Схема нереверсивного пуска асинхронного двигателя

Что необходимо для подключения трёхфазного двигателя на 220 В

Интересно, что при наличии множества различных магнитных пускателей, найденных мною в гараже, обнаружилась неожиданная проблема. Она заключалась в отсутствии нормальных пусковых кнопок – под рукой оказались лишь довольно старые образцы. Но, обо всём по порядку.

Для работы потребуется:

1. Непосредственно сам электромотор.
2. Два конденсатора (пусковой и рабочий).
3. Магнитный пускатель соответствующего номинала.
4. Второй пускатель для подачи питания на один из конденсаторов (при наличии кнопочного поста более нового образца с двумя постоянно разомкнутыми контактами он был бы не нужен).
5. Провода соответствующего сечения.
6. Кнопочный пост на 2 точки управления.
7. Плоскогубцы, отвёртки, ключи.

Подготовив всё необходимое, приступаем к работе.

Как переделать электродвигатель с 380 на 220

Электродвигатель переключается с одного вида напряжения на другой при помощи специальных подключений обмоток. Для 380-ти вольт – это положение «звезда», а для 220-ти вольт применяется «треугольник». На практике, схема переключения «звезда-треугольник» осуществляются с помощью специальных колодок подключения, установленных на двигателе. Колодка имеет шесть выводов, соединенных перемычками в определенном порядке.

При отсутствии в двигателе колодок и наличии шести выводов, провода собираются в пучки, по три вывода в каждом. Один пучок содержит в себе начало обмотки, а другой пучок является концом обмотки, то есть обмотки последовательно соединяются между собой.

Таким образом, вопрос, как переделать трехфазный двигатель для подключения в однофазную сеть, технически вполне решаемый. Однако, применяемые в цепи конденсаторы, вовсе не способствуют нормальной работе электродвигателя. Конечно, электродвигатель будет работать, но его максимальная мощность будет составлять всего 70% от номинальной.

Пусковой момент находится в прямой зависимости от величины пусковой емкости конденсатора. Постоянно изменяющаяся нагрузка вызывает определенные сложности при подборе оптимальной емкости. Применение трехфазного двигателя в однофазной сети является вынужденной мерой, хотя во многих ситуациях, это единственный выход.

Строение асинхронного двигателя

Для того, чтобы разобраться в теории работы двигателя, нам надо рассмотреть из чего же он состоит.

1. Крышка клеммной коробки.
2. Клеммная коробка.
3. Стяжные болты корпуса.
4. Вал ротора.
5. Передняя крышка корпуса.
6. Опорная плита корпуса.
7. Корпус с ребрами охлаждения.
8. Информационная табличка завода-изготовителя («шильдик»).
9. Задняя крышка корпуса.
10. Дополнительный вентилятор охлаждения двигателя («вертушка»). «Вертушка» устанавливается не на все двигатели. Если предполагаемое место работы обеспечивает хорошее воздушное охлаждение, то потребности в дополнительном обдуве не требуются.

На самом же деле асинхронный двигатель состоит из трех частей (слева-направо): ротора, статора и корпуса, но главными частями считаются именно ротор и статор, о которых мы с вами и поговорим.

Контакторы и пускатели — в чем разница

И контакторы и пускатели предназначены для замыкания/размыкания контактов в электрических цепях, обычно — силовых. Оба устройства собраны на основе электромагнита, работать могут в цепях постоянного и переменного тока разной мощности — от 10 В до 440 В постоянного тока и до 600 В переменного. Имеют:

• некоторое количество рабочих (силовых) контактов, через которые подается напряжение на подключаемую нагрузку;
• некоторое количество вспомогательных контактов — для организации сигнальных цепей.

Так в чем разница? Чем отличаются контакторы и пускатели. В первую очередь они отличаются степенью защиты. Контакторы имеют мощные дугогасительные камеры. Отсюда следуют два других отличия: из-за наличия дугогасителей контакторы имеют большой размер и вес, а также используются в цепях с большими токами. На малые токи — до 10 А — выпускают исключительно пускатели. Они, кстати, на большие токи не выпускаются.

