Надёжность, бесперебойность и неприхотливость в обслуживании трёхфазного асинхронного электромотора проверены временем, миллионами пользователей по всему миру и не требует доказательств. Тем более, он является самым распространённым, доступным и дешёвым на сегодня. Однако далеко не каждый имеет у себя источник тока на 380 В. Поэтому рассмотрим, что собой представляет подключение электродвигателя с тремя фазами к сети на 220 В, какие способы для этого существуют и каковы их главные особенности.
Трёхфазный электродвигатель Источник ytimg.com
Варианты подключения обмотки
Асинхронный трёхфазный электромотор располагает тремя обмотками – для каждой фазы в отдельности – идущими в пазы статора. Однако для возникновения электродвижущей силы и, как результат, вращения ротора требуется их соединение друг с другом. Вариант подключения конкретного двигателя важно знать. Так как это поможет выбрать верную схему подключения его к сети 220В.
Каждая из трёх обмоток отвечает своей фазе и имеет как начало, так и конец. При этом входы и выходы обозначаются соответствующими буквами и цифрами:
Номенклатура двигателей, выпущенных в период Советского союза:
- Первая фаза С1-С4.
- Вторая фаза С2-С5.
- Третья фаза С3-С6.
Обозначения современных моторов:
- Первая фаза U1-U2.
- Вторая фаза V1-V2.
- Третья фаза W1-W2.
Подключение обмотки трёхфазного двигателя Источник autogear.ru
Существует две основные схемы соединения обмоток в рассматриваемом типе двигателей:
- Звездой.
Все выходы обмоток соединены в одну точку, а входы, соответственно, к фазам. Схематическое изображение такого способа внешне напоминает звезду. При таком способе к каждой отдельной жиле прилагается фаза 220В, а двум последовательным – линейное 380В.
Главный плюс такой схемы – приложение линейного тока одновременно к двум жилам, что значительно снижает пусковые токи и позволят ротору выполнять мягкий старт. Минусом является меньшая мощность из-за слабых токов в обмотке.
- Треугольником.
Вход предыдущей обмотки соединяется с выходом последующей – и так по кругу. В результате схема напоминает треугольник. При линейном напряжении, равном 380В, токи в обмотке будут достигать существенно большего значения, чем в выше приведённом варианте. Это даст возможность проявить мотору существенно большее значение силы. Недостаток схемы – более сильные пусковые токи, способны привести к перегрузке сети.
Схема «треугольник» Источник ytimg.com
Полезно знать! Чтобы получить преимущества первой и избежать недостатков второй схемы, подключение электродвигателя 380 В и последующий его разгон осуществляют на «звезде», а затем его автоматически переключают на «треугольник».
Общая информация
Подключение трехфазных двигателей подразумевает относительно сложную операцию, которая требует понимания процессов, протекающих в электроустановке. Для чего необходимо рассмотреть как составляющие элементы, так и их назначение.
Конструктивно трехфазные электродвигатели состоят из:
- Статора с магнитопроводом;
- Ротора с валом;
- Обмоток.
В зависимости от типа двигателя встречаются модели с короткозамкнутым или фазным ротором. В одних ротор вращается только за счет электромагнитного поля, наводимого от обмоток статора, в других, вращение вала получает усилие от поля ротора при протекании тока в его обмотках. Для включения трехфазных двигателей необходимо разобраться с тем, как фазы обмоток соединяются между собой.
Определение схемы подключения
Прежде чем выбрать ту или иную схему подключения мотора к 220 В, необходимо определить, какова схема подключения его обмотки и при каком номинале он вообще может эксплуатироваться. Для этого необходимо:
- Найти и изучить на моторе таблицу с тех. характеристиками.
В информационном поле содержится вся важная информация – обозначение типа соединения ∆ – треугольник или звезда – Y, мощность, количество оборотов, вольтаж (220 или 380, либо 220/380) и возможность подключения по конкретной схеме.
- Вскрыть клеммную коробку и удостовериться на практике в правильности собранной схемы.
