Самостоятельное подключение трехфазного двигателя к однофазной сети сложно, но осуществимо

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.

Содержание

• 1 Рассмотрим вариант штатного подключения
• 2 Подключение трехфазного двигателя к сети 220 вольт (одна фаза)
  • 2.1 Конденсаторный способ включения
• 3 Реверсное подключение трехфазного двигателя через магнитный пускатель

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»

Подключение по схеме «звезда». 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.

Подключение по схеме «треугольник». 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:

Конденсаторный способ включения

Поскольку нам необходимо обеспечить тот самый «сдвиг по фазе», используем природные способности конденсаторов. Два подводящих провода у нас имеются, их подключаем соответственно к обеим точкам штатной клемной колодки.

Остается третий контакт, на который заводится ток от одного из уже подключенных. Причем не напрямую (иначе двигатель не начнет вращение), а через конденсаторную схему.
Используется два конденсатора (их называют фазосдвигающими).

На приведенной схеме видно, что один конденсатор включен постоянно, а второй через не фиксируемую кнопку. Первый элемент рабочий, его задача имитировать штатный сдвиг фазы для третьей обмотки.

Вторая емкость предназначена для первого оборота ротора, дальше он крутится по инерции, каждый раз попадая между фальшивыми «фазами». Пусковой конденсатор нельзя оставлять включенным постоянно, поскольку он внесет сумятицу в относительно стройный ритм вращения.

Внимание! Приведенная схема подключения трехфазного двигателя к однофазной сети является теоретической. Для реальной работы необходимо правильно рассчитать емкости обоих элементов, и подобрать тип конденсаторов.

Формула расчета рабочего «конденсатора»:

• При подключении «звездой» С=(2800*I)/U;
• При подключении «треугольником» С=(4800*I)/U;

С – полученная величина емкости в микрофарадах.

2800 (4800) физическая константа, без единицы измерения.

I – штатный ток каждой фазы при правильном подключении.

Его необходимо уточнить при приобретении мотора или узнать при помощи токоизмерительных клещей. Для этого придется хотя бы раз запустить двигатель от трех фаз.

U – напряжение сети при однофазном подключении. Как правило, 220 вольт.

Если измерить или узнать рабочий трехфазный ток не представляется возможным (как правило, так и будет), можно вычислить емкость по упрощенной формуле. Величина будет с небольшой погрешностью, но это не сильно скажется на работе двигателя.

С – полученная величина емкости в микрофарадах.
66 – физическая константа.
P – мощность двигателя при работе от трехфазного питания. Указана на заводском шильдике.

Ёмкость пускового конденсатора вычисляется без формулы. Она должна быть в 3 раза больше значения рабочего элемента.

Теперь осталось найти подходящие конденсаторы. Поскольку мы стремимся получить условно бесплатное оборудование (двигатель, как правило, приобретен за пару бутылок горячительного), то и конденсаторы подбираются по аналогичному принципу.

Обычно в мастерской найдется несколько бумажных конденсаторов в железном корпусе, типа МПГ или КБП. Это как раз то, что нужно. У них хорошая надежность и можно найти экземпляры с рабочим напряжением 300-600 вольт.

Недостаток один – такие конденсаторы имеют малую емкость и большие габариты. Поэтому вам придется набирать целую батарею, которую где-то надо разместить. Это плата за «бесплатность» конструкции. Если хочется сделать аккуратно, или нет возможности установить объемный пусковой механизм – воспользуйтесь современными радиоэлементами.

Полипропиленовые конденсаторы серии СВВ имеют малые размеры, и доступны в любом магазине радиодеталей. Разумеется, это увеличит стоимость вашей поделки.

Если вы собрали самодельную циркулярную пилу с мотором мощностью 5-8 кВт – то для батареи бумажных конденсаторов найдется место. А вот небольшой точильный станок с 500 ваттным мотором требует компактного размещения.