Внешний вид не всегда так сильно отличается, но бывает и так

Есть еще одна конструктивная особенность: пускатели выпускаются в пластиковом корпусе, у них наружу выведены только контактные площадки. Контакторы, в большинстве случаев, корпуса не имеют, потому должны устанавливаться в защитных корпусах или боксах, которые защитят от случайного прикосновения к токоведущим частям, а также от дождя и пыли.

Кроме того, есть некоторое отличие в назначении. Пускатели предназначены для запуска асинхронных трехфазных двигателей. Потому они имеют три пары силовых контактов — для подключения трех фаз, и одну вспомогательную, через которую продолжает поступать питание для работы двигателя после того, как кнопка «пуск» отпущена. Но так как подобный алгоритм работы подходит для многих устройств, то подключают через них самые разнообразные устройства — цепи освещения, различные устройства и приборы.

Видимо потому что «начинка» и функции обоих устройств почти не отличаются, во многих прайсах пускатели называются «малогабаритными контакторами».

Асинхронный или коллекторный: как отличить

Вообще, отличить тип двигателя можно по табличке — шильдику — на которой написаны его данные и тип. Но это только в том случае, если его не ремонтировали. Ведь под кожухом может быть что угодно. Так что если вы не уверены, лучше определить тип самостоятельно.

Так выглядит новый однофазный конденсаторный двигатель

Как устроены коллекторные движки

Отличить асинхронный и коллекторный двигатели можно по строению. У коллекторных обязательно есть щетки. Они расположены возле коллектора. Еще обязательный атрибут движка этого типа — наличие медного барабана, разделенного на секции.

Такие двигатели выпускаются только однофазные, они часто устанавливаются в бытовой технике, так как позволяют получить большое число оборотов на старте и после разгона. Также они удобны тем, что легко позволяют менять направление вращения — необходимо только поменять полярность. Несложно также организовать изменение скорости вращения — изменением амплитуды питающего напряжения или угла его отсечки. Потому и используются подобные двигатели в большей части бытовой и строительной техники.

Строение коллекторного двигателя

Недостатки коллекторных двигателей — высокая шумность работы на больших оборотах. Вспомните дрель, болгарку, пылесос, стиральную машину и т.д.. Шум при их работе стоит приличный. На малых оборотах коллекторные двигатели не так шумят (стиральная машина), но не все инструменты работают в таком режиме.

Второй неприятный момент — наличие щеток и постоянного трения приводит к необходимости регулярного технического обслуживания. Если токосъемник не чистить, загрязнение графитом (от стирающихся щеток) может привести к тому, что соседние секции в барабане соединятся, мотор попросту перестанет работать.

Асинхронные

Асинхронный двигатель имеет статор и ротор, может быть одно и трёхфазным. В данной статье рассматриваем подключение однофазных двигателей, потому речь пойдет только о них.

Асинхронные двигатели отличаются невысоким уровнем шумов при работе, потому устанавливаются в технике, шум работы которой критичен. Это кондиционеры, сплит-системы, холодильники.

Строение асинхронного двигателя

Есть два типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Вся разница состоит в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это необходимо, так как после разгона она только снижает КПД.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная — смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Более точно определить бифилярный или конденсаторный двигатель перед вами, можно при помощи измерений сопротивления обмоток. Если сопротивление вспомогательной обмотки больше в два раза (разница может быть еще более значительная), скорее всего, это бифилярный двигатель и эта вспомогательная обмотка пусковая, а значит, в схеме должен присутствовать выключатель или пусковое реле. В конденсаторных двигателях обе обмотки постоянно находятся в работе и подключение однофазного двигателя возможно через обычную кнопку, тумблер, автомат.

Приступаем к коммутации второго магнитного пускателя

Здесь стоит объяснить, для чего он нужен. Дело в том, что более мощный конденсатор ёмкостью 50 мкФ необходим только в момент запуска электродвигателя, после чего он должен отключиться. Если же оба конденсатора будут работать постоянно, это приведёт к неизбежному нагреву двигателя и его быстрому выходу из строя. Однако он нужен лишь при условии, что сам электромотор достаточно мощный – более 1 кВт. Именно такой и был установлен у меня в гараже (1,5 кВт). Здесь же мощность 0,25 кВт. Подобный двигатель можно запустить без второго конденсатора. Однако, моей целью было показать подключение электромотора большой мощности, а значит, схему коммутации пускового конденсатора показать необходимо.

