Разбор подключения трёхфазного двигателя к бытовой однофазной сети 220 в: опыт читателя homius

Подключение по схеме «звезда»

У каждой обмотки есть начало и конец. Перед тем, как подключить двигатель 380 на 220, нужно выяснить, где концы обмоток. Для соединения по схеме «звезда» достаточно установить перемычки таким образом, чтобы все концы были замкнуты. Три фазы нужно подключать к началам обмоток. При запуске двигателя от трехфазной сети желательно использовать именно эту схему, так как при работе не индуцируются высокие токи.

Но добиться высокой мощности вряд ли удастся, поэтому применяют на практике гибридные схемы. Запускают мотор с включенными обмотками по схеме «звезда», а при выходе на устоявшийся режим происходит переключение на «треугольник».

Рассмотрим сначала как подключается трехфазный двигатель в сеть 380в.

Трехфазные двигатели бывают, как с тремя выводами — для подключения только на «звезду», так и с шестью соединениями, с возможностью выбора схемы ― звезда или треугольник. Классическую схему можно видеть на рисунке. Здесь на рисунке слева изображено подключение звездой. На фото справа, показано как это выглядит на реальном брне мотора.

Видно, что для этого необходимо установить специальные перемычки на нужные вывода. Эти перемычки идут в комплекте с двигателем. В случае когда имеется только 3 вывода, то соединение в звезду уже сделано внутри корпуса мотора. В таком случае изменить схему соединения обмоток попросту невозможно.

Некоторые говорят, что так делали для того, чтобы рабочие не воровали агрегаты по домам для своих нужд.  Как бы там ни было, такие варианты двигателей, можно с успехом использовать для гаражных целей, но мощность их будет заметно ниже, чем соединенных треугольником.

Ротор асинхронного двигателя

Давайте более подробно рассмотрим, из чего же состоит ротор асинхронного двигателя.

Самая главная часть – это вал. Иначе, как бы происходило вращение?

На вал ротора с двух сторон надеваются подшипники, которые крепятся к передней и задней крышкам и центруют ротор ровно посередине статора.

Далее идет сердечник, набранный из листов специальной электротехнической стали, которые изолированы друг от друга. Кстати, сетевые трансформаторы собираются из такой же стали.

Как вы можете далее заметить, в сердечнике ротора есть специальные пазы

В них вставляются медные или алюминиевые стержни,

которые замыкаются на кольцо с обеих сторон, образуя так называемую “беличью клетку”.

В общем виде полностью собранный ротор асинхронного двигателя выглядит вот так.

А вот так он выглядит в реальном двигателе.

Всегда помните, что в асинхронном двигателе вращается ротор, а не статор. Статор – это неподвижная часть, а ротор – подвижная часть электродвигателя. В рабочем состоянии двигателя между ротором и статором всегда имеется воздушный зазор. При работе двигателя ротор ни в коем случае не должен задевать статор двигателя.

Подключение без конденсаторов

Но ведь можно и без конденсаторов подключить двигатель 380 на 220, для этого даже не придется покупать частотный преобразователь. Достаточно порыться в гараже и отыскать несколько главных компонентов:

1. Два транзистора типа КТ315Г. Стоимость на радиорынке около 50 коп. за штуку, иногда даже меньше.
2. Два тиристора типа КУ202Н.
3. Полупроводниковые диоды Д231 и КД105Б.

Вам также потребуется наличие конденсаторов, резисторов (постоянных и одного переменного), стабилитрона. Вся конструкция заключается в корпус, который сможет защитить от поражения электрическим током. Элементы, используемые в конструкции, должны работать при напряжении до 300 В и токе до 10 А.

Можно осуществить как навесной монтаж, так и печатный. Во втором случае потребуется фольгированный материал и умение с ним работать

Обратите внимание на то, что отечественные тиристоры типа КУ202Н сильно нагреваются, особенно если мощность привода свыше 0,75 кВт. Поэтому элементы устанавливайте на радиаторы из алюминия, при необходимости используйте дополнительный обдув

Теперь вы знаете, как самостоятельно двигатель на 380 подключить на 220 (в бытовую сеть). Ничего сложного в этом нет, вариантов много, поэтому можно выбрать самый подходящий для конкретной цели. Но лучше один раз потратиться и приобрести частотный преобразователь, он увеличивает число функций привода во много раз.

Бывает, что в руки попадает трехфазный электродвигатель. Именно из таких двигателей изготавливают самодельные циркулярные пилы, наждачные станки и разного рода измельчители. В общем, хороший хозяин знает, что можно с ним сделать. Но вот беда, трехфазная сеть в частных домах встречается очень редко, а провести ее не всегда бывает возможным. Но есть несколько способов подключить такой мотор к сети 220в.

Следует понимать, что мощность двигателя при таком подключении, как бы вы ни старались — заметно упадет. Так, подключение «треугольником» использует только 70% мощности двигателя, а «звездой» и того меньше — всего 50%.

В связи с этим двигатель желательно иметь помощнее.

Важно! Подключая двигатель, будьте предельно осторожны. Делайте все не спеша

Меняя схему, отключайте электропитание и разряжайте конденсатор электролампой. Работы производите как минимум вдвоем.

Итак, в любой схеме подключения используются конденсаторы. По сути, они выполняют роль третьей фазы. Благодаря ему, фаза к которой подключен один вывод конденсатора, сдвигается ровно настолько, сколько необходимо для имитации третьей фазы. Притом что для работы двигателя используется одна емкость (рабочая), а для запуска, еще одна (пусковая) в параллель с рабочей. Хотя не всегда это необходимо.