Начало и конец каждой обмотки подписан в соответствии с вышеприведённой цифробуквенной номенклатурой. Пользователю остаётся изучить схему соединения по перемычкам: по какой схеме выполнено соединение – звездой или треугольником.
Обратите внимание! Если на шильдике (таблице с информацией) указан знак Y и только 380В, то при подключении его по треугольнику, обмотка сгорит. Выполнить модернизацию такого мотора на 220В могут только профессиональные электрики. Поэтому нет резона делать его доработку, тем более, что сегодня существует множество экземпляров, способных работать альтернативно – и на 220 и на 380 вольт.
Вскрытие клеммной коробки Источник pikabu.ru
Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на электротехнических работах
Как рассчитать емкость рабочего конденсатора
Для двух соединений обмоток берутся несколько разные соотношения.
В формуле введен коэффициент соединения Кс, который для треугольника равен 4800, а для звезды — 2800.
Cр=Кс*I/U;
I=P/(√3*U*η*cosϕ);
или
Cр=Кс*P/(√3*U²*η*cosϕ).
Где значения Р (мощность), U (напряжение 220 В), η (КПД двигателя, в процентном значении деленном на 100) и cosϕ (коэффициент мощности) берутся с шильдика двигателя.
Вычислить значение можно с помощью обычного калькулятора или воспользовавшись чем-то вроде подобной вычислительной таблицы. В ней нужно подставить значения параметров двигателя (желтые поля), результат получается в зеленых полях в микрофарадах
Таблица
Однако не всегда есть уверенность, что параметры работы двигателя соответствуют тому, что написано на шильдике. В этом случае нужно измерить реальный ток измерительными клещами и воспользоваться формулой Cр = Кс*I/U.
Способы подключения на 220В
Чтобы подключить трёхфазный электродвигатель асинхронного типа к сети на 220 вольт, существует несколько проверенных способов:
- С конденсатором.
- Без конденсатора.
- С реверсом.
- Комбинированной схемой «звезда-треугольник».
Рассмотрим их более подробно.
Важно! При подключении электромотора на 380 вольт к сети 220 В нужно быть готовым к понижению его мощности до 70% от заводского значения. Однако в бытовых условиях это вполне приемлемо и никак не отразится на характеристиках в эксплуатации.
Подключение мотора 380 В на 220 В Источник ytimg.com
С конденсатором
Наиболее популярным и доступным способом инициации моторов на 380 вольт от сети 220 В является схема с применением конденсатора. Его роль сводится к созданию сдвига фаз в обмотках по отношению друг к другу, чтобы сформировать вращающееся магнитное поле. При наличии трёх фаз это явление происходит само собой – только одна не заставит вращать ротор. Поэтому оптимальным методом, как подключить электродвигатель с 4 проводами на одной фазе, является применение пусковой обмотки, помимо основной, в электромоторах на 220В.
Для модификации на 380 В возможно два варианта подключения с конденсатором:
- С рабочим конденсатором Ср.
- И параллельно подключёнными рабочим Ср и пусковым конденсатором Сп.
Во втором случае мотор запускается более плавно и безопасно. Модуль Сп включается на короткий промежуток времени и по мере достижения ротором необходимых оборотов отключается. Выбор варианта запуска во многом определяется степенью нагрузки ротора во время запуска. Так, если пуск происходит без усилия, применяется только Ср, а если под нагрузкой, без свободного вращения, обязательно наличие Сп.
Подключение двигателя с конденсаторами Источник blogspot.com
Принцип действия
Принцип действия электродвигателя демонстрирует простейший опыт, который всем нам показывали в школе — вращение рамки с током в поле постоянного магнита.
Рамка с током — это аналог ротора, неподвижный магнит — статор. Если в рамку подать ток, она повернется перпендикулярно направлению магнитного поля и застынет в этом положении. Если заставить магнит крутиться, рамка будет вращаться с той же скоростью, то есть синхронно с магнитом. У нас получился синхронный электродвигатель. Но у нас магнит — это статор, а он по определению неподвижен. Как заставить вращаться магнитное поле неподвижного статора?