Пусковой конденсатор ёмкостью 50 мкФ был найден в гараже совершенно новым, как и рабочий – на 20 мкФ

Как определиться с типом двигателя

Если двигатель новый, то особых проблем не будет, поскольку на его табличке указан тип двигателя и другие данные. Если двигатель подвергался ремонту, то определение его типа связано с некоторыми трудностями: табличку могли просто потерять или повредить ее механически. Поэтому в таких случаях лучше знать, как самостоятельно определить тип двигателя.

Коллекторные двигатели

Коллекторный двигатель

Определить, двигатель коллекторный или асинхронный, совсем несложно, поскольку они имеют разное строение. Характерное отличие коллекторного двигателя – это наличие щеток, которые находятся неподвижно, а также коллектора, который вращается и представляет набор медных пластин. К этим пластинам прижимаются щетки, передающие электрический ток на обмотку якоря двигателя.

Достоинство таких двигателей заключается в том, что они быстро разгоняются и позволяют получить большие обороты. К тому же, поменяв полярность, допустимо сменить направление вращения устройства. Не менее важным можно считать тот фактор, что можно легко организовать контроль частоты вращения двигателя, с его регулировкой в широких пределах.

К существенному минусу коллекторных двигателей следует отнести их повышенную шумность в работе, особенно на повышенных оборотах. Что касается небольших оборотов, то работу этих двигателей можно считать вполне приемлемой. Следует учитывать также тот факт, что трение щеток и коллектора приводят к тому, что изнашиваются, как щетки, так и коллектор. В результате приходится менять щетки или протачивать коллектор. Если не осуществлять постоянного контроля за состоянием щеток и коллектора, то имеется высокая вероятность того, что устройство придется ремонтировать.

Асинхронные двигатели

Строение асинхронного двигателя

Конструкция асинхронного двигателя несколько отличается от конструкции коллекторного двигателя несмотря на то, что у него также имеется статор и ротор (якорь), при этом асинхронные двигатели могут быть, как однофазными, так и трехфазными. Как правило, бытовые электроприборы оснащаются однофазными асинхронными двигателями.

Достоинство асинхронных двигателей заключается в том, что они более бесшумные, поэтому их устанавливают в бытовых приборах, работа которых связана с критическими уровнями шумов при длительной работе.

Различают два типа асинхронных двигателей – конденсаторные и с пусковой обмоткой (бифилярные). Пусковая обмотка необходима лишь для запуска двигателя, после чего она отключается и в работе двигателя никакого участия не принимает.

Конденсаторные двигатели отличаются тем, что дополнительная конденсаторная обмотка работает постоянно. Эта обмотка смещается по отношению к рабочей обмотке на 90 градусов. Благодаря такому построению, возможно менять направление вращения двигателя. Наличие конденсатора на двигателе свидетельствует о том, что это конденсаторный двигатель.

Если измерить сопротивление пусковой и рабочей обмоток, то можно легко определить тип асинхронного двигателя. Как правило, пусковая обмотка выполняется более тонким проводом и ее сопротивление больше в несколько раз, по сравнению с рабочей обмоткой. Нормальная работа таких двигателей обеспечивается за счет специального включающего устройства. Конденсаторные двигатели запускаются обычным выключателем, тумблером или кнопкой.

Две схемы подключения трёхфазного двигателя

• Звезда. Концы обмоток соединяются промеж собой, и подключаются к «нулю», а начала их присоединяются к трём фазам питающей электросети. Схематично в плане такое подключение выглядит как звезда с тремя лучами.
• Треугольник. Все обмотки объединяются между собой по кругу: конец одной присоединяется к началу следующей. Каждое из таких соединений подключается к питающей фазе. Нулевого выхода при подобном варианте подключения не предусматривается.

Подключение двигателя должно производиться чётко по схеме, очень важно не перепутать концы и начала обмоток. Все они должны работать одинаково, когда ток по ним двигается в одном направлении

Если же у одной любой обмотки выход и вход при подключении перепутаются, то создаваемое ей электромагнитное поле будет иметь обратное направление, чем у двух оставшихся. Мотор потеряет треть своей установленной мощности, будет постоянно перегреваться. Как результат – повышенный износ и скорый выход из строя.

