Способы подключения электродвигателей через конденсатор

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Схема подключения двигателя через конденсатор

Есть 2 типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Их различие 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 нужно потому, что после разгона она снижает КПД.

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

Схема подключения однофазного двигателя через конденсатор

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть несколько вариантов схем подключения. Без конденсаторов электромотор гудит, но не запускается.

• 1 схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже.
• 3 схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском, а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.
• 2 схема — подключения однофазного двигателя — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и используется чаще всего. Она на втором рисунке. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Схема подключения трёхфазного двигателя через конденсатор

Здесь напряжение 220 вольт распределяется на 2 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 380 В в сети 220 В можно достичь используя соединение типа треугольник. Кроме минимальных потерь по мощности, неизменным остается и число оборотов двигателя. Здесь каждая обмотка используется на свое рабочее напряжение, отсюда и мощность.

Важно помнить: трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на 220 В. Поэтому если есть ввод на 380 В — обязательно подключайте к нему — это обеспечит более стабильную и экономичную работу устройств. Для пуска мотора не понадобятся различные пусковики и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к сети 380 В.

Онлайн расчет емкости конденсатора мотора

Введите данные для расчёта конденсаторов — мощность двигателя и его КПД

Есть специальная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись онлайн калькулятором или рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

Рабочий конденсатор берут из расчета 0,8 мкФ на 0,1 кВт мощности двигателя;
Пусковой подбирается в 2-3 раза больше.

Конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть минимум в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 350 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting.

Пусковые конденсаторы для моторов

Эти конденсаторы 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.

При нормальной работе трехфазных асинхронных электродвигателей с конденсаторным пуском, включенных в однофазную сеть предполагается изменение (уменьшение) емкости конденсатора с увеличением частоты вращения вала. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора.

Реверс направления движения двигателя

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Такую операцию может делать двухпозиционный переключатель, на центральный контакт которого подключается вывод от конденсатора, а на два крайних вывода от «фазы» и «нуля».

Источник

Схемы подключения электродвигателя через конденсаторы

Асинхронные двигатели получили широкое применение, потому что они малошумны и легки в эксплуатации. Особенно это касается трехфазных короткозамкнутых асинхронников с их прочной конструкцией и неприхотливостью.

Основным условием для преобразования электрической энергии в механическую является факт наличия вращающегося магнитного поля. Для формирования такого поля требуется трехфазная сеть, при этом электрообмотки должны быть смещенными между собой на 120 0 . Благодаря вращающемуся полю система начнёт работать. Однако бытовая техника, как правило, используется в домах, имеющих лишь однофазную сеть 220 В.

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.

1 вариант

К обмотке асинхронника подсоединяется фазосдвигающий конденсатор. Подключение осуществляется в однофазную сеть 220 В по специальной схеме.

Здесь видно, что электрообмотка прямо подключена к линии питания 220 В, вспомогательная соединена последовательно с конденсатором и выключателем. Последний предназначен для отключения дополнительной обмотки от источника питания после запуска.

Коммутационный аппарат настроен так, чтобы оставаться закрытым и поддерживать вспомогательную обмотку в эксплуатации до тех пор, пока мотор запускается и разгоняется примерно до 80% от полной нагрузки. На такой скорости, выключатель размыкается, отключая цепь вспомогательной обмотки от источника питания. Затем мотор работает как асинхронный двигатель на основной обмотке.

2 вариант

Схема идентична конденсаторному мотору, но без выключателя. Пусковой момент составляет только 20–30% от полной нагрузки крутящего момента.

Применение этого типа однофазных двигателей, как правило, ограничивается прямым приводом таких нагрузок, как вентиляторы, воздуходувки или насосы, которые не требуют высокого пускового крутящего момента. Возможны различные модификации схем с предварительным расчетом необходимой емкости конденсатора для подсоединения к двигателю 220 В.

Стоит отметить, что обеспечение лучших характеристик нужно при изменении нагрузки мотора. Увеличение емкости ведёт к уменьшению сопротивления в цепи переменного тока. Правда замена емкости электролита несколько усложняет схему.

3 вариант

Схема подключения двух электролитов, подсоединенных параллельно к мотору, приведена ниже. При параллельном соединении общая ёмкость равна сумме емкостей всех подключенных электролитов.

C_s – это пусковой конденсатор. Величина емкостного реактивного сопротивления Х тем меньше, чем больше ёмкость электролита. Она рассчитывается по формуле:

При этом следует учитывать, что на 1 кВт приходится 0,8 мкФ рабочей емкости, а для пусковой емкости потребуется больше в 2,5 раза. Перед подключением к движку следует «прогнать» конденсатор через мультиметр. Подбирая детали нужно помнить, что пусковой кондер должен быть на напряжение 380 В.

