Подключение 3 фазного двигателя на 220

Как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети

Бывают ситуации, когда нужно подключить электроприбор не так, как записано в его паспорте. К примеру, часто требуется подключение трехфазного двигателя к однофазной сети, что, хотя и снижает его мощность, иногда бывает вполне оправданным. Существуют основные схемы включения таких электродвигателей, которые широко и успешно применяются на практике. Также есть и некоторые нюансы, помогающие решать неожиданные трудности, связанные с отсутствием тех или иных материалов.

Возможные схемы подключения обмоток электродвигателей

Асинхронные электродвигатели имеют три обмотки, каждая из которых имеет начало и конец и соответствует своей фазе. Системы обозначения обмоток могут быть разными. В современных электродвигателях принята система обозначения обмоток U, V и W, а их выводы обозначают цифрой 1 начало обмотки и цифрой 2 – её конец, то есть обмотка U имеет два вывода: U1 и U2, обмотка V – V1 и V2, а обмотка W – W1 и W2.

Однако до сих пор ещё в эксплуатации находятся старые асинхронные двигатели, сделанные во времена СССР и имеющие старую советскую систему маркировки. В них начала обмоток обозначаются C1, C2, C3, а концы — C4, C5, C6. Значит, первая обмотка имеет выводы C1 и C4, вторая — C2 и C5, а третья — C3 и C6.

Обмотки трёхфазных электродвигателей можно подключать по двум различным схемам: звездой (Y) или треугольником (Δ).

Подключение электродвигателя по схеме звезда

Название схемы подключения обусловлено тем, что при соединении обмоток по данной схеме (см. рисунок справа), визуально это напоминает трёхлучевую звезду.

Как видно из схемы подключения электродвигателя, все три обмотки своим одним концом соединены вместе. При таком подключении (сеть 220/380 В), к каждой обмотке отдельно подходит напряжение 220 В, а к двум обмоткам, соединённым последовательно, – напряжение 380 В.

Основным преимуществом подключения электродвигателя по схеме звезда являются небольшие пусковые токи, так как напряжение питания 380 В (межфазное) потребляют сразу 2 обмотки, в отличие от схемы «треугольник». Но при таком подключении мощность питаемого электродвигателя ограничена (главным образом из экономических соображений): обычно по звезде включают относительно слабые электродвигатели.

Подключение электродвигателя по схеме треугольник

Название этой схемы также идёт от графического изображения (см. правый рисунок):

Как видно из схемы подключения электродвигателя – «треугольник», обмотки подключаются последовательно друг к другу: конец первой обмотки соединяется с началом второй и так далее.

То есть к каждой обмотке будет приложено напряжение 380 В (при использовании сети 220/380 В). В этом случае по обмоткам течёт больший ток, по треугольнику обычно включают двигатели большей мощности, чем при соединении по звезде (от 7,5 кВт и выше).

Подключение электродвигателя к трёхфазной сети на 380 В

Последовательность действий такова:

1. Для начала выясняем, на какое напряжение рассчитана наша сеть.
2. Далее смотрим на табличку, которая есть на электродвигателе, она может выглядеть так (звезда Y /треугольник Δ):

3. После идентификации параметров сети и параметров электрического подключения электродвигателя (звезда Y /треугольник Δ), переходим к физическому электрическому подключению электродвигателя.
4. Чтобы включить трёхфазный электродвигатель, нужно одновременно подать напряжение на все 3 фазы.
Достаточно частая причина выхода из строя электродвигателя – работа на двух фазах. Это может произойти из-за неисправного пускателя, или при перекосе фаз (когда напряжение в одной из фаз сильно меньше, чем в двух других).
Есть 2 способа подключения электродвигателя:
— использование автоматического выключателя или автомата защиты электродвигателя

Эти устройства при включении подают напряжение сразу на все 3 фазы. Мы рекомендуем ставить именно автомат защиты электродвигателя серии MS, так как его можно настроить в точности на рабочий ток электродвигателя, и он будет чутко отслеживать его повышение в случае перегрузки. Это устройство в момент пуска даёт возможность некоторое время работать на повышенном (пусковом) токе, не отключая двигатель.
Обычный же автомат защиты требуется ставить с превышением номинального тока электродвигателя, с учётом пускового тока (в 2-3 раза выше номинала).
Такой автомат может отключить двигатель только в случае КЗ или его заклинивания, что часто не обеспечивает нужной защиты.

— использование пускателя

Пускатель представляет собой электромеханический контактор, который замыкает каждую фазу с соответствующей обмоткой электродвигателя.
Привод механизма контактора осуществляется с помощью электромагнита (соленоида).

