Нередко в домашнем хозяйстве либо при проведении ремонтных работ возникает необходимость подключения трехфазного электродвигателя в сеть 220 вольт. Наиболее часто в руках пользователей оказываются самые распространенные на сегодняшний день асинхронные устройства, обладающие отличными техническими характеристиками и высокой мощностью. Как подключить трехфазный двигатель к сети 220 вольт и на что обратить внимание при сборке работоспособной схемы, рассмотрим в данной статье.
Принцип работы трехфазного двигателя асинхронного типа
Асинхронный электродвигатель является техническим устройством, работающим с использованием принципа преобразования электрической энергии переменного тока в механическую. Понятие «асинхронный» можно расшифровать как «не одновременный». У асинхронного двигателя частота вращения магнитного поля статора всегда выше частоты вращения ротора. Питанием данное устройство обеспечивает сеть переменного тока 220 или 380 В.
Устройство асинхронного электродвигателя
Основными составляющими асинхронного электрического двигателя являются неподвижный статор и вращающийся ротор.
Статор имеет цилиндрическое исполнение, его сборка осуществляется с использованием стальных листов. В пазы сердечника укладываются обмотки, выполненные из специального провода. Оси последних сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. Концы обмоток могут соединяться разными способами.
Ротор асинхронного электродвигателя может быть либо короткозамкнутым, либо фазным:
- Первый вариант представляет собой сердечник, изготовленный из листов стали. Его пазы заливаются расплавленным алюминием или медью (в мощных устройствах). Собранный узел конструктивно представляет собой набор стержней с короткозамкнутыми торцевыми кольцами. Такая конструкция носит название «беличья клетка» и является замкнутой накоротко системой обмоток.
- Фазный ротор оснащается трехфазной обмоткой, аналогичной по исполнению обмотке статора. Как правило, выводы в фазных роторах соединяются так называемой «звездой».
Что такое трехфазный ток
Трехфазная система переменного тока в настоящее время получила наиболее широкое распространение. Данная система представляет собой три электрических цепи, в которых действуют переменные электродвижущие силы одинаковой частоты. Их значения сдвинуты по фазе относительно друг друга на 1/3 периода.
В отдельности каждая цепь носит название фазы, система из трех сдвинутых по фазе переменных токов считается системой трехфазного тока.
Как работает трехфазный двигатель асинхронного типа
При подаче на обмотку статора напряжения в каждой фазе формируется магнитный поток, меняющийся с частотой подаваемого тока. Эти движущиеся магнитные поля сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. Результирующий (общий) поток магнитного поля является вращающимся.
При подаче напряжения на обмотки в проводниках мотора возникает электродвижущая сила, на двигателе создается пусковой момент, который поворачивает ротор в направлении движения магнитного поля статора. В процессе работы возникает так называемое скольжение, способствующее стабильному функционированию устройства.
Варианты подключения обмоток асинхронных моторов
Трехфазная обмотка статора электрического двигателя может соединяться «звездой» или «треугольником». В случае с однофазным питанием используется второй вариант. Концы обмоток могут быть соединены как внутри мотора с выводом трех контактных проводов, так и снаружи с выводом шести проводов на распределительную коробку для их соединения в разных вариантах.
Как подключить трехфазный электромотор в сеть 220 В
Трехфазный асинхронный электродвигатель может быть подключен к бытовой электрической сети с напряжением 220 вольт с использованием специальных фазосдвигающих элементов — резисторов, дросселей или конденсаторов. При этом мотор может работать как в однофазном режиме с пусковой обмоткой либо как конденсаторное устройство с постоянно включенным в цепь рабочим конденсатором.
Сдвиг фаз с помощью конденсаторов
Прямое подключение трехфазного двигателя в электросеть 220 вольт не даст ожидаемого эффекта ввиду отсутствия возникновения в моторе необходимого пускового вращающего момента. Правильным решением является применение специальных пусковых устройств, создающих сдвиг фаз. Без данного условия электромотор не сможет запуститься и не будет способен в течение длительного времени стабильно функционировать под нагрузкой.
Одним из наиболее эффективных и доступных фазосдвигающих элементов является конденсатор. Данная радиотехническая деталь обеспечивает существенное снижение времени входа двигателя в рабочий режим (пусковой конденсатор) и оптимальную нагрузочную способность мотора (рабочий конденсатор).
Схемотехника подключения трехфазных двигателей к однофазной сети
Подключение «звездой» выполняется в соответствии с распространенной схемой соединения обмоток с использованием всех трех цепей. Фазы имеют общую точку (нейтраль).
Схема собирается после проверки полярности подключения обмоток статора внутри электромотора. Напряжение 220 вольт через автоматический выключатель подается на начала двух разных обмоток. К одной из них в разрыв врезаются конденсаторы — пусковой и рабочий. Ноль электросети подводится к третьему выводу.
Подключение «треугольником» повторяет алгоритм предыдущей схемы в части запуска, но отличается способом соединения обмоток статора. Данный вариант генерирует более высокие токи, поэтому рабочие конденсаторы здесь должны иметь большие номиналы.