Для управления пусковыми токами (контролем и ограничением их величины) используют преобразователь частоты. Такая схема подключения обеспечивает тихий и плавный ход электродвигателя. Принцип действия используется в насосном оборудовании, холодильных установках, воздушных компрессорах и т. д. Машины такого типа имеют более высокий КПД и производительность, чем их аналоги, работающие лишь на основной электрообмотке.

Методы подключения трёхфазного электродвигателя

Попытка приспособить некоторое оборудование встречает определённые трудности, так как трёхфазные асинхронники большей частью подключаться должны к 380 В. А в доме у всех сеть на 220 В. Но подключить трёхфазный движок к однофазной сети – это вполне выполнимая задача.

1. Включение трехфазного асинхронного мотора.

1. Подключения трехфазного движка к 220 В, с реверсом и кнопкой управления.

1. Соединение обмоток трехфазного мотора и запуск как однофазного.

1. Другие возможные способы соединений трёхфазных электродвигателей.

Заключение

Асинхронники на 220 В широко применяются в быту. Исходя из требуемой задачи, существуют различные методы подключения однофазного и трёхфазного мотора через конденсатор: для обеспечения плавного пуска либо улучшения рабочих характеристик. Всегда можно самому легко добиться нужного эффекта.

Источник

Подключение двигателя с конденсатором – советы электрика

Подключение электродвигателя 380 на 220

Большинство асинхронных двигателей, предназначенных для работы в трехфазной сети 380 В можно спокойно переделать для работы в домашнем хозяйстве, например для точильного станка или сверлильного, где напряжение сети обычно составляет 220 В. На практике чаще всего применяется схема подключения в однофазную сеть с помощью конденсаторов.

При этом стоит отметить, что при таком подключении мощность электродвигателя составит 50-60% от его номинальной мощности, но и этого зачастую будет вполне достаточно.

Для чего нам нужны конденсаторы? Если вспомнить теорию, обмотки в асинхронном двигателе имеют фазовый сдвиг в 120 градусов, благодаря чему создаётся вращающееся магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле, пересекая обмотки ротора, индуцирует в них электродвижущую силу, что приводит к возникновению электромагнитной силы, под действием которой ротор начинает вращаться.

Но это действительно только для трехфазной сети.

При подключении в однофазную сеть трехфазного двигателя вращающий момент будет создаваться только одной обмоткой и этого усилия будет недостаточно для вращения ротора. Чтобы создать сдвиг фазы относительно питающей фазы и применяют фазосдвигающие конденсаторы.

Наиболее распространенными схемами подключения трехфазного двигателя к однофазной сети являются схема «треугольник» и схема «звезда». При подключении в «треугольник» выходная мощность электродвигателя будет больше чем у «звезды», поэтому в быту обычно применяют ее.

Для того, чтобы определить по какой схеме выполнено подключение двигателя, надо снять крышку клеммника и посмотреть каким образом установлены перемычки.

В случае подключения «треугольником» все обмотки должны быть соединены последовательно, т. е. конец одной обмотки с началом следующей.

Если в клеммник выведено только 3 вывода, значит придется разбирать двигатель и находить общую точку подключения трех концов обмоток. Это соединение надо разорвать, к каждому концу припаять отдельный провод, после чего вывести их на клеммную колодку. Таким образом мы получим уже 6 проводов, которые соединим по схеме «треугольник».

После того как определились со схемой подключения, необходимо подобрать емкость конденсаторов. Емкость рабочего конденсатора можно определить по формуле С раб = 66·Р ном, где Р ном — номинальная мощность двигателя.

То есть берем на каждые 100 Вт мощности берем примерно 7 мкФ емкости рабочего конденсатора. Если конденсатора необходимой емкости нет в наличии, можно набрать из нескольких конденсаторов, подключая их в параллель.

Конденсаторы можно применять любого типа, кроме электролитических. Неплохо зарекомендовали себя конденсаторы типа МБГО, МБГП. Емкость пускового конденсатора должна быть примерно в в 2-3 раза больше, чем емкость рабочего конденсатора.

Рабочее напряжение конденсаторов должно быть в 1,5 раза больше напряжения сети.

Если двигатель после запуска начнет перегреваться, значит расчетная емкость конденсаторов завышена. Если емкости конденсаторов недостаточно, будет происходить сильное падение мощности двигателя.

При правильном подборе емкости конденсаторов ток в обмотке, подключенной через рабочий конденсатор, будет одинаков или незначительно отличаться от тока, потребляемого двумя другими обмотками.

