Нередко в доме или в гараже приходится использовать агрегаты с приводами от двигателей на 380 вольт, предназначенных для использования в трехфазных сетях. Использовать трехфазную сеть в этих условиях невозможно (исключения бывают, но редко). Тогда остается запитать трехфазный двигатель от бытовой сети.
При подключении обмоток асинхронного двигателя к трем фазам по каждой его обмотке ток течет в разное время. Это создает магнитное поле, обеспечивающее вращение ротора электродвигателя. Питание трехфазного двигателя от двух фаз снижает мощность и эффективность двигателя. Поэтому подключать двигатель на 380 вольт к двум фазам стоит, если другого выхода не остается.
Особенности подключения
Если обмотки двигателя приходится подключать к однофазной сети, две обмотки подключаются напрямую к двум проводам, а третья – через конденсатор, сдвигающий фазу напряжения. Частота вращения в данном случае не меняется, но мощность существенно падает. Величину падения предварительно рассчитать трудно. В зависимости от особенностей двигателя и схемы подключения она может составлять 30-50%. Не все модели трехфазных двигателей могут работать в бытовой сети. Хорошо подходят для этого асинхронные двигатели, имеющие короткозамкнутый ротор.
Подключать асинхронный двигатель, рассчитанные для работы в сети 380 и 220 вольт, к однофазному источнику напряжения можно с соединением обмоток «звезда» или треугольник». Лучше это делать по схеме «треугольника» - так двигатель меньше потеряет мощность. Если же возможности переключить обмотки в «треугольник» нет, приходится использовать «звезду».
Для подключения двигателя выводы его фазных обмоток выводятся на колодку или клеммник, а соединение производится перемычками. Это позволяет реализовать одну из схем без перекрещивания проводов. Такие клеммники называются «борно», на них выводится до 6 фазных обмоток. На двигатель они крепятся сверху или сбоку.
Важно: если двигатель предназначен для работы в сети 220/127 вольт, то обмотки можно подключить к однофазной сети «звездой». При подключении «треугольником» обмотки попросту сгорят.
Соединение «треугольником»
Для получения большей мощности при подключении к бытовой сети схема «треугольник» более предпочтительна. В этом случае можно добиться получения 70% мощности от номинальной. Для этого концы обмоток последовательно соединяются с началом следующих:
- конец обмотки фазы «А» с началом обмотки «В»;
- конец «В» - с началом «С»;
- конец «С» - с началом «А».
Соединения двух пар обмоток подключаются к проводам сети напрямую, а третьей – через рабочий конденсатор, подключенный к одному из двух контактов питания.
Запуск двигателя, подключенного таким образом, производится через рабочий конденсатор. Однако при наличии нагрузки на двигатель он не сможет запуститься или будет крайне медленно набирать обороты. Поэтому необходимо использование дополнительных пусковых конденсаторов. Они включаются в момент пуска двигателя на 2-3 секунды, пока обороты составят хотя бы 70% от номинальных. После чего конденсатор отключается.
Для использования пусковых конденсаторов удобно использовать специальную пусковую кнопку. Она имеет две пары контактов, первая остается замкнутой только в момент удержания кнопки, а вторая размыкается лишь при выключении.
Направление вращение зависит от контакта, к которому подключена третья обмотка (подключаемая через конденсатор). Поэтому для управления вращением можно подключить ее через двухпозиционный переключатель, соединенный с одной и другой обмотками. Таким образом двигатель будет вращаться в разные стороны при переключении тумблера переключателя.
Подключение «звездой»
По причине больших потерь мощности данная схема стоит применять лишь при включении в однофазную сеть двигателя с рабочим напряжением 220/127 вольт. Бывают случаи, когда обмотки двигателя 380/220 вольт изначально подключены по схеме «звезда» и изменить схему невозможно.
Подключение обмоток «звездой» означает соединение концов трех обмоток в одну точку, а к началу каждой подводится питание от одной из трех фаз. В однофазной сети подключение происходит как в случае «треугольника» – две обмотки к «фазе» и «нолю» напрямую, а третью через конденсатор к одному из двух проводов.
Подбор рабочих конденсаторов
На емкость конденсаторов, обеспечивающих питание третьей обмотки, влияет схема подключения, мощность двигателя и другие параметры.
Требуемую емкость можно рассчитать по формулам:
Ср=2800*I/U (соединение «звездой»)
Ср=4800*I/U (соединение «треугольником»)
где Ср – емкость рабочего конденсатора, мкФ; I – ток, А; U -напряжение, В.
Тока рассчитывается по формуле:
I=P(1.73*U*n*cosф,
где Р – мощность двигателя, кВт; n – КПД; cosф – коэффициент мощности. Эти данные указаны в паспорте двигателя, их значения равны примерно 0,8-0,9.
На практике можно упростить расчеты, определив требуемую емкость рабочего конденсатора как 7 мкФ на 100 Вт мощности двигателя.
В ходе испытаний двигателя можно проверить правильность расчетов емкости рабочих конденсаторов. Если наблюдается перегрев двигателя, емкость завышена. При недостаточной емкости будет наблюдаться сильное падение мощности двигателя. Лучше начать подбор емкости рабочего конденсатора с небольшого значения, постепенно наращивая ее до оптимальной. Это можно сделать путем подключения параллельных конденсаторов или замены конденсатора на более емкий. Лучше осуществлять подбор, измеряя токи обмоток при работе двигателя. При идеальном подборе конденсатора ток обмотки, подключенной через рабочий конденсатор, должен совпадать с током, потребляемым обмотками, подключенными к «фазе» и «нолю».
Подбор пусковых конденсаторов
Емкость пускового конденсатора (блока конденсаторов) зависит от требуемого для запуска пускового момента.
Важно: пусковая емкость – не является емкостью пускового конденсатора. Это сумма емкостей рабочего и пускового конденсаторов.
Если двигатель запускается «вхолостую» (без нагрузки), пусковая емкость может быть равна рабочей (пусковой конденсатор не устанавливается). Это удешевляет и упрощает схему подключения. Для этого может специально организовываться система отключения нагрузки. Для чего устанавливается прижимной ролик или механизм, ослабляющий натяжение ремня ременной передачи.
Если пуск без нагрузки невозможен, необходима повышенная мощность пускового конденсатора. Его емкость в 2-3 раза больше рабочего. Например, если емкость рабочего конденсатора 50 мкФ, необходим пусковой конденсатор емкостью 50-100 мкФ. Это даст пусковую емкость 100-150 мкФ.
Пусковой конденсатор работает лишь несколько секунд при запуске двигателя, поэтому для этой цели допускается использовать дешевые электролитические конденсаторы.
При подборе рабочего и пускового конденсаторов лучше использовать несколько конденсаторов малой емкости чем один большой. Это позволит легче подбирать необходимую емкость, подключая и отключая конденсаторы. Соединяются конденсаторы параллельно, а их суммарная емкость равна сумме емкостей каждого.