Как подключить однофазный асинхронный двигатель через конденсатор?
На промышленных объектах особых проблем, как подключить электродвигатель, не испытывают, там подводится трехфазная сеть. Работают асинхронные электродвигатели с тремя подключенными обмотками, расположенными по периметру цилиндрического статора. На каждую обмотку подсоединяемого двигателя производятся включения отдельной фазы, схема подключения электродвигателя обеспечивает сдвиг фаз переменного тока, создает крутящий момент, и моторы успешно вращаются.
В случае с бытовыми условиями на жилых объектах в частных домах и квартирах трехфазных электрических линий нет, прокладываются однофазные сети, где напряжение 220 вольт. Поэтому однофазный асинхронный двигатель подключается по другой схеме, требуется устройство с пусковой обмоткой.
Схема подключения однофазного двигателя с пусковой обмоткой
Как определить рабочую и пусковую обмотки у однофазного двигателя
Однофазные двигатели — это электрические машины небольшой мощности. В магнитопроводе однофазных двигателей находится двухфазная обмотка, состоящая из основной и пусковой обмотки.
Две обмотки нужны для того, что бы вызвать вращение ротора однофазного двигателя. Самые распространенные двигатели такого типа можно разделить на две группы: однофазные двигатели с пусковой обмоткой и двигатели с рабочим конденсатором.
У двигателей первого типа пусковая обмотка включается через конденсатор только на момент пуска и после того как двигатель развил нормальную скорость вращения, она отключается от сети. Двигатель продолжает работать с одной рабочей обмоткой. Величина конденсатора обычно указывается на табличке-шильдике двигателя и зависит от его конструктивного исполнения.
Совет
У однофазных асинхронных двигателей переменного тока с рабочим конденсатором вспомогательная обмотка включена постоянно через конденсатор. Величина рабочей емкости конденсатора определяется конструктивным исполнением двигателя.
То есть если вспомогательная обмотка однофазного двигателя пусковая, ее подключение будет происходить только на время пуска, а если вспомогательная обмотка конденсаторная, то ее подключение будет происходить через конденсатор, который остается включенным в процессе работы двигателя.
Знать устройство пусковой и рабочей обмоток однофазного двигателя надо обязательно. Пусковая и рабочие обмотки однофазных двигателей отличаются и по сечению провода и по количеству витков. Рабочая обмотка однофазного двигателя всегда имеет сечение провода большее, а следовательно ее сопротивление будет меньше.
Посмотрите на фото наглядно видно, что сечение проводов разное. Обмотка с меньшим сечением и есть пусковая. Замерять сопротивление обмоток можно и стрелочным и цифровым тестерами, а также омметром. Обмотка, у которой сопротивление меньше – есть рабочая.
Почему применяется запуск двигателя 220 В через конденсатор?
Для начала определимся с терминологией. Конденсатор (лат. condensatio — «накопление») – это электронный компонент, хранящий электрический заряд и состоящий из двух близкорасположенных проводников (обычно пластин), разделенных диэлектрическим материалом. Пластины накапливают электрический заряд от источника питания. Одна из них накапливает положительный заряд, а другая – отрицательный.
Емкость – это количество электрического заряда, которое хранится в электролите при напряжении 1 Вольт. Емкость измеряется в единицах Фарад (Ф).
Метод подключения двигателя через конденсатор – этот способ применяют для достижения мягкого пуска агрегата. На статоре однофазного движка с короткозамкнутым ротором размещают дополнительно к основной электрообмотке ещё одну. Две обмотки соотнесены между собой на угол 90 0 . Одна из них является рабочей, её предназначение заставить работать мотор от сети 220 В, другая – вспомогательная, нужна для запуска.
Рассмотрим схемы подключения конденсаторов:
- с выключателем,
- напрямую, без выключателя;
- параллельное включение двух электролитов.
Подключение электродвигателя через конденсатор
Тема очень востребованная и вызывающая множество вопросов. Для начала разберемся какие бывают асинхронные электродвигатели переменного тока и в каких случаях применяется подключение через конденсаторы. Затем рассмотрим схемы и формулы для выбора конденсаторов.
Двигатели по способу питания делятся на трехфазные и однофазные. Вначале разберемся с подключением через конденсатор трехфазного ЭД.