Рекомендуют подбирать емкости, начиная с наименьшего допустимого значения, постепенно увеличивая емкость до необходимого значения.

В случае подключения маломощных двигателей, работающих первоначально без нагрузки, можно обойтись одним рабочим конденсатором.

Рис.1 Подключение с одним рабочим конденсаторомРис.2 Схема подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Сп – Пусковой конденсатор Ср — Рабочий конденсатор SB — кнопка SA — тумблер

Конденсатор пусковой включается кратковременно кнопкой без фиксации только на время, пока электродвигатель 220в разгонится до номинальных оборотов. После выхода двигателя на оптимальный режим пусковой конденсатор необходимо отключить, иначе большая суммарная емкость вызовет перекос фаз и перегрев обмоток. Реверс двигателя осуществляется переключением тумблера.

Схемы подключения однофазных электродвигателей

Вопрос как подключить однофазный электродвигатель очень часто возникает на практике из-за высокой популярности применения подобных агрегатов для решения различных бытовых задач.

Схема подключения однофазного электродвигателя достаточно проста и требует учета всего одного принципиального момента: для обеспечения его работоспособности необходимо вращающееся магнитное поле. При наличии только однофазной сети переменного тока на момент запуска электродвигателя его приходится формировать искусственно через применение соответствующих схемных решений.

• Обмотки электромотора
• Особенности формирования вращающего момента
• Конденсаторы
• Косвенное включение
• Особенности применения магнитного пускателя
• Заключение

Обмотки электромотора

Укладка обмоток в статоре однофазного электродвигателя

Конструкция любого однофазного электродвигателя предполагает использование как минимум трех катушек. Две из них являются элементов конструкции статора,включены параллельно.

Одна из них является рабочей, а вторая выполняет функции пусковой. Их клеммы выведены на корпус двигателя и используются для подключения к сети. Обмотка ротора выполнена короткозамкнутой.

К сети подключатся две из них, остальные служат для коммутации.

Визуально идентифицировать рабочую и пусковую обмотку можно по сечению провода: у первой из них оно заметно больше. Можно замерить сопротивление тестером подключением его к клеммам: у рабочей обмотки его величина будет меньше. Как правило, сопротивления обмоток будет составлять не более нескольких десятков Ом.

Особенности формирования вращающего момента

Магнитное поле, создаваемое катушками электродвигателя, имеет фазовый сдвиг на 90 градусов. Это обычно достигается через конденсатор, который последовательно включается в цепь запуска. Возможные варианты соединения показаны на рисунке ниже.

Варианты создания сдвига фаз

Пусковая катушка может работать постоянно. Допустима также схема, основанная на ее отключении после достижения номинальной частоты вращения ротора. Постоянное подключение пусковой обмотки усложняет конструкцию двигателя, но улучшает его характеристики. На особенностях подключения к сети эти различия не сказываются.

Однофазный электромотор позволяет простыми средствами изменить направление вращения вала на противоположное. Для этого производится сдвиг фазы тока, поступающего от сети и протекающего через цепи запуска, меняется на противоположный. Данная процедура реализуется простым изменением порядка включения пусковой обмотки при ее соединении с рабочей обмоткой.

Конденсаторы

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.

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.

Рис. 1. Рабочая и пусковая обмотки однофазного двигателя

А теперь несколько примеров, с которыми вы можете столкнуться:

Если у двигателя 4 вывода, то найдя концы обмоток и после замера, вы теперь легко разберетесь в этих четырех проводах, сопротивление меньше – рабочая, сопротивление больше – пусковая. Подключается все просто, на толстые провода подается 220в.

И один кончик пусковой обмотки, на один из рабочих. На какой из них разницы нет, направление вращения от этого не зависит. Так же и от того как вы вставите вилку в розетку.

Вращение, будет изменятся, от подключения пусковой обмотки, а именно – меняя концы пусковой обмотки.

Следующий пример. Это когда двигатель имеет 3 вывода. Здесь замеры будут выглядеть следующим образом, например – 10 ом, 25 ом, 15 ом. После нескольких измерений найдите кончик, от которого показания, с двумя другими, будут 15 ом и 10 ом. Это и будет, один из сетевых проводов.

Кончик, который показывает 10 ом, это тоже сетевой и третий 15 ом будет пусковым, который подключается ко второму сетевому через конденсатор. В этом примере направление вращения, вы уже не измените, какое есть такое и будет.

Здесь, чтобы поменять вращение, надо будет добираться до схемы обмотки.

Еще один пример, когда замеры могут показывать 10 ом, 10 ом, 20 ом. Это тоже одна из разновидностей обмоток. Такие, шли на некоторых моделях стиральных машин, да и не только.

