Подключение электродвигателя к сети 220В

Подключение электродвигателя к сети 220В

Электродвигатель – это агрегат, который при нормальных условиях эксплуатации (отсутствие перегрузок на валу, короткого замыкания питающей сети, перекоса фаз) способен работать вечно. Поэтому в руки домашних мастеров нередко попадают вполне работоспособные экземпляры от давно выкинутых на свалку бытовых или промышленных приборов, станков. Их дальнейшее использование позволяет создавать средства малой домашней механизации без дополнительных затрат. Наибольшее число вопросов при этом вызывает подключение трехфазного электродвигателя к бытовой сети 220 вольт. В этой статье рассмотрено несколько способов решения проблемы.

Запуск однофазного «асинхронника»

Знание того, как устроен и работает однофазный двигатель, поможет вам правильно подключить к бытовой сети промышленный трехфазный.

На его статоре устраивают две обмотки, расположенные в пространстве так, что они смещены по окружности друг относительно друга на угол 90 градусов. Однако одного их физического позиционирования для создания вращающегося магнитного поля недостаточно. Поэтому производят электрический сдвиг фаз тока, проходящего по ним. Это делают одним из двух способов:

  1. Введением в цепь одной из обмоток активного сопротивления, смещающего ток в ней на 30 градусов назад. Такие двигатели обозначаются термином «с расщепленной фазой».
  2. Последовательным включением в цепь одной обмотки так называемого бумажного конденсатора, сдвиг фазы в котором 90 градусов вперед. Наиболее часто применяемая конструкция.

Переменный ток вызывает в обмотке статора пульсирующее магнитное поле, которое взаимодействует с короткозамкнутым ротором и приводит его в состояние шаткого равновесия. Поэтому заставить вращаться ротор можно, приложив к нему определенное усилие, даже не имея сдвига фаз тока. На практике это свойство используется следующим образом: одна из обмоток делается с меньшим числом витков. Она подключается на время пуска, а потом обесточивается. Преимуществом способа является то, что из-за отсутствия перекоса фаз двигатель меньше греется. Недостатком – меньший вращающий момент на валу и необходимость включения в схему элементов автоматики. Например, теплового реле.

Если электродвигатель мощный – более киловатта, или большое усилие на валу возникает сразу после пуска, то конденсаторную батарею разбивают на две секции. В момент набора оборотов они работают обе, а после выхода на номинальные значения одна из них отключается. Это позволяет избежать сильного перекоса фаз и перегрева электрической машины. Схема подключения однофазного электродвигателя с двумя конденсаторами – пусковым и рабочим – приведена на рисунке ниже.

Схема подключение однофазного двигателя

Адаптация трехфазной машины

Подключение двигателя 380 вольт к однофазной сети производится путем изменения способа коммутации выводов обмоток в клеммной коробке и не затрагивает его конструкции. Это делается двумя способами:

  1. С сохранением электрической связи обмоток по схеме «звезда» или «треугольник». Используется наиболее часто.
  2. Созданием двух независимых обмоток: пусковой и рабочей.

Обмотки асинхронного трехфазного двигателя расположены на статоре под физическим углом в 120 градусов. Если две из них объединить, то третья окажется почти перпендикулярной им – отклонение 30 градусов. Поэтому остается лишь правильно подобрать номинал и подключить конденсатор.

Большинство промышленных электродвигателей имеют возможность перехода с 380 В на 220 В и даже 127 В (устаревшие варианты). Для этого производится изменение способа соединения обмоток: со «звезды» на «треугольник». Поскольку в последнем случае обмотки запитаны напряжением 220 вольт, потеря мощности при подключении к однофазной сети составит 30 процентов. Если конструкция такова, что общая точка обмоток находится где-то в глубине статора (только три болта в клеммной коробке), то придется смириться с потерей половины мощности.

Схемы подключения трехфазного двигателя по принципу «звезда» и «треугольник» к бытовой сети 220 вольт приведена ниже.

Схема подключения двигателя 380В на 220В

Технология коммутации обмоток такая: выводы в клеммной коробке соединяются тремя параллельными перемычками (схема «треугольник»). К любым двум парам питающее напряжение подводится напрямую, а к третьей – через конденсатор, который из-за своих габаритов обычно устанавливается отдельно, снаружи.

Подключение обмоток на клеммахСоздание независимой пусковой обмотки выгодно тем, что мотор будет меньше греться. Для этого надо определить начало и конец каждой катушки. Обычно в клеммной коробке они соответствуют болтам, обозначенным литерами С1 – С4, С2 – С5, С3 – С6. Если вы не уверены, что это именно так, то используйте для прозвонки универсальный тестер в режиме звуковой сигнализации. Любые две катушки соединяются последовательно. Они становятся рабочей обмоткой. К ним питающее напряжение подводится напрямую. В цепь пусковой включается конденсаторная батарея, а также ручной или автоматический коммутатор.

Подбор конденсатора

Переделка схемы питания трехфазной электрической машины не принесет плодов, если неправильно подобрать емкости конденсатора.

Если на шильдике мотора читаются все характеристики, то можно все сделать по науке.

Сраб = 2800 x Iном / Uсети . Эта формула верна для способа подключения «звезда».

Сраб = 4800 x Iном / Uсети . Если обмотки соединены «треугольником». Результат в мкФ.

Номинальный ток (Iном) вычисляется по формуле: Iном = P2/1,73·U·cosφ·η.

P2 – указанная мощность в киловаттах; cosφ – коэффициент мощности, но фактически он является выражением угла отставания ротора от вращающегося поля статора; η – коэффициент полезного действия.

Когда табличка утеряна или нечитаемая, то емкость рабочего конденсатора определяется умножением мощности двигателя на 66: Сраб = Р х 66. Если сомневаетесь – взвесьте мотор. Каждые 10 килограмм – это один киловатт (в современном силуминовом корпусе).

Пусковая емкость должна быть в два с половиной или даже три раза больше рабочей.

Конденсатор должен быть «бумажным», для работы в сети переменного тока. Если на его корпусе есть знаки + и –, то – это электролитическая модель, при включении в бытовую сеть она может эффектно взорваться.

Способы реверсирования

Для изменения направления вращения трехфазных асинхронных двигателей, включенных в бытовую сеть 220 вольт 50 Герц, применяется тот же принцип, что и у не подвергшихся переделке. При соединении обмоток звездой или треугольником надо изменить одну точку подключения конденсатора, а у независимой пусковой обмотки меняются местами обе точки соединения ее выводов.

Несмотря на то, что изменение типа питания трехфазного асинхронного двигателя не является процессом противоречащим законам электротехники и не нарушает правил электробезопасности, его нельзя считать вполне нормальным и общепринятым. Если есть возможность, лучше пользоваться техникой, элементы конструкции которой соответствуют друг другу и не являются результатом «танцев с бубном».