Устройство электромагнитного пускателя:

Магнитный пускатель устроен достаточно просто и состоит из следующих частей:

(1) Катушка электромагнита
(2) Пружина
(3) Подвижная рама с контактами (4) для подключения питания сети (или обмоток)
(5) Контакты неподвижные для подключения обмоток электродвигателя (сети питания).

При подаче питания на катушку, рама (3) с контактами (4) опускается и замыкает свои контакты на соответствующие неподвижные контакты (5).

Типовая схема подключения электродвигателя с использованием пускателя:

При выборе пускателя следует обращать внимание на напряжение питания катушки магнитного пускателя и покупать его в соответствии с возможностью подключения к конкретной сети (например, если у вас есть только 3 провода и сеть на 380 В, то катушку нужно брать на 380 В, если у вас сеть 220/380 В, то катушка может быть и на 220 В).

5. Проконтролировать, в правильную ли сторону крутится вал.
Если требуется изменить направление вращения вала электродвигателя, то нужно просто поменять местами любые 2 фазы. Это особенно важно при запитывании центробежных электронасосов, имеющих строго определённое направление вращения рабочего колеса

Как подключить поплавковый выключатель к трёхфазному насосу

Из всего вышеописанного становится понятно, что для управления трёхфазным электродвигателем насоса в автоматическом режиме с использованием поплавкового выключателя НЕЛЬЗЯ просто разрывать одну фазу, как это делается с монофазными двигателями в однофазной сети.

Самый простой способ – использовать для автоматизации магнитный пускатель.
В этом случае достаточно поплавковый выключатель встроить последовательно в цепь питания катушки пускателя. При замыкании цепи поплавком будет замыкаться цепь катушки пускателя, и включаться электродвигатель, при размыкании – будет отключаться питание электродвигателя.

Подключение электродвигателя к однофазной сети 220 В

Обычно для подключения к однофазной сети 220В используются специальные двигатели, предназначенные для подключения именно к такой сети, и вопросов с их питанием не возникает, т.к. для этого просто требуется вставить вилку (большинство бытовых насосов оснащены стандартной вилкой Шуко) в розетку

Иногда требуется подключение трехфазного электродвигателя к сети 220 В (если, например, нет возможности провести трехфазную сеть).

Максимально возможная мощность электродвигателя, который можно включить в однофазную сеть 220 В, составляет 2,2 кВт.

Самый простой способ – подключить электродвигатель через частотный преобразователь, рассчитанный на питание от сети 220 В.

Следует помнить, что частотный преобразователь на 220 В, выдает на выходе 3 фазы по 220 В. То есть подключить к нему можно только электродвигатель, который имеет напряжение питания на 220 В трёхфазной сети (обычно это двигатели с шестью контактами в распаячной коробке, обмотки которых можно подключить как по звезде, так и по треугольнику). В данном случае требуется подключение обмоток по треугольнику.

Возможно ещё более простое подключение трехфазного электродвигателя в сеть 220 В с использованием конденсатора, но такое подключение приведёт к потере мощности электродвигателя приблизительно на 30%. Третья обмотка запитывается через конденсатор от любой другой.

Данный тип подключения мы рассматривать не будем, так как нормально с насосами такой способ не работает (либо при старте двигатель не запускается, либо электродвигатель перегревается из-за снижения мощности).

Схема звезда-треугольник

В отечественных моторах часто «звезда» собрана уже, а треугольник требуется реализовать, т.е. подключить три фазы, а из оставшихся шести концов обмотки собрать звезду. Ниже дан чертеж, чтобы разобраться было легче.

Главным плюсом соединения трехфазной цепи звездой считают то, что мотор вырабатывает наибольшую мощность.

Тем не менее, подобное соединение «любят» любители, но не часто применяют на производствах, поскольку схема подключения сложная.

Чтобы она работала необходимо три пускателя:

К первому из них –К1 с одной стороны подключается обмотка статора, с другой – ток. Оставшиеся концы статора соединяют с пускателями К2 и К3, а затем для получения «треугольника» к фазам подключаются и обмотка с К2.

Подключив в фазу К3, незначительно укорачивают оставшиеся концы для получения схемы «звезда».

Важно: недопустимо одновременно включать К3 и К2, чтобы не произошло короткое замыкание, которое может приводить к отключению автомата мотора электрического. Во избежание этого, применяют электроблокировку. Работает это так: при включении одного из пускателей, другой отключается, т.е. его контакты размыкаются.