Подключение трехфазного двигателя к сети 220В

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети так же возможно, как и включение его в трехфазную сеть. Разница будет лишь в способе подключения и в выдаваемой мотором рабочей мощности. Она не сможет превышать 50% от максимального значения, достигаемого при питании от сети 380 Вольт, если соединить обмотки звездой. При подключении методом треугольника можно развить 70% от максимально возможной мощности. Поэтому, если питание подается от сети 220В, имеет смысл подключать электродвигатель только вторым способом.

Схема подсоединения мотора 380 на 220

При питании от 380 на каждую намотку приходится одна фаза. Но при подключении к 220 Вольт к двум обмоткам подключается фазный и нулевой провод, третья остается свободной. Для компенсации отсутствия третьей фазы запуск электродвигателя происходит через конденсатор.

Если запускается в ход маломощный мотор (не более 1500 Вт) без начальной нагрузки, то подключать можно лишь через рабочий конденсатор. От него идут два провода. Первый нужно соединить с нулем, а второй – с 3-ей вершиной треугольника.

При запуске мощного асинхронного двигателя (от 1500 Вт) или при пуске маломощного, но с начальной нагрузкой, подсоединяют его к 220В через рабочий и пусковой конденсаторы. Последний подключается параллельно первому. Он необходим для увеличения пускового момента, поэтому его включение происходит только в момент запуска мотора в ход.

Пусковой конденсатор включают в схему через кнопку, а подача питания в 220В происходит путем перевода специального тумблера в положение «включено», отключение – в состояние «выключено». Вместо тумблера можно воспользоваться кнопкой с двумя позициями. Тогда запуск будет следующим:

• Питание подается через тумблер или специальную кнопку;
• Нажимается кнопка пускового конденсатора;
• Она удерживается до тех пор, пока электродвигатель не разгонится;
• Кнопка пуска отпускается, отчего ее пружины размыкают цепочку конденсатора.

При включении электродвигателя в сеть 220 Вольт с реверсом для изменения направления вращения вала понадобится еще один тумблер. При смене положения один из выводов рабочего конденсатора будет соединяться то с фазой, то с нулем.

На рисунке выше предусмотрена схема подсоединения двигателя 380 к сети 220 с реверсом с пусковой кнопкой. Она актуальна, если мотор не набирает обороты с отсутствием пускового накопителя (он на рисунке находится справа).

Подбор конденсаторов

Емкость конденсаторов для подключения к 220В необходимо подбирать. В случае с рабочим накопителем это просто. Расчет его емкости происходит по формулам:

• Соединение треугольником: Ср=4800*I/U.
• Соединение звездой: Ср=2800*I/U.

Подбор пускового накопителя происходит опытным путем (смотрите видео). Обычно его емкость (Сп) больше в 2-3 раза по сравнению с Ср. Например: есть мотор с током в обмотках 2 ампера. При подсоединении намоток треугольником в сеть 220 Ср будет равен 25 мкФ. Тогда Сп будет варьироваться в диапазоне 50-75 мкФ. Но таких накопителей не найти в магазинах. Поэтому придется купит несколько с номинальной емкостью и соединить их параллельно. 25 мкФ можно получить из 2 по 10 мкФ и 1 по 5.

Если Сп будет меньше требуемого значения, то намотки статора будут перегреваться. Возможно даже плавление изоляционной оболочки. Если Сп будет больше требуемого, то нельзя будет развить достаточную мощность. Поэтому подбор начинайте с минимальной емкости (в примере это 50 мкФ), а затем ищите оптимальное значение путем добавления накопителей номинальной емкости.

Для запитывания двигателя от 220В подойдут накопители от 300В следующих типов:

• МБГЧ,
• МБПГ,
• МБГО,
• БГТ.

Вы можете узнать все характеристики накопителя (емкость, тип, рабочее напряжение), взглянув на его корпус.

Теперь вы сможете пользоваться трехфазным асинхронным электродвигателем, включая его к сети 220В или 380В в зависимости от того, какая линия проходит рядом. Чтобы лучше понять принцип подсоединения обмоток и фаз с их началами и концами, посмотрите видео.

Подключение трехфазного двигателя через ручной пускатель

Ручной пускатель, или мотор-автомат – более совершенное устройство. На нём есть кнопки “Пуск” и “Стоп”, либо ручка “Вкл-Выкл”. Его плюс – он специально разработан для пуска и защиты двигателя. Пуск по-прежнему ручной, а вот ток срабатывания можно регулировать в некоторых пределах.