Подключение трехфазного двигателя к однофазному питания может быть любым: звездой и треугольником. На качество работы это принципиально не влияет. Обычно оставляют туже схему, которая использовалась штатно. Однако иногда, чтобы сэкономить на конденсаторах (при подключении «звездой» их нужно меньше), меняют способ коммутации обмоток.

Совет: При таком способе подключения, вы можете менять направление вращения трехфазного двигателя.

Это может быть удобно при работе с точильным или сверлильным станком. Необходимо добавить в схему коммутирующий переключатель с центральной точкой. Коммутируя цепь из третьей обмотки и конденсаторной группы к одному или другому контакту однофазного подключения, можно заставить ротор вращаться в нужном направлении.

Внимание! Коммутацию можно осуществлять только при остановленном роторе и отсоединенном питании.

Реверсное подключение трехфазного двигателя через магнитный пускатель

Для удобства работы с мощным мотором, и создания безопасного подключения, следует использовать магнитный пускатель. Трехфазные установки именно так и подключаются, управляющая кнопка имеет компактные размеры и рассчитана на малые токи. А силовой кабель коммутируется мощными контактами пускателя.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети дает возможность использовать режим реверса. Мы рассмотрели технологию в предыдущей главе.

Для сборки схемы нам понадобятся следующие компоненты:

Собственно электродвигатель;

Два одинаковых трехфазных пускателя. Важно! Поскольку питание однофазное, рабочая катушка должна быть на 220 вольт;

Кнопочный пост (две замыкающие кнопки, одна размыкающая, для остановки);

Входной автомат с защитой от короткого замыкания;

Фазосдвигающий рабочий конденсатор с рассчитанной емкостью.

Определимся с терминологией. Присвоим контактам трехфазных пускателей наименования «А», «B» и «С».

Собираем схему управления. Фазу от автомата заводим через размыкающую кнопку параллельно на условные рабочие контакты «А» обоих пускателей.

Нулевой провод соединяем с рабочими входами «С» обоих пускателей, и параллельно соединяем опять же с обеими катушками магнитов. На этом входная часть схемы управления собрана. Контакты «B» остаются незадействованными.

Разворачиваем блок пускателей на 180°. Для защиты от короткого замыкания при случайном нажатии сразу двух кнопок реверса, устанавливаем блокировку. Для этого соединяем крест-накрест управляющие катушки пускателей. Теперь пока одна катушка замкнута, вторая просто не включится. Это достигнуто благодаря наличию нормально замкнутых и разомкнутых контактов пускателя.

Далее подключаем кнопочный пост. Схема включения: Нормально разомкнутые контакты катушек двух пускателей соединяем между собой. На нормально замкнутые контакты подключаем кнопки, каждую к своему пускателю.

В результате получается реверсное включение катушек – каждая кнопка замыкает контактную группу своего пускателя, а кнопка «стоп» обесточивает обе катушки, и происходит отключение сразу всего модуля, вне зависимости от номера пускателя.

Проверяем правильность сборки блока без нагрузки. При нажатии пусковых кнопок, должен срабатывать соответствующий пускатель. При одновременном нажатии второй кнопки, ничего не происходит. Значит, схема собрана правильно, и можно подключать двигатель и фазосдвигающий конденсатор.

На выходных контактах фаза «А» первого пускателя соединяется с фазой «А» второго. Эту часть коммутации следует выполнить особенно внимательно. На входе оба питающих кабеля соединены параллельно. А на выходе необходимо обеспечить перекрестную коммутацию.

Соединяем фазу «В» первого пускателя с фазой «С» второго пускателя. Соответственно фазу «С» №1 соединяем с фазой «В» №2. Параллельно контактам «В» и «С» второго магнита подключаем фазосдвигающий конденсатор.

Теперь при нажатии кнопок мы получаем требуемое направление вращения.

Итог: В зависимости от наличия деталей, вы можете воспользоваться любым из предложенных вариантов. Все зависит от суммы, которую вы желаете потратить.

И в заключение смотрите видео — подключение трехфазного двигателя к однофазной сети 220 вольт.