Рассчитываем емкость рабочих и пусковых конденсаторов
При подключении «звездой» емкость рабочего конденсатора подбирается по формуле — С = (2800·I)/U (С — емкость конденсатора, I — ток в амперах, U —- напряжение сети в вольтах). В случае с пусковым конденсатором величина увеличивается в 2/3 раза.
Соединение «треугольником» требует расчета по формуле — С = (4800·I)/U.
Для первого и второго варианта ток рассчитывается следующим образом — I = P/(1,73•U•n•cosф) (Р — мощность двигателя в киловаттах, n — КПД электромотора, cosф — коэффициент мощности). Значения обычно указываются в технической спецификации, паспорте и/или на самом агрегате.
Последовательное и параллельное соединение элементов
Рабочий и пусковой конденсаторы подбирают, начиная с малой емкости, постепенно увеличивая параметр до оптимальных значений. Для удобства подбора рекомендуется применять несколько элементов с одинаковой емкостью. Необходимое количество микрофарад набирается параллельным или последовательным соединением конденсаторов.
В первом случае суммарная емкость складывается в соответствии со значением — C1 + C2 + C3 ... + Cx. При последовательном соединении общая емкость представляет собой — C1 - C2 - C3 ... - Cx (рабочее напряжение при этом увеличивается).
Электролитические конденсаторы в качестве пусковых
Неполярные конденсаторы с соответствующими для применения в двигателях номиналами стоят недешево. По этой причине имеет смысл воспользоваться более доступными электролитическими элементами.
Допустимо только парное включение электролитов в цепь переменного тока. Плюс или минус одного элемента соединяется с плюсом или минусом другого соответственно. В иных случаях с огромной долей вероятности произойдет разогрев и взрыв емкостей.
Электролитические конденсаторы следует выбирать с напряжением не менее 300-350 вольт. Для безопасности собранную батарею следует поместить в надежную (металлическую) коробку. Параллельно конденсаторам в цепь врезаются ограничители — выпрямительные диоды.
Необходимые инструменты и комплектующие
Для подключения трехфазного электродвигателя к сети 220 вольт потребуются следующие комплектующие и инструменты:
- непосредственно электродвигатель на 380 вольт;
- платформа для монтажа мотора и компонентов;
- конденсаторы (рабочие и пусковые);
- провода с соответствующим сечением;
- кабель питания с вилкой;
- термоусадочная трубка;
- кнопочный пост на две точки;
- два магнитных пускателя;
- сетевой тумблер;
- набор отверток, ключей;
- кримпер для обжима проводов;
- паяльник, припой, флюс;
- плоскогубцы;
- мультиметр;
- крепеж (болты, гайки).
Алгоритм подключения трехфазного мотора к однофазной сети 220 В
Прежде, чем приступать к сборке схемы, следует прозвонить обмотки двигателя на предмет целостности и отсутствия электрических связей между ними, а также проверить диоды и конденсаторы. Делается это с помощью мультиметра.
Дальнейшие действия соответствуют следующему алгоритму:
- С помощью болтов и гаек электродвигатель крепится к массивному, устойчивому основанию.
- На платформу устанавливаются магнитные пускатели, кнопочный пост, сетевой тумблер.
- Конденсаторы крепятся либо к электродвигателю, либо на основание, исходя из удобства.
- Выполняется коммутация в соответствии со схемой (двигатели на 127/220 вольт подключаются «звездой», устройства на 380/220 В — «треугольником»).
- Отмеряются и отрезаются необходимые куски провода, их концы очищаются от изоляции на 10 мм.
- Производится оконцовка и обжимка проводов кримпером, концы продеваются через кабельный ввод и устанавливаются на клеммы.
- К клеммам подсоединяются конденсаторы, контакты надежно изолируются термоусадочной трубкой.
- С помощью паяльника провода припаиваются к тумблеру подачи питания, конденсаторам, диодам.
- К соответствующему контакту мотора подключается оконцованный заземляющий провод.
- Все соединения тщательно проверяются, клеммы подтягиваются.
- К тумблеру подачи питания подсоединяется кабель с вилкой.
По окончании сборки на вход подается напряжение и делается пробный запуск электродвигателя. Далее рекомендуется выполнить проверку функционирования мотора на холостом ходу и лишь только затем — под нагрузкой. Необходимо быть предельно осторожным при выполнении работ с подачей питания — электричество небезопасно!
Заключение
- Асинхронный электродвигатель — это устройство, работающее с использованием принципа преобразования электрической энергии переменного тока в механическую.
- Трехфазная обмотка статора двигателя может соединяться «звездой» или «треугольником», для работы мотора с однофазным питанием используется второй вариант.
- Трехфазный электродвигатель подключается к сети 220 вольт с использованием фазосдвигающих элементов — конденсаторов, емкость которых определяется по формуле.
- Монтаж схемы подключения двигателя осуществляется по достаточно простому алгоритму, от сборщика требуется внимательность и соблюдение техники безопасности.
Специалисты Строймашсервис-Мск
Материал подготовили сотрудники smsm.ru, имеющие практический опыт работы более 25 лет со строительным оборудованием и инструментами как российского производства, так и иностранного.