4. Подключение двигателя через ручной пускатель. ПРАКТИЧЕСКАЯ СХЕМА

Поскольку у двигателей обычно большой пусковой ток, то у автоматов защиты двигателей (мотор-автоматов), как правило, характеристика тепловой защиты типа D. Т.е. он выдерживает кратковременные (пусковые) перегрузки примерно в 10 раз больше от номинала.

Ручной пускатель двигателя с дополнительным контрольным контактом.

Вот что у него на боковой стенке:

Автомат защиты двигателя – характеристики на боковой стенке

Ток уставки (тепловой) – от 17 до 23 А, устанавливается вручную. Ток отсечки (срабатывание при КЗ) – 297 А.

В принципе, ручной пускатель и мотор-автомат – это одно и то же устройство. Но пускателем, показанным на фото, можно коммутировать питание двигателя. А мотор-автомат постоянно подает питание (три фазы) на контактор, который, в свою очередь, коммутирует питание двигателя. Короче, разница – в схеме подключения.

Плюс схемы – можно регулировать уставку теплового тока. Минус – тот же, что и в предыдущей схеме, нет дистанционного включения.

Реверс

Для изменения направления вращения ротора нужно переключить ёмкостную цепь на другой провод или клемму коробки электродвигателя. На одну клемму подаётся фаза, на другую ноль, включение конденсаторной группы производим к третьей. Теперь при подключении второго провода конденсатора к фазе мотор крутится в одну сторону, к нулю — в другую.

Этого достаточно, чтобы разобраться в том как подключить трёхфазный двигатель на 220, но если всё получилось и вроде работает правильно крутит, не греется, не горит окончательно убедиться в правильности собранной схемы поможет нехитрая и в этом случае необязательная проверка. Во время работы с постоянной, одинаковой нагрузкой с помощью токоизмерительных клещей померьте токи в фазном, нулевом и конденсаторном проводах. В идеале они должны быть равны между собою, если и есть небольшие различия (процентов 30), то это не идеал, но всё-таки хорошо.

А исправляется различие токов просто — путём изменения ёмкости рабочего конденсатора. Нужно не делать резких движений и не сжечь обмотку, установив слишком большую ёмкость рабочего конденсатора.

Схемы подключения

А сейчас давайте же рассмотрим ключевые схемы, по которым осуществляется присоединение асинхронного двигателя к сети питания с помощью конденсатора. Их существует сразу несколько, каждая обладает своими функциональными особенностями. 

Перед тем, как выбрать конкретную схему, необходимо знать, к какому именно типу относится ваш силовой агрегат. Всего их существует 2 разновидности: конденсаторного типа и бифилярного. Особенность последнего – пусковая обмотка, которая работает только до момента разгона двигателя. Далее она отключается при помощи специального прибора – центробежного выключателя или же реле пускозащитного действия. Последний элемент вы наверняка встречали в конструкциях холодильников. Это необходимая мера, чтобы после достижения требуемого уровня разгона не было снижения коэффициента полезного действия. 

Когда осуществляется подключение однофазного конденсаторного мотора, стоит учитывать 3 возможных варианта схем. Полное отсутствие конденсатора является причиной шумов в двигателе и малой эффективностью – мотор просто не запускается. 

Итак, применяя данный электрокомпонент, вы можете реализовать одну из трех схем:

с конденсатором пускового типа. В таком случае агрегат легко и просто запускается, но, в процессе работы выдают мощность, не соответствующую уровню номинальной, на порядок ниже;

Схема с пусковым конденсатором

запуск с помощью конденсатора в цепи подсоединения рабочих катушек. Здесь уже будет результат, противоположный первому – посредственные пусковые показатели, вместе с высокими рабочими характеристиками. Исходя из этого, первый вариант реализации используется в ситуациях, когда запустить необходимо оборудование с тяжелым пуском. Рабочий же конденсатор имеет место в системах, где на первом месте – параметры эффективности и рабочий процесс;

Схема с рабочим конденсатором

подключение при помощи обеих конденсаторов. Данный вариант является «золотой серединой» между двумя ранее описанными способами, благодаря чему и применяется чаще всего. Схема подразумевает наличие кнопки ПНВС (пускатель ручной нажимной), которая обеспечит подключение конденсатора только на момент запуска, до тех пор, пока мотор не выйдет на необходимые обороты. Далее во включенном состоянии остается всего две обмотки, при этом вспомогательная соединяется посредством конденсатора. 