Как подключить через конденсаторы

Для начала определитесь, какая схема собрана на ЭД. Для этого откройте крышку-барно, куда выводятся клеммы АД, и посмотрите, сколько проводов выходит из устройства (чаще всего их шесть).

Обозначения имеют следующий вид: С1-С3 — начала обмотки, а С4-С6 — ее концы. Если между собой объединяются начала или концы обмоток, это «звезда».

Сложнее всего обстоят дела, если с корпуса просто выходит шесть проводов. В таком случае нужно искать на них соответствующие обозначения (С1-С6).

Чтобы реализовать схему подключения трехфазного ЭД к однофазной сети, требуются конденсаторы двух видов — пусковые и рабочие.

Первые применяются для пуска электродвигателя в первый момент. Как только ротор раскручивается до нужного числа оборотов, пусковая емкость исключатся из схемы.

Если этого не происходит, возможные серьезные последствия вплоть до повреждения мотора.

Главную функцию берут на себя рабочие конденсаторы. Здесь стоит учесть следующие моменты:

• Рабочие конденсаторы подключаются параллельно;
• Номинальное напряжение должно быть не меньше 300 Вольт;
• Емкость рабочих емкостей подбирается с учетом 7 мкФ на 100 Вт;
• Желательно, чтобы тип рабочего и пускового конденсатора был идентичным. Популярные варианты — МБГП, МПГО, КБП и прочие.

Если учитывать эти правила, можно продлить работу конденсаторов и электродвигателя в целом.

Расчет емкости должен производиться с учетом номинальной мощности ЭД. Если мотор будет недогружен, неизбежен перегрев, и тогда емкость рабочего конденсатора придется уменьшать.

Если выбрать конденсатор с емкостью меньше допустимой, то КПД электромотора будет низким.

Помните, что даже после отключения схемы на конденсаторах сохраняется напряжение, поэтому перед началом работы стоит производить разрядку устройства.

Также учтите, что подключение электродвигателя мощностью от 3 кВт и более к обычной проводке запрещено, ведь это может привести к отключению автоматов или перегоранию пробок. Кроме того, высок риск оплавления изоляции.

Чтобы подключить ЭД 380 на 220В с помощью конденсаторов, действуйте следующим образом:

• Соедините емкости между собой (как упоминалось выше, соединение должно быть параллельным).
• Подключите детали двумя проводами к ЭД и источнику переменного однофазного напряжения.
• Включайте двигатель. Это делается для того, чтобы проверить направление вращения устройства. Если ротор движется в нужном направлении, каких-либо дополнительных манипуляций производить не нужно. В ином случае провода, подключенные к обмотке, стоит поменять местами.

С конденсатором дополнительная упрощенная — для схемы звезда.

С конденсатором дополнительная упрощенная — для схемы треугольник.

Схема подключения электродвигателя без конденсаторов

Реально работающих схем подключения трехфазного двигателя в бытовую сеть 220 вольт без конденсаторов нет. Некоторые изобретатели предлагают подключать двигатели через индукционные катушки или сопротивления. Якобы, таким образом, создается сдвиг фаз на необходимый угол и двигатель вращается. Другие предлагают тиристорные схемы подключения. На практике это не работает, и не стоит изобретать велосипед. Когда есть дешевый и проверенный способ пуска посредством конденсаторов.

Действительно рабочим вариантом является подключение трехфазного асинхронного двигателя через преобразователь частоты. Преобразователь подключается в бытовую сеть и выдает трехфазный ток, причем с возможностью плавного пуска и регулировки оборотов. Но стоит такое чудо примерно от 7000 рублей с подключаемой мощностью всего в 250 ватт. Мощные приборы стоят гораздо дороже. За такие деньги можно приобрести электрооборудование с возможностью подключения к однофазной цепи. Будь то мини токарный станок, циркулярка, насос или компрессор.

Способы и схемы подключения

В зависимости от типа используемой нагрузки для электродвигателя, его конструктивных особенностей и характеристик, желаемого результата могут использоваться различные схемы подключения. Чаще всего, чтобы подключить трехфазный агрегат в качестве бытовой однофазной нагрузки используются конденсаторы, но их количество и способ введения в работу зависят от многих параметров. Поэтому далее мы рассмотрим различные варианты схем подключения электродвигателей.

Без конденсаторов

Чтобы подключить асинхронный электродвигатель к сети 220В вовсе не обязательно использовать емкостной элемент. Благодаря развитию полупроводниковых ключей и схем с их использованием вы можете избежать ненужных потерь мощности. Для этого применяется транзисторный или динисторный ключ.