Коротенько про трехфазные асинхронные электродвигатели
Трехфазные асинхронные электродвигатели получили широкое применение в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, быту. ЭД состоит из статора, ротора, клеммной коробки, щитов с подшипниками, вентилятора и кожуха вентилятора.
Стягивающие шпильки я уже снимать не стал, чтобы добраться до статора с ротором. Но выпирающая часть, на которой сидит вентилятор и есть ротор. Ротор – вращающаяся часть, статор неподвижная (на рисунке его не видно).
Далее посмотрим на клеммник более внимательно. С одной стороны у нас С1-С2-С3, а ниже – С4-С5-С6. Это начала и концы обмоток фаз электродвигателя. У нас имеются три фазы, так как двигатель трехфазный – С1-С4, С2-С5, С3-С6. Также присутствует на фото ржавый болт заземления, он находится в клеммнике сверху слева.
Соединение, которое видно на фотографии называется “звезда”. Я уже писал про звезду и треугольник для трансформаторов – аналогично и для электродвигателей. Сбоку на фотографии я добавил как выглядит схематично звезда для данного электродвигателя и треугольник. Вся разница в расположении перемычек. Их комбинации определяют схему соединения ЭД.
работа трехфазного электродвигателя без одной фазы при постоянной нагрузке
Электродвигатель может работать от однофазной сети и без дополнительных мер и схем. Например, при повреждении одной из фаз. Однако, в данном случае произойдет снижение частоты вращения. Снижение частоты вращения приведет к увеличению скольжения, что в свою очередь вызовет увеличение тока двигателя.
А возрастание тока приведет к нагреву обмоток. При такой ситуации необходимо разгрузить ЭД до 50%. Работа в таком режиме возможна, однако, если двигатель остановится, то повторно пуститься уже не получится.
почему для пуска от однофазной сети используют именно конденсаторы
Повторный пуск не произойдет, так как магнитное поле статора будет пульсирующим и, коротко говоря, из-за направленности определенных векторов в противоположные стороны ротор будет неподвижен. Чтобы двигатель пустился, нам необходимо изменить расположение этих векторов. Для этого и используют элементы, которые сдвигают фазы векторов. Рассмотрим схему, которая реализует эту возможность.
На схеме мы видим, что обмотка разделилась на две ветви – пусковую и рабочую. Пусковая используется с начала пуска до разворота двигателя, затем отключается и используется только рабочая. Для отключения пусковой можно использовать кнопку, например. Нажал и держи пока не развернулся двигатель, а потом отпускай и цепочка разорвана.
Важно
Фазосдвигающими элементами могут выступать сопротивления или конденсаторы. Разница в применении тех или иных в форме магнитного поля. И если, говорить проще, то выбирают конденсаторы, так как при одном значении пускового момента, меньший пусковой ток будет при использовании конденсаторов.
А при одинаковых пусковых токах у схем с конденсатором будет больше начальный вращающий момент, то есть движок будет быстрее разгоняться, что несомненно лучше для эксплуатации.
как подключить электродвигатель через конденсатор
Так как конденсаторы выгоднее во многих смыслах для пуска ЭД, то разберем пару схемок пуска с применением конденсаторов. Для схемы соединения “треугольник” и для схемы соединения “звезда”.
Пусковая ветвь будет использоваться до момента разворота ЭД, рабочая – напротяжении всей работы двигателя.
конденсаторы для запуска электродвигателя
Логично будет далее разобраться, как рассчитать пусковой и рабочий конденсатор для двигателя. Для правильного подбора нам необходимо знать паспортные данные ЭД, или иметь шильду с заводскими значениями.
Существуют различные схемы и в каждой конденсаторы выбираются по своему. Для схем, приведенных выше выбор конденсаторов осуществляется по двум формулам:
В формулах выше Iном – это номинальный ток фазы электродвигателя. Если посмотреть на табличку, где через дробь указываются два тока, то это будет меньший из них. Uсети – напряжение питающей сети(~127, ~220).
Значит, вычислили мы ёмкость и следующим шагом нам надо знать напряжение на конденсаторе. Для схем приведенных на рисунках выше напряжение на конденсаторе равняется 1,15 от напряжения сети.