Схема с пусковым и рабочим конденсаторами

Подключение трехфазного мотора 

Для сравнения давайте рассмотрим особенности подключения силовых агрегатов трехфазного типа. В этом случае, рабочее напряжение в 220 вольт рационально распределяется между двумя обмотками, соединенными последовательным способом. Каждая из них подходит для такого напряжения. Исходя из этого, можно утверждать, что в результате теряется мощность, снижается вдвое. Это обусловливает возможность управления только маломощными электродвигателями. 

Достичь максимальной мощности агрегата, рассчитанного на 380В в сети на 220, можно посредством «Треугольного» соединения. Это обеспечит минимальные потери в плане мощности и оставит на прежнем уровне количество вращений ротора двигателя. В схеме каждая намотка применяется со своими показателями рабочего напряжения, что и обусловливает стабильную мощность. 

Схема включения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Но, в процессе подсоединения не нужно забывать, что электрические двигатели имеют на порядок большую эффективность чем аналогичные на 220В и с одной фазой. Именно поэтому, при наличии ввода на 380В, необходимо подключать именно к нему, ведь он обеспечит стабильную, надежную и экономичную эксплуатацию. Чтобы запустить мотор не придется прибегать к стартерам и дополнительным обмоткам, что обусловливается тем, что магнитное поле вырабатывается статором сразу же после присоединения к трехфазной сети питания. 

Использование частотного преобразователя

В настоящее время достаточно активно все стали применять частотные преобразователи для управления частотой вращения (оборотами) электродвигателя.

Это позволяет не только экономить электроэнергию (например, при использовании частотного регулирования насосов для подачи воды), но и управлять подачей насосов объёмного типа, превращая их в дозировочные (любые насосы объёмного принципа действия).

— регулировка частоты, без доработки электродвигателя, возможна в пределах регулировки частоты +/- 30% от рабочей (50 Гц), — при увеличении частоты вращения более 65 Гц требуется замена подшипников на усиленные (сейчас с помощью ЧП возможно поднять частоту тока до 400 Гц, обычные подшипники просто разваливаются на таких скоростях), — при уменьшении частоты вращения встроенный вентилятор электродвигателя начинает работать неэффективно, что приводит к перегреву обмоток.

Из-за того, что не обращают внимания при проектировании установок на такие «мелочи», очень часто электродвигатели выходят из строя.

Для работы на низкой частоте ОБЯЗАТЕЛЬНО требуется установка дополнительного вентилятора принудительного охлаждения электродвигателя.

Вместо крышки вентилятора устанавливается вентилятор принудительного охлаждения (см. фото). В этом случае, даже при снижении оборотов вала основного двигателя, дополнительный вентилятор обеспечит надёжное охлаждение электродвигателя.

Мы имеем большой опыт модернизации электродвигателей для работы на низкой частоте. На фото можно видеть винтовые насосы с дополнительными вентиляторами на электродвигателях.

Данные насосы используются в качестве дозирующих насосов на пищевом производстве.

Надеемся, что данная статья поможет вам правильно подключить электродвигатель к сети самостоятельно (ну или хотя бы понять, что перед вами не электрик, а «специалист широкого профиля»).

Работа такого двигателя в однофазной сети

Для правильного понимания поставленной задачи нужно четко представлять, по какому принципу работают трехфазные электродвигатели. Имея три обмотки, смещенные на 120°, они находятся в идеальных условиях: магнитное поле равномерно вращается по окружности, создавая движущую силу без каких-либо рывков и пульсаций. После подачи в схему напряжения, появляется пусковой момент, и ротор начинает раскручиваться до рабочих оборотов.

Работа трехфазного двигателя

Трехфазный ток можно представить как три однофазные схемы, также смещенные друг относительно друга на 120°. Понятно, почему двигатель будет работать без рывков: при повороте ротора на каждую треть, он «подхватывается» следующей фазой, которая «провожает» его еще на треть оборота. И как результат получается полный оборот.