Схема бесконденсаторного пуска треугольник

Приведенная выше схема предназначена для пуска электродвигателей с малыми оборотами до 1500 об/мин и относительно небольшой мощностью.

Работа схемы производится следующим образом:

• при подаче напряжения на ввод провода подключаются к двум точкам мотора;
• напряжение на третью точку треугольника подается через времязадающую R-C цепочку;
• магазин сопротивлений R1 и R2 регулирует интервал сдвига за счет перемещения бегунка;
• после насыщения конденсатора в цепочке динистор VS1 пропускает сигнал на открытие симистора VS2.

Если же подключение электрического агрегата предусматривает большую пусковую нагрузку и требует работы на высоких оборотах – до 3000об/мин, то необходимо применять аналогичную схему электронного ключа с двумя симисторами и отдельными времязадающими элементами для каждого из них. Но обмотки электрической машины будут подключаться по схеме разомкнутой звезды. Работа схемы аналогична предыдущей:

Схема бесконденсаторного пуска звезда

С конденсаторами

Использование емкостных элементов, чтобы подключить электродвигатель, является наиболее распространенным способом. Для этого используются два конденсатора, один из которых пусковой, а второй рабочий. Пусковой вводится кратковременно, дополнительная емкость позволяет увеличить сдвиг напряжения в соответствующей обмотке и создать большее усилие.

Схема включения с конденсаторами

Как видите из рисунка выше, на электродвигатель подается однофазное напряжение между точками L и N. Асинхронный двигатель АД подключается к ним двумя обмотками, а к третей та же фаза подключается через контакты кнопочного переключателя SA1 и SA2, коммутирующие параллельно включенные конденсаторы C1 и C2.

Включение асинхронного электродвигателя происходит по такому принципу:

• Нажатием кнопки Пуск приводятся в движение две пары контактов — SA1 и SA2, после чего в обмотках начинает протекать электроток;
• После отпускания кнопки контакт SA2 остается замкнутым, подавая фазу со смещением через конденсатор C1, а SA1 размыкается, выводя из цепи пусковой конденсатор C2;
• Пусковые характеристики возвращаются к номинальным и двигатель работает в штатном режиме.

Но при таком подключении асинхронного двигателя в сеть 220В будет обеспечиваться вращение ротора лишь в одну сторону. Поэтому для выполнения реверсивных движений понадобится полностью перебирать точки подключения или использовать другой способ.

С реверсом

Для некоторых технологических операций требуется осуществлять прямое и обратное вращение вала электродвигателя, поэтому подключение должно менять последовательность чередования напряжения на обмотках. Разумеется, что вручную выполнять подобные операции нецелесообразно, особенно, когда смена направления производится по нескольку раз в час.

Поэтому осуществление реверса электродвигателя, гораздо эффективнее сделать через коммутатор с двумя парами контактов, имеющих противоположную логику. Это может быть тумблер или поворотный переключатель, включаемый в схему вместо обычной кнопки:

Включение трехфазного двигателя с реверсом

Как видите на рисунке, принцип подключения ничем не отличается от рассмотренной схемы с конденсатором с той лишь разницей, что переключатель SA имеет два устойчивых положения. В одном случае он подает напряжение на конденсаторы с фазы, во втором с нулевого проводника. Поэтому чередование обмоток меняется на противоположное простым переключением тумблера.

Используя пускатель

Если в работе электродвигатель создает большую пусковую и рабочую нагрузку, то лучше подключить его через магнитный пускатель или контактор. Который обеспечит надежную коммутацию и последующую защиту электрической машины от аварийных ситуаций.

Схема включения через магнитный пускатель

Как видите на схеме, включение осуществляется за счет нажатия кнопки Пуск, которая замыкает цепь управления катушкой пускателя и подает напряжение на пусковой конденсатор С_пуск. При протекании тока по катушке пускателя К1 происходит замыкание ее контактов К1.1 и К1.2. Первые предназначены для замыкания питающей линии электродвигателя. Вторые шунтируют кнопку Пуск, которая возвращается в отключенное состояние и размыкает цепь питания пускового конденсатора.

Принцип работы электронного ключа

Если собрать обмотки асинхронного электродвигателя по схеме треугольника и подключить к напряжению однофазной сети 220 вольт, то через них станут протекать одинаковые токи, как показано на графике ниже.

Угловое смещение любой обмотки относительно других составляет 120 градусов. Поэтому магнитные поля от каждой из них будут складываться, устранять взаимное влияние.