Для начала заменим постоянный магнит катушкой с током. Это обмотка нашего статора. Как известно из той же школьной физики, катушка с током создает магнитное поле. Последнее пропорционально величине тока, а полярность зависит от направления тока в катушке. Если подать в катушку переменный ток, получим переменное поле.
Магнитное поле — векторная величина. Переменный ток в питающей сети имеет синусоидальную форму.
Нам поможет очень наглядная аналогия с часами. Какие векторы вращаются постоянно перед нашими глазами? Это часовые стрелки. Представим, что в углу комнаты висят часы. Секундная стрелка вращается, делая один полный оборот в минуту. Стрелка — вектор единичной длины.
Тень, которую стрелка отбрасывает на стену, меняется как синус с периодом в 1 минуту, а тень, отбрасываемая на пол — как косинус. Или синус, сдвинутый по фазе на 90 градусов. Но вектор равен сумме своих проекций. Другими словами, стрелка равна векторной сумме своих теней.
Полезные советы
Несколько полезных советов, как подключить электродвигатель с 3 проводами, чтобы избежать проблемы во время эксплуатации:
- Перед началом работы мотор рекомендуется испытать на холостом ходу, если он функционирует исправно – затем под нагрузкой.
- При сильном нагреве корпуса даже без нагрузки необходимо понизить ёмкость рабочего конденсатора.
- Если после пуска мотор просто гудит, но не вращает вал, то можно задать ему старт вручную – крутанув вал. Далее можно повысить ёмкость пускового конденсатора.
- При остановке двигателя под рабочей нагрузкой, следует повысить ёмкость рабочего конденсатора.
Полезная информация! Правильно рассчитать ёмкость конденсатора можно только с учётом номинала мощности мотора. При недогрузке возникнет перегрев и ёмкость нужно будет снижать.
Однофазный асинхронный электродвигатель
Если оставить на роторе короткозамкнутый виток, а на статоре одну катушку, то мы получим удивительную конструкцию — асинхронный однофазный двигатель.
На первый взгляд кажется, что такой двигатель работать не должен. Ведь в роторе нет тока, а магнитное поле статора не вращается. Но если ротор рукой толкнуть в любую сторону, двигатель заработает! И вращаться он будет в ту сторону, в которую его подтолкнули при пуске.
Объяснить работу этого двигателя можно, представив неподвижное переменное магнитное поле статора как сумму двух полей, вращающихся навстречу друг другу. Пока ротор неподвижен, эти поля уравновешивают друг друга, поэтому однофазный асинхронный двигатель не может стартовать самостоятельно. Если же ротор внешним усилием привести в движение, он будет вращаться попутно с одним вектором и навстречу другому.
Попутный вектор будет тянуть ротор за собой, встречный — тормозить.
Можно показать, что из-за разности встречной и попутной скоростей влияние попутного вектора будет сильнее, и двигатель будет работать в асинхронном режиме.
Коротко о главном
Подключить электродвигатель 380 на 220 вольт можно 4-мя основными способами:
- С конденсатором.
- Без конденсатора.
- С реверсом.
- По схеме «звезда-треугольник».
Прежде чем начать работы по подключению, необходимо определить и удостовериться, каким образом соединена обмотка в клеммной коробке, а также узнать необходимые характеристики из технической таблицы. Выполнять электротехнические работы можно при наличии опыта, но лучше доверить её профессионалам с соответствующим допуском.
Обзор моделей
электродвигатель АИР
Одними из наиболее популярных являются электродвигатели серии АИР. Существуют модели, исполненные на лапах 1081, и модели комбинированного исполнения – лапы + фланец 2081.
Электродвигатели в исполнении лапы+фланец обойдутся примерно на 5% дороже, чем аналогичные на лапах.
Как правило, производители предоставляют гарантию от 12 месяцев.
Для электродвигателей, имеющих высоту вращения 56-80 мм, исполнение станины алюминиевое. Двигатели с высотой вращения более 90 мм представлены в чугунном исполнении.
