Почти все электроприборы оснащены трехфазными асинхронными двигателями.
У такого типа двигателей есть очень важное и несомненное достоинство – они надежны, не требуют сложного технического обслуживания, способны работать длительное время и без сложных и дорогостоящих дополнительных приборов.
Владельцы частной собственности применяют такие двигатели очень широко: для подключения сверлильного, наждачного, деревообрабатывающего станков, бетономешалки и других самодельных механизмов, призванных облегчить труд домашнего мастера.
- Сведения о трехфазном двигателе
- Конструкция
- Принцип работы
- Способы и схемы подключения
- Подключить трехфазный двигатель
- Подключение по схеме звезда
- Подключение по схеме треугольник
- Через индуктивно-емкостной преобразователь
- Через самодельный генератор
- Через частотный преобразователь
- Расчет конденсатора
- Помните о электробезопасности!
Сведения о трехфазном двигателе
Только вот незадача – в жилых домах напряжение электрической сети — 220 вольт. Перед умельцем встает задача – как же подключить трехфазный двигатель к однофазной сети?
Чтобы не разочароваться, потерпев в этом неудачу, нужно вспомнить, как трехфазный двигатель устроен и как работает.
Конструкция
Трехфазный двигатель имеет две части:
— статор (неподвижная деталь)
— ротор (вращающаяся деталь)
Их соединяют подшипники, между которыми существует небольшой зазор.
Внимание! Для переделки двигателя на однофазное питание просто изменяют схему подключения статора, а ротор не трогают.
Принцип работы
Протекая по обмоткам, токи фазных или линейных напряжений сети в 380 вольт, создают три симметричных магнитных потока.
Заводская обмотка осуществляется по двум схемам:
— звезда;
— треугольник.
Способы и схемы подключения
Подключить трехфазный двигатель
к однофазной сети возможно разными способами.
Но нужно в обязательном порядке учитывать:
— характеристики и особенности конкретного двигателя,
— тип нагрузки,
— ожидаемый результат и некоторые другие факторы.
Подключение электродвигателя через конденсатор считается основным и самым распространенным в домашних условиях способом. При этом параметры конденсатора должны быть точно подобраны.
Запуск осуществляется при помощи пускового и рабочего конденсаторов. Пусковой нужен на очень короткое время: он увеличивает напряжение в нужной обмотке за счет дополнительной емкости сдвига. Так создается нужное усилие, запускающее электродвигатель.
Трехфазный двигатель к обычной сети в 220 вольт так просто не подключить. Вал просто не будет вращаться, так как переменное поле отсутствует.
Необходимо сместить ток и напряжение в обмотках фаз. Именно для этого и нужен конденсатор.
Внимание! Полноценно сместить напряжение и сделать 380 вольт из 220 без потери мощности не получится. Она составит от 30 до 50%. Схема подключения обмоток на это тоже влияет.
Подключение по схеме звезда
Внимание! Давать напряжение на собранную схему нужно только через автоматический выключатель с правильно подобранной нагрузкой. Это позволит уберечь здоровье, а возможно и жизнь.
Итак, концы обмоток собираются в клеммной коробке при помощи горизонтальных перемычек в одну точку. Внешние провода не подключаются.
Фаза и ноль подаются на две разные клеммы. При этом фаза – через автоматический выключатель. К свободной клемме подключена параллельная цепочка из рабочего и пускового конденсаторов.
Рабочий конденсатор жестко соединен с фазным проводом, а соединение пускового конденсатора осуществляется через дополнительный выключатель.
Для того, чтобы запустить электродвигатель, нужно раскрутить ротор. Он преодолевает трение подшипников, противодействие среды, и тут, через дополнительную цепочку пускового конденсатора, за счет увеличения тока нужно повысить величину магнитного потока статора. Как только ротор войдет в рабочий режим, его нужно отключить, иначе пусковой ток перегреет обмотку двигателя.
Простой переключатель не подходит для отключения цепочки пуска. Автоматизирует этот процесс использование схемы с реле или пускателями, работающими по времени.