Но вот возникла необходимость включения такого аппарата на одной фазе. Если просто взять, и на любые две обмотки подать такое напряжение, то ничего не произойдет. В одной из катушек статора будет пульсирующее магнитное поле, никак не влияющее ни на что больше. Пускового момента нет, крутящего тоже – двигатель будет только нагреваться. Но теперь, зная принцип работы таких машин, несложно понять, что нужно. Необходимо задействовать все три обмотки, при этом должно быть смещение по фазам.

Подключение такого типа двигателя к однофазной сети производится по самой распространенной схеме – с пусковым конденсатором. Такой метод позволяет задействовать все три обмотки, а также создать необходимый сдвиг по фазам.

Обмотки электродвигателя можно включить по двум основным схемам: звезда и треугольник. В зависимости от этого различается и подключение конденсатора.

Можно было бы обойтись и одним конденсатором, но чаще всего электродвигатели имеют какую-то нагрузку, а значит, чтобы их запустить, нужна будет дополнительная емкость. Поэтому в цепь нужно кратковременно включить дополнительный емкостной элемент – пусковой конденсатор.

Применение реверсивного пускателя

Такой элемент управления электрической цепью, как реверсивный пускатель достаточно часто встречается в современном оборудовании, где предусмотрена функциональная возможность менять направление вращения ротора электромотора. Для промышленного применения выпускаются пускатели как для использования электрических двигателей с реверсом, так и для прямого их подключения. Все они используются для коммутации силовых агрегатов и подачи напряжения на электромотор. Только возможности реверсивного варианта дополнены функцией запуска мотора для работы в разных направлениях.

От обычных контакторов магнитный пускатель отличается тем, что обеспечивает защиту оборудования при режиме работы, предусматривающем частые запуски и остановки электроустановки. Такие устройства нередко включаются в схемы реверсивной работы электромотора при удаленном управлении системами вентиляции и кондиционирования, башенными кранами, насосными станциями, сверлильными и токарными станками, лифтами и многими другими промышленными и бытовыми механизмами.

В конструкцию типового магнитного пускателя входят следующие основные компоненты:

• электромагнитный блок движущимся якорем и катушкой;
• магнитный провод нормально разомкнутого типа;
• силовые контакты, предназначенные для замыкания/размыкания фаз электромотора при его включении и выключении (в реверсивных моделях они обычно находятся со стороны якорной обмотки и в верхней части устройства);
• коммутационные блоковые контакты для управляющей электроцепи;
• возвратный механизм для перевода пускателя в исходное положение, оснащенный пружиной (якорь под действием пружины вытягивается из катушки и размыкает контакты).

Процесс подключения магнитного пускателя как прямого, так и реверсивного типа достаточно простой, поэтому с данной работой вполне справится человек, имеющий базовые познания в электротехнике. Особых специализированных навыков и глубоких познаний в радиоэлектронике здесь не требуется. По сравнению с обычными пусковыми устройствами, пускатели с реверсом имеют дополнительную управляющую цепь, а также некоторые особенности подсоединения силовой части. Схема уже содержит встроенную защиту от токов короткого замыкания через нормально замкнутые контакты на каждом из пусковых блоков.

Включение реверсивного магнитного пускателя в работу можно разделить на несколько этапов:

• после активации основного выключателя подается напряжения на два блока силовых контактов, обеспечивающих вращение электромотора вправо или влево;
• при нажатии кнопки на первом пусковом блоке подается управляющий ток на одну катушку пускателя, в результате чего внутри нее замыкаются нормально разомкнутые контакты, а в другой катушке наоборот размыкаются нормально замкнутые контакты;
• напряжение поступает на силовые контакты электромотора и ротор начинает вращаться;
• при необходимости, изменение направления вращения вала электрического мотора осуществляется посредством второго пускового блока, меняющего положение фаз (переключение на него происходит после отключения обмотки двигателя и полной остановки вращательного движения ротора);
• нажатие кнопки на втором пусковом блоке активирует вторую пусковую обмотку, меняющую порядок включения силовых контактов и вызывающую реверсивное движение вала электромотора до тех пор, пока контакты управления обмоткой не будут снова разомкнуты.

В представленной вашему вниманию схеме защитный автомат обозначается как SF1, стоповая кнопка – SB1, первая пусковая кнопка – SB2, вторая кнопка пуска – SB3, прямой и реверсивный пусковые блоки – КМ1 и КМ2 соответственно.