В этих двигателях, рабочая и пусковая – одинаковые обмотки (по конструкции трехфазных обмоток). Здесь разницы нет, какой у вас будет рабочая, а какая пусковая обмотка. Подключение пусковой обмотки однофазного двигателя.

также осуществляется через конденсатор.

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.

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(

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.

Как подключить однофазный электродвигатель через конденсатор: пусковой, рабочий и смешанный варианты включения

В технике нередко используются двигатели асинхронного типа. Такие агрегаты отличаются простотой, хорошими характеристиками, малым уровнем шума, легкостью эксплуатации. Для того, чтобы асинхронный двигатель вращался, необходимо наличие вращающегося магнитного поля.

Такое поле легко создается при наличии трехфазной сети. В этом случае в статоре двигателя достаточно расположить три обмотки, размещенные под углом 120 градусов друг от друга и подключить к ним соответствующее напряжение. И круговое вращающееся поле начнет вращать статор.

Однако бытовые приборы обычно используются в домах, в которых чаще всего имеется только однофазная электрическая сеть. В этом случае обычно применяются однофазные двигатели асинхронного типа.

Почему применяют запуск однофазного двигателя через конденсатор?

Если на статоре двигателя поместить одну обмотку, то при протекании переменного синусоидального тока в ней образуется пульсирующее магнитное поле. Но это поле не сможет заставить ротор вращаться. Чтобы запустить двигатель надо:

• на статоре разместить дополнительную обмотку под углом около 90° относительно рабочей обмотки;
• последовательно с дополнительной обмоткой включить фазосдвигающий элемент, например, конденсатор.

В этом случае в двигателе возникнет круговое магнитное поле, а в короткозамкнутом роторе возникнут токи.

Взаимодействие токов и поля статора приведет к вращению ротора. Стоит напомнить, что для регулировки пусковых токов — контроль и ограничение их величины — используют частотный преобразователь для асинхронных двигателей.

Варианты схем включения — какой метод выбрать?

В зависимости от способа подключения конденсатора к двигателю различают такие схемы с:

• пусковым,
• рабочим,
• пусковым и рабочим конденсаторами.

Наиболее распространенной методом является схема с пусковым конденсатором.

В этом случае конденсатор и пусковая обмотка включаются только на момент старта двигателя. Это связано со свойством продолжения агрегатом своего вращения даже после отключения дополнительной обмотки. Для такого включения чаще всего используется кнопка или реле.

Поскольку пуск однофазного двигателя с конденсатором происходит довольно быстро, то дополнительная обмотка работает небольшое время.

Это позволяет для экономии выполнять ее из провода с меньшим сечением, нежели основная обмотка. Для предупреждения перегрева дополнительной обмотки в схему часто добавляют центробежный выключатель или термореле.

Эти устройства отключают её при наборе двигателем определенной скорости или при сильном нагреве.

Схема с пусковым конденсатором имеет хорошие пусковые характеристики двигателя. Но рабочие характеристики при таком включении ухудшаются.

Это связано с принципом работы асинхронного двигателя, когда вращающееся поле является не круговым, а эллиптическим. В результате этого искажения поля возрастают потери и падает КПД.

Более хорошие рабочие характеристики можно получить при использовании схемы с рабочим конденсатором.

В этой схеме конденсатор после запуска двигателя не отключается. Правильным подбором конденсатора для однофазного двигателя можно компенсировать искажение поля и повысить КПД агрегата. Но для такой схемы ухудшаются пусковые характеристики.

Необходимо также учитывать, что выбор величины емкости конденсатора для однофазного двигателя производится под определенный ток нагрузки.

При изменении тока относительно расчетного значения поле будет переходить от круговой к эллиптической форме и характеристики агрегата ухудшатся. В принципе, для обеспечения хороших характеристик необходимо при изменении нагрузки двигателя менять величину емкости конденсатора. Но это может слишком усложнить схему включения.

Компромиссным решением является выбор схемы с пусковым и рабочим конденсаторами. Для такой схемы рабочие и пусковые характеристики будут средними по сравнению с рассмотренными ранее схемами.

В общем, если при подключении однофазного двигателя через конденсатор требуется большой пусковой момент, то выбирается схема с пусковым элементом, а при отсутствии такой необходимости – с рабочим.

Подключение конденсаторов для запуска однофазных электродвигателей

Перед подключением к двигателю можно проверить конденсатор мультиметром на работоспособность.

При выборе схемы у пользователя всегда есть возможность выбрать именно ту схему, которая ему подходит. Обычно все выводы обмоток и выводы конденсаторов выведены в клеммную коробку двигателя.

При необходимости модернизировать схему или самостоятельно сделать расчет конденсатора для однофазного двигателя можно, исходя из того, что