Домашние умельцы используют для этих целей кнопку пуска от советских стиральных машин активаторного типа. Это кнопка с двумя встроенными контактами, один из которых после включения отключается автоматически с задержкой. Это именно то, что нам нужно.
Внимание! Подключение по схеме звезда повышает потерю энергии от трехфазной системы электропитания до 50% и используется для маломощных устройств.
Подключение по схеме треугольник
Используется та же внешняя цепочка, что и у звезды. Фаза, ноль и средняя точка нижних обкладок конденсаторов последовательно монтируются на три перемычки клеммной коробки.
По схеме треугольника напряжение 220 создает больший ток в каждой обмотке, чем у звезды за счет переключения выводов обмоток. Поэтому энергопотери меньше, КПД выше, используется до 80 % потребляемой мощности.
Фазосдвигающая цепочка в схеме треугольник формируется с использованием меньшей емкости конденсаторов, как рабочих, так и пусковых.
Внимание! Если при включении двигатель вращается не в ту сторону, которая требуется, нужно сделать реверс: поменять местами приходящие от сети провода на клеммной колодке. Ток потечет по обмотке в противоположную сторону. Ротор изменит направление вращения. Применять и при схеме звезда, и при схеме треугольник.
Чтобы 220 вольт преобразовать в 380 без конденсатора, применяются другие схемы:
Через индуктивно-емкостной преобразователь
Специальная схема подключения способствует сдвиганию токов в трех обмотках:
- на 90 градусов вперед (конденсаторы включаются в одной);
- на 90 градусов назад (индуктивное сопротивление дросселя во второй);
- не изменяется (подключается активный резистор в третьей).
Плюсы:
- хорошее преобразование приложенной мощности,
- высокий КПД двигателя.
Минусы:
- потребляет много энергии (преобразователь по энергоемкости почти равен самому двигателю),
- сложный в монтаже
Через самодельный генератор
Берут мощный трехфазный двигатель, подключают по одной из самых простых схем и собирают электрогенератор, от которого питают трехфазной системой другие двигатели.
Но нужно понимать, что раскручивается и выводится на номинальную мощность такой генератор другим двигателем, однофазным и на него также тратится энергия. Затем она расходуется и в других будет преобразованиях, снижая КПД.
Через частотный преобразователь
Технология частотного преобразования позволяет формировать синусоиды тока внутри каждой обмотки.
Плюсы:
- Повышенный КПД, хорошо подходит для включения трехфазного двигателя в однофазную сеть.
Минусы:
- собрать преобразователь в домашних условиях практически невозможно, его монтируют в заводских условиях из сложных электронных компонентов.
Расчет конденсатора
Для подключения трехфазного двигателя к однофазной сети применяются только бумажные или пусковые конденсаторы.
Номинальное напряжение должно быть равно сетевому напряжению или превышать его.
Перед подключением конденсатора, нужно очень точно подобрать его емкость. Совпадение фактических и расчетных показателей оптимизирует сдвиг векторов напряжения и тока относительно друг друга. В результате, улучшается пусковой момент и возрастает КПД.
Если нет элемента с расчетной емкостью, то используется сборный конденсаторный блок — параллельное соединение нескольких конденсаторов, сумма емкости которых составит нужное значение.
Все конденсаторы подбираются одного типа, с одинаковой частотой и номинальным напряжением.
Формулы для определения параметров:
- При подключении 3-х фазных устройств звездой – Ср = (2800 х I)/U
- При подключении двигателя в сеть 220 В треугольником – Ср = (4800 х I)/U
I –сила тока, проходящего через обмотки, U – напряжением сети.
Умножаем полученную цифру на два, полученный результат и есть емкость конденсатора.
Помните о электробезопасности!
1 – Обязательно используйте для подключения отдельный автоматический выключатель.
2 – Все работы под напряжением должен выполнять специалист, знающий технику безопасности.
3 — При любых работах под напряжением пользуйтесь разделительным трансформатором.
4 – Обязательно используйте только инструмент с диэлектрическими рукоятками.