Модели различаются между собой по мощности, частоте вращения, высоте оси вращения, КПД.
Чем мощнее двигатель, тем выше его стоимость:
- Двигатель с мощностью 0.18 кВт можно приобрести за 3 тыс. рублей (электродвигатель АИРЕ 56 B2).
- Модель с мощностью 3 кВт будет стоить уже около 10 тыс. рублей (АИРЕ 90 LB2).
Что касается частоты вращения, то наиболее распространены модели с частотами 1500 и 3000 оборотов/минуту, хотя существуют двигатели и с другими значениями частот. При равных мощностях, стоимость двигателя с частотой вращения 1500 об/мин немного выше, чем имеющего частоту 3000 об/мин.
Высота оси вращения для моторов с 1 фазой варьируется от 56 мм до 90 мм и напрямую зависит от мощности: чем мощнее двигатель, тем больше высота оси вращения, а значит и цена.
Различные модели имеют разный КПД, обычно от 67% до 75%. Больший КПД соответствует большей стоимости модели.
Следует обратить внимание также на двигатели, выпускаемые итальянской компанией ААСО, основанной в 1982 году:
- Так, электромотор ААСО серии 53, рассчитан специально для применения в газовых горелках. Эти моторы также могут быть использованы в установках для мойки, генераторах теплого воздуха, системах централизованного обогрева.
- Электромоторы серий 60, 63, 71 разработаны для использования в установках водоснабжения. Также, фирма предлагает универсальные двигатели серий 110 и 110 компакт, которые отличаются разнообразной сферой применения: горелки, вентиляторы, насосы, подъемные устройства и другое оборудование.
Как определиться с типом двигателя
Если двигатель новый, то особых проблем не будет, поскольку на его табличке указан тип двигателя и другие данные. Если двигатель подвергался ремонту, то определение его типа связано с некоторыми трудностями: табличку могли просто потерять или повредить ее механически. Поэтому в таких случаях лучше знать, как самостоятельно определить тип двигателя.
Коллекторные двигатели
Коллекторный двигатель
Определить, двигатель коллекторный или асинхронный, совсем несложно, поскольку они имеют разное строение. Характерное отличие коллекторного двигателя – это наличие щеток, которые находятся неподвижно, а также коллектора, который вращается и представляет набор медных пластин. К этим пластинам прижимаются щетки, передающие электрический ток на обмотку якоря двигателя.
Достоинство таких двигателей заключается в том, что они быстро разгоняются и позволяют получить большие обороты. К тому же, поменяв полярность, допустимо сменить направление вращения устройства. Не менее важным можно считать тот фактор, что можно легко организовать контроль частоты вращения двигателя, с его регулировкой в широких пределах.
К существенному минусу коллекторных двигателей следует отнести их повышенную шумность в работе, особенно на повышенных оборотах. Что касается небольших оборотов, то работу этих двигателей можно считать вполне приемлемой. Следует учитывать также тот факт, что трение щеток и коллектора приводят к тому, что изнашиваются, как щетки, так и коллектор. В результате приходится менять щетки или протачивать коллектор. Если не осуществлять постоянного контроля за состоянием щеток и коллектора, то имеется высокая вероятность того, что устройство придется ремонтировать.
Критерии выбора и соимость
Для того, чтобы правильно выбрать наиболее подходящий тип регулятора, нужно хорошо представлять себе, какие есть разновидности таких устройств:
- Различные типы управления. Может быть векторная или скалярная система управления. Первые применяются чаще, а вторые считаются более надёжными.
- Мощность регулятора должна соответствовать максимально возможной мощности мотора.
- По напряжению удобно выбирать устройство, имеющее наиболее универсальные свойства.
- Характеристики по частоте. Регулятор, который вам подходит, должен соответствовать наиболее высокой частоте, которую использует мотор.
- Другие характеристики. Здесь речь идёт о величине гарантийного срока, размерах и других характеристиках.