Подбираем конденсатор

В цепи переменного тока — а это как раз наш случай — не стоит пользоваться полярными, имеющими плюсовой и минусовой контакты (анод и катод) конденсаторами. Но при необходимости эту проблему обойти можно путём использования диодного моста или двух полярных конденсаторов, объединённых в один соединением одноимённых контактов, но тут опять лучше позвать опытного электрика.

Существует формула потребной ёмкости рабочего конденсатора, но рассчитав по ней, равно потребуется проверять работу устройства на практике. Если есть какие-то конденсаторы лучше сразу перейти к методу вдумчивого подбора, но именно вдумчивого, а не совсем бездумного. Конденсаторы должны быть неполярными, обладать одинаковым рабочим напряжением никак не менее 300 В, но лучше 400 В и выше.

Рабочее напряжение конденсаторов должно быть ОДИНАКОВЫМ, иначе тот, где оно меньше, выйдет из строя.

Начните со значения 30 микрофарад (μF) на 1 киловатт паспортной мощности мотора при соединении обмоток статора звездой, при треугольнике можно пробовать с 50−70 μF. Электродвигатель на холостом ходу (без нагрузки) должен запуститься и набрать обороты не особо нагреваясь, продолжительная работа на холостом ходу нежелательна, двигатель может сгореть. Если холостой запуск происходит нормально, без перегрева и запаха гари, то рабочий конденсатор подобран, на нём и будет работать, подключайте нагрузку и продолжайте испытания уже в рабочем состоянии.

А если подключение электродвигателя 380 В на 220 В через конденсатор происходит сразу под серьёзной нагрузкой? Тут потребуется стартовый конденсатор, его ёмкость нужно начинать подбирать со значений в полтора раза больше, чем рабочий. Пример: рабочий 60 μF, тогда стартовый первоначально ставим на 90 μFи, если нормального запуска нет, то добавляем ёмкость пусковой цепи конденсаторов (примерная ёмкость пусковой цепи составляет до трёх рабочей, в нашем примере до 180 μF). После выхода на рабочие обороты пусковые конденсаторы выключаются, остаётся только рабочий. Цепи рабочего и пускового конденсаторов параллельны, в каждую можно поставить отдельный выключатель.

В бытовой сети не нужно использовать устройства мощностью более 3 квт — сработает защита или сгорит проводка.

Схема сдвига фаз токов конденсаторами и дросселем: что мне не понравилось

Это третья обещанная в заголовке конструкция, которую я реализовал два десятка лет назад, проверил в работе, а потом забросил. Она позволяет использовать до 90% трехфазной мощности двигателя, но обладает недостатками. О них позже.

Собирал я преобразователь трехфазного напряжения на мощность 1 киловатт.

В его состав входят:

• дроссель с индуктивным сопротивлением на 140 Ом;
• конденсаторная батарея на 80 и 40 микрофарад;
• регулируемый реостат на 140 Ом с мощностью 1000 ватт.

Одна фаза работает обычным способом. Вторая с конденсатором сдвигает ток вперед на 90 градусов по ходу вращения электромагнитного поля, а третья с дросселем формирует его отставание на такой же угол.

В создании фазосдвигающего магнитного момента участвуют токи всех трех фаз статора.

Корпус дросселя пришлось собирать механической конструкцией из дерева на пружинах с резьбовой настройкой воздушного зазора для наладки его характеристик.

Конструкция реостата — это вообще «жесть». Сейчас его можно собрать из мощных сопротивлений, купленных в Китае.

Мне даже приходила мысль использовать водяной реостат.

Но я от нее отказался: уж слишком опасная конструкция. Просто намотал на асбестовой трубе толстую стальную проволоку для проведения эксперимента, положил ее на кирпичи.

Когда запустил двигатель циркулярной пилы, то он работал нормально, выдерживал приложенные нагрузки, нормально распиливал довольно толстые колодки.

Все бы хорошо, но счетчик намотал двойную норму: этот преобразователь берет такую же мощность на себя, как и двигатель. Дроссель и проволока неплохо нагрелись.

Из-за высокого потребления электроэнергии, низкой безопасности, сложной конструкции я не рекомендую такой преобразователь.