Например, для газонокосилки с ножом в виде заточенного полотна, достаточно будет агрегата 1 кВт и конденсаторов только рабочих, без надобности емкостей для запуска. Обусловлено это тем, что двигатель при запуске работает на холостом ходу и ему хватает энергии раскрутить вал.

Если взять циркулярную пилу, вытяжку или другое устройство, которое дает первоначальную нагрузку на вал, то тут без дополнительных банок конденсаторов для запуска не обойтись. Кто-то может сказать: «а почему не подсоединить максимум емкости, чтобы мало не было?» Но не все так просто. При таком подключении мотор будет сильно перегреваться и может выйти из строя. Не стоит рисковать оборудованием.

Важно! Какой бы емкости ни были конденсаторы, их рабочее напряжение должно быть не ниже 400в, в противном случае они долго не проработают и могут взорваться

Как подобрать конденсаторы для трехфазного двигателя, используя его в сети 220в.

Первое, что нужно знать ― конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Лучше всего использовать емкости марки ― МБГО. Их с успехом использовали в СССР и в наше время. Они прекрасно выдерживают напряжение, скачки тока и разрушающее воздействие окружающей среды.

Также они имеют проушины для крепления, помогающие без проблем расположить их в любой точке корпуса аппарата. К сожалению, достать их сейчас проблематично, но существует множество других современных конденсаторов ничем не хуже первых. Главное, чтобы, как уже говорилось выше, рабочее напряжение их не было меньше 400в.

Расчет конденсаторов. Емкость рабочего конденсатора.

Чтобы не обращаться к длинным формулам и мучить свой мозг, есть простой способ расчета конденсатора для двигателя на 380в. На каждые 100 Вт (0,1 кВт) берется — 7 мкФ. Например, если двигатель 1 кВт, то рассчитываем так: 7 * 10 = 70 мкФ. Такую емкость в одной банке найти крайне трудно, да и дорого. Поэтому чаще всего емкости соединяют в параллель, набирая нужную емкость.

Емкость пускового конденсатора.

Это значение берется из расчета в 2-3 раза больше, чем емкость рабочего конденсатора. Следует учитывать, что эта емкость берется в сумме с рабочей, то есть для двигателя 1 кВт рабочая равна 70 мкФ, умножаем ее на 2 или 3, и получаем необходимое значение. Это 70-140 мкФ дополнительной емкости — пусковой. В момент включения она соединяется с рабочей и в сумме получается — 140-210 мкФ.

Особенности подбора конденсаторов.

Конденсаторы как рабочие, так и пусковые можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

Кроме указанного выше типа конденсатора — МБГО, можно использовать тип — МБГЧ, МБГП, КГБ и тому подобные.

Устройство

По определению «асинхронным» называют двигатель переменного тока, у которого ротор вращается медленнее чем магнитное поле статора, то есть несинхронно. Но это определение не слишком информативно. Чтобы его понять нужно разобраться как устроен этот двигатель.

Асинхронный двигатель, как и любой другой состоит из двух основных частей — ротор и статор. «Для чайников» в электрике расшифруем:

• Статором называют неподвижную часть любого генератора или электродвигателя.
• Ротором называют вращающуюся часть двигателя, которая и приводит в движение механизмы.

Статор состоит из корпуса, торцы которого закрываются подшипниковыми щитами, в которых установлены подшипники. В зависимости от назначения и мощности двигателя используют подшипники скольжения или качения. В корпусе расположен сердечник, на нём установлена обмотка. Её называют обмоткой статора.

Так как ток переменный, чтобы снизить потери из-за блуждающих токов (токи Фуко) сердечник статора набирают из тонких стальных пластин, изолированных друг от друга окалиной и скрепленных лаком. На обмотки статора подают питающее напряжение, ток протекающий в них называют током статора.

Количество обмоток зависит от числа питающих фаз и конструкции двигателя. Так у трёхфазного двигателя минимум три обмотки, соединённых по схеме звезды или треугольника. Их количество может быть больше, и оно влияет на скорость вращения вала, но об этом мы поговорим далее.

А вот с ротором дела обстоят интереснее, как уже было сказано он может быть или короткозамкнутым, или фазным.

Короткозамкнутый ротор — это набор металлических стержней (обычно алюминиевых или медных), на рисунке выше обозначены цифрой 2, впаянных или залитых в сердечник (1) замкнутых между собой кольцами (3). Такая конструкция напоминает колесо, в котором бегают одомашненные грызуны, отчего её часто называют «беличьей клеткой» или «беличьим колесом» и такое название не жаргонное, а вполне литературное. Для уменьшения высших гармоник ЭДС и пульсации магнитного поля, стержни укладывают не вдоль вала, а под определенным углом относительно оси вращения.

Фазный ротор отличается от предыдущего тем, что на нем уже есть три обмотки, как на статоре. Начала обмоток подключаются к кольцам, обычно медным, они напрессованы на вал двигателя. Позже мы кратко объясним зачем они нужны.

В обоих случаях, один из концов вала соединяют с приводимым в движение механизмом, он выполняется конической или цилиндрической формы с проточками или без, для установки фланца, шкива и других механических приводных деталей.

На «задней» части вала закрепляют крыльчатку, которая необходима для обдува и охлаждения, поверх крыльчатки на корпус надевается кожух. Таким образом холодный воздух направляется вдоль ребер асинхронного двигателя, если эта крыльчатка по какой-то причине не будет вращаться — он перегреется.

Конструкция первого асинхронного двигателя была разработана М.О. Доливо-Добровольским и запатентовал он её в 1889 г. Без особых изменений дожила до настоящего времени.