Но это напряжение переменного тока, а для выбора конденсаторов надо знать напряжение постоянного тока. Тут нам и понадобится небольшая табличка:
Например, напряжение сети ~220, умножаем на 1,15 получаем 253. В таблице смотрим переменка 250 соответствует постоянке 400В для емкости до 2мкФ, или 600В для емкостей 4-10мкФ. Нужно, чтобы номинальное напряжение конденсатора было равно или больше расчетного.
Далее, зная рабочее напряжение и требуемую емкость подбираем конденсаторы по параметрам: типы и нужное количество. Конденсаторы для пусковой цепи порой так и называются – пусковыми.
Вот так, шаг за шагом, мы разобрали как подключить трехфазный асинхронный электродвигатель в однофазную сеть и что для этого необходимо рассчитать и знать. Существуют и другие схемы для подключения двигателя через конденсатор, но эти вопросы рассмотрим в другой раз в другой статье.
Источник: https://pomegerim.ru/elektricheskie-mashiny/podklu4enie-trehfaznogo-ed-4erez-kondensator.php
Схема подключения 3-х фазного двигателя в сеть 220в соединенного звездой.
Как видно, напряжение 220в распределяется на две последовательно соединенные обмотки, где каждая рассчитана на такое напряжение. Поэтому теряется мощность почти в два раза, но использовать такой двигатель можно во многих маломощных устройствах.
Максимальной мощности двигателя на 380в в сети 220в можно достичь, только используя соединение в треугольник. Кроме минимальных потерь по мощности, неизменным остается и число оборотов двигателя. Здесь каждая обмотка используется на свое рабочее напряжение, отсюда и мощность. Схема подключения такого электродвигателя изображено на рисунке 1.
На рис.2, изображено брно с клеммой на 6 выводов для возможности подключения треугольником. На три получившихся вывода, подается: фаза, ноль и один вывод конденсатора. От того, куда будет подключен второй вывод конденсатора ― фаза или ноль, зависит направление вращения электродвигателя.
На фото: электродвигатель только с рабочими конденсаторами без емкостей для запуска.
Если на вал будет начальная нагрузка, необходимо использовать конденсаторы для запуска. Они соединяются в параллель с рабочими, используя кнопку или переключатель на момент включения. Как только двигатель наберет максимальные обороты, емкости для запуска должны быть отключены от рабочих. Если это кнопка, просто отпускаем ее, а если выключатель, то отключаем. Дальше двигатель использует только рабочие конденсаторы. Такое соединение изображено на фото.
Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети
Бывают случаи, когда необходимо подсоединить электроприбор не так, как указано в его инструкции.
Например, часто требуется подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть, что хоть и понижает мощность устройства, но в некоторых случаях бывает довольно оправданным.
Обратите внимание
Есть основные схемы подключения этих электродвигателей, которые на практике успешно и широко используются. Также существуют и определенные нюансы, которые помогают решать неожиданные сложности, связанные с отсутствием определенных материалов.
Тем более это актуально для мощных промышленных устройств. За пределами квартиры или частного дома, проблем с трехфазным подключением нет. А как произвести включение трехфазного двигателя в однофазную сеть, когда на вашем счетчике находится два провода?
Штатный способ подключения электродвигателя
У трехфазного электродвигателя находится три обмотки, расположенные под углом 120 градусов. На контактную колодку идет 3 пары контактов. Их соединение организовать можно несколькими способами.
Подсоединение способом «звезда»
Одним концом каждая обмотка подсоединяется с двумя остальными обмотками, создавая, таким образом, нейтраль. Остальные концы подсоединяются с тремя фазами. Так, на все отдельные пары обмоток подается 380В.
Перемычки в распределительной колодке подсоединены соответственно, спутать контакты просто невозможно. В переменном токе понятия полярности нет, потому без разницы, какую именно фазу подавать на конкретный провод.
Подсоединение способом «треугольник»
При этом варианте подключения электродвигателя конец каждой обмотки подсоединяется со следующей, таким образом, создается замкнутый круг, то есть треугольник. На всех обмотках находится напряжение 380В.
Таким образом, на клеменной колодке перемычки ставятся по-разному. Аналогично с первым способом подключения, полярность как класс отсутствует.
На все группы контактов напряжение поступает в различный момент времени, следуя определению «сдвиг фазы». Потому магнитное поле за собой увлекает последовательно ротор, создавая постоянный вращающий момент. Так работает электродвигатель при «родном» трехфазном подключении.
А что делать, когда вам достался электродвигатель в хорошем состоянии, но подключить его необходимо к однофазной электросети? Не нужно расстраиваться, схема подсоединения трехфазного электродвигателя давно создана инженерами. Рассмотрим нескольких самых распространенных способов подключения.
Подсоединение трехфазного электродвигателя к электросети 220В (одна фаза)
Работа трехфазного электродвигателя во время подключения к одной фазе, на первый взгляд, от правильного включения ничем не отличается. Ротор крутится, почти не теряя оборотов, не наблюдается никаких замедлений и рывков.
Но добиться штатной мощности при этом электропитании не получится. Это является вынужденной потерей, которую никак не получится исправить, с этим необходимо считаться.
С учетом управляющей схемы понижение мощности может колебаться в районе 25-50%.
Причем электроэнергия затрачивается такая же, как будто вы пользуетесь всей мощностью. Чтобы подобрать самый выгодный способ, предлагаем познакомиться с разными вариантами подключения.
Как проверить электродвигатель на работоспособность
Для пользователя существует несколько вариантов, как проверить двигатель на работоспособность.
• Анализ внешнего состояния прибора. Перегрев системы связывают с потемнением краски на двигателе в средней части.
• Сверьтесь с заявленными производителем характеристиками, указанными на маркировке прибора. Не ожидайте, что двигатель выдаст большие мощности и RPM (число оборотов), чем это написано на маркировке.
• Измерьте показания с помощью мультиметра.
• Устройте прибору аппаратную диагностику.
Проверка мощности электродвигателя.
Электродвигатель сталкивается с большой нагрузкой в ходе работы отдельной или комплексной системы. Опытный пользователь знает, что любое, даже самая надежное устройство со временем дает сбой. Поэтому важно снимать показания электрической машины до нескольких раз после установки, как мощность электродвигателя, так и другие значения.
• Мощность можно определить по счетчику.
• Параметр мощности считается исходя из таблиц (понадобятся данные, например, диаметр D вала, S см/м до оси, длина мотора).
• Данные о габаритах двигателя также служат вспомогательным материалом для вычисления мощности двигателя.
• Непосредственно мощность определяют исходя из значений скорости вращения вала. Частоту умножают на k 6.28, силу и радиус системы (узнается с помощью штангенциркуля).
Схемы подключения
Давайте рассмотрим обе схемы подключения. Начнем с треугольника. В любой схеме очень важно правильно подключить именно конденсатор. В данном случае провода распределяются таким образом:
- Два контакта подсоединяются к сети.
- Один через конденсатор к обмотке.
Но тут есть один момент, если электродвигатель не нагружать, то его ротор без проблем начнем вращаться. Если пуск будет производиться под определенной нагрузкой, то вал или не будет вращаться вообще, или с очень низкой скоростью. Чтобы решить эту проблему, в схему необходимо установить еще один конденсатор – пусковой. На нем лежит всего лишь одна задача – запустить мотор, отключиться и разрядиться. По сути, пусковой работает всего 2-3 секунды.
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».
Использование асинхронных двигателей
Трёхфазные и однофазные двигатели асинхронного типа активно используются в различных отраслях хозяйства. Для этого имеется несколько причин:
- Простота конструкции.
- Надёжность и долговечность при использовании.
- Для того чтобы запустить мотор, нет необходимости использовать дорогие и дефицитные устройства.
- Мотор не требует слишком частого проведения технического обслуживания.
По внешнему виду можно легко отличить трёхфазные двигатели от однофазных. У первых всегда имеется 6 клемм, а у вторых их количество равно двум или четырём.
У трёхфазных моторов обмотки подключаются двумя способами: звездой или треугольником. Они предполагают использование напряжения, составляющего 380 вольт. Однако в быту оно применяется редко. Чтобы использовать такой мотор, нужно знать, как его правильно подключать.
Это делают с использованием фазосдвигающего конденсатора. Это позволит использовать трёхфазные двигатели при подключении к однофазной сети. В этом случае мощность мотора будет равна 50%-60% от номинальной.
Проверка пускового конденсатора Источник antemion.ru
Оптимальность работы трёхфазного двигателя обеспечивается при условии применения переменной ёмкости. Чтобы так сделать, на первом этапе применяют рабочий и пусковой конденсаторы, а на втором — только первый из них.
В быту часто применяются асинхронные однофазные двигатели. Для запуска обычно требуется дополнительная обмотка.
При выборе ёмкости конденсатора необходимо учитывать то, как зависит от неё величина пускового момента. При увеличении этой характеристики, происходит увеличение усилия. При определённом значении оно становится максимальным. После дальнейшего увеличения пусковой момент станет падать.
Расчёт параметров конденсатора Источник ук-энерготехсервис.рф
Подключение электродвигателя 380В на 220В
Общие правила подключения электродвигателя через конденсатор.
Подключение электродвигателя 380В на 220В выполняется через конденсатор. Для такого подключения необходимо использовать бумажные (или пусковые) конденсаторы, при этом ВАЖНО чтобы номинальное напряжение конденсатора было больше либо равно напряжению сети (при этом рекомендуется что бы напряжение конденсатора было в 2 раза больше напряжения сети). Могут применяться конденсаторы следующих марок (типов):
МБГО, МБГЧ, МБГП, МБГТ, МБГВ, КБГ, БГТ, ОМБГ, K42-4, К42-19 и др.
Емкость конденсатора можно определить по формулам приведенным ниже, либо с помощью онлайн расчета емкости.
Первое, что необходимо сделать — это правильно соединить выводы обмоток электродвигателя. Как уже известно из статьи: схемы соединения обмоток электродвигателя обмотки электродвигателя можно соединить по схеме «звезда» (обозначается — Y) или по схеме «треугольник» (обозначается — Δ), при этом, как правило для подключения электродвигателя на 220В применяется схема «треугольник» , что бы определиться со схемой соединения обмоток необходимо посмотреть паспортные данные электродвигателя на прикрепленном к нему шильдике:
Запись: «Δ/ Y 220/380V» обозначает, что для подключения данного электродвигателя на 220В необходимо соединить его обмотки по схеме «треугольник», а для подключения на 380В — по схеме «звезда», как это сделать читайте здесь.
Как устроен трехфазный асинхронный двигатель
В большинстве случаев асинхронные двигатели используют конденсаторный запуск, однако бывают и другие способы пуска. В трехфазных электродвигателях в отличие от однофазных имеется три обмотки статора, которые сдвинуты под определённым углом. Угол намотки обмоток статора трехфазного двигателя — 120 градусов, что позволяет создавать вокруг ротора мощное магнитное поле.
Конструкция статора трехфазного электродвигателя состоит из таких элементов:
- Корпуса;
- Магнитопровода и сердечника с обмотками;
- Клеммной коробки.
Стандартное соединение обмоток трехфазного электродвигателя выполнено по схеме «звезда». Также существует менее распространённым способ соединения обмоток трехфазного двигателя, а именно — «треугольник». В любом случае, каждая обмотка статора имеет определённое направление, а также, начало и конец.
Для нумерации обмоток статора электродвигателя используются арабские цифры: 1, 2, 3. Концы обмоток обозначаются буквой и цифрой: К1, К2, К3, а их начало — Н1, Н2, Н3. В некоторых типах электродвигателей маркировка обмоток статора может иметь другое обозначение, например: С1, С2, С3 и С4, С5, С6.
Обзор моделей
Существует несколько популярных моделей, которые можно встретить в продаже.
Стоит отметить, что эти модели отличаются не по емкости, а по виду конструкции:
- Металлизированные полипропиленовые варианты исполнения марки СВВ-60. Стоимость подобного варианта исполнения около 300 рублей.
- Пленочные марки НТС стоят несколько дешевле. При одинаковой емкости, стоимость составляет около 200 рублей.
- Э92 – продукция отечественных производителей. Их стоимость небольшая – порядком 120-150 рублей при той же емкости.
Существуют и другие модели, зачастую они отличаются типом используемого диэлектрика и видом изоляционного материала.