Создаваемое результирующее магнитное поле статора не будет оказывать влияние на ротор: он останется в состоянии покоя.

Чтобы электродвигатель начал вращение необходимо через его обмотки пропустить сдвинутые на 120° токи, как это делается в нормальной трехфазной системе питания или за счет подключения частотного преобразователя. Тогда двигатель станет вырабатывать мощность с минимальными потерями, обладая наибольшим КПД.

Широко распространённые промышленные схемы запуска трехфазного двигателя в однофазной сети позволяет ему работать, но с меньшим КПД и большими потерями, что, чаще всего, вполне допустимо.

Альтернативными методами являются:

1. Механическая раскрутка ротора, например, за счет ручной намотки шнура на вал и резкого его прокручивания рывком при поданном напряжении;
2. Сдвиг фаз токов за счет кратковременного использования электронного ключа, коммутирующего электрическое сопротивление одной обмотки.

Поскольку первый способ «намотал и дернул» не вызывает трудностей, то сразу анализируем второй.

На верхней схеме показан подключенный параллельно обмотке B электронный ключ «k». Это довольно условное обозначение принято для объяснения принципа работы электродвигателя за счет формирования токового импульса.

Как запускается двигатель

Обмотки статора подключены по схеме треугольника. На одну из них (A) подается напряжение 220 вольт. Параллельно ей подключена еще одна цепочка из двух последовательных обмоток (B+C).

По закону Ома напряжение сети создает в них токи. Их величина зависит от сопротивления. Все обмотки одинаковы. Поэтому в (A) ток больше, а (B+C) в 2 раза меньше по величине. Причем по фазе они совпадают. При такой ситуации они не способны создать вращающееся магнитное поле, достаточное для запуска ротора.

Параллельно обмотке (B) подключена электронная схема, обозначенная как ключ K. Он находится в разомкнутом состоянии, но кратковременно замыкается в момент достижения максимального напряжения на обмотке С.

Электронный ключ закорачивает обмотку В и падение напряжения на обмотке С скачком возрастает в два раза, что в итоге и обеспечивает сдвиг фаз токов в обмотках А и С. Важно отметить, что ток в обмотках (А) и (В+С) в этот момент равен нулю.

Угол сдвига фаз φ, необходимый для запуска двигателя, достаточно выдержать в интервале 50÷70°, хотя идеальный вариант — 120.

Конструкция фазосдвигающего электронного ключа может собираться из разных деталей. Наиболее подходящие устройства для бытовых целей по мере их сложности представлены ниже.

Как определить выводы фазных обмоток

Обычно выводы фазных обмоток нумеруются, поэтому определить какой из них начало, а какой конец несложно. Но после перемотки не всегда эта маркировка присутствует, поэтому придется своими руками определить, где какой конец.

Сначала необходимо определить концы одной обмотки (фазы). Для этого от розетки необходимо отвести два провода:

• первый подключается к любому концу, торчащему из электродвигателя;
• второй к контрольной лампочке.

Второй провод от лампочки подсоединяется поочередно к пяти оставшимся концам обмоток. Как только лампочка загорелась, значит, вы нашли два конца одной обмотки. Остается лишь точно так же определить оставшиеся две статорные обмотки и найти их концы. Обязательно в этой процедуре проводится маркировка.

Теперь необходимо определить, какие из торчащих проводов являются началом, а какие концом. Если ваш 3-х фазный двигатель имеет мощность не более 5 кВт, то можно воспользоваться методом подбора. К примеру, соединим все торчащие концы по схеме звезда, установив в нее рабочий конденсатор, подобранный заранее. Теперь включаем двигатель, если он запустился плавно и без шума, то вы попали в точку. В том случае, если мотор сильно загудел, а ротор не может набрать необходимые обороты, то были перепутаны концы. Поэтому их стоит поменять местами, к примеру, C1 с C4. И снова провести запуск.

Если и в этом случае мотор гудит и не вращается, то отключите его, установите концы в первоначальное положение, а поменяйте между собой С2 и С5. То же самое и с третьей позицией. То есть, производится проверка всех схем подключения, пока не найдется правильная, при которой 3-х фазный двигатель будет работать в штатном режиме.

Внимание! Проводя подбор статорных (фазных) обмоток, необходимо соблюдать меры безопасности. Все дело в том, что в электродвигатели есть стальной магнитопровод, поэтому на концах фазных обмоток может появиться напряжение большой величины. Поэтому при работе необходимо держать провода только за изолированные части.