазного асинхронного двигателя.
Итак, подытожим все вышеописанное. Для того, чтобы понизить пусковые токи осуществлять запуск электродвигателя требуется в определенной последовательности, а именно:
- сперва электродвигатель запускают на пониженных оборотах соединённым по схеме "звезда";
- затем электродвигатель соединяют по схеме "треугольник".
Первоначальный запуск по схеме "треугольник" создаст максимальный момент, а последующее соединение по схеме "звезда" (для которой в 2 раза меньше пусковой момент) с продолжением работы в номинальном режиме, когда двигатель «набрал обороты», произойдёт переключение на схему соединения "треугольник" в автоматическом режиме. Но не стоит забывать о том, какая нагрузка создается перед запуском на валу, так как вращающий момент при соединении по схеме "звезда" ослаблен. По этой причине маловероятно, что данный метод запуска будет приемлем для электродвигателей с высокой нагрузкой, так как они в таком случае могут потерять свою работоспособность.
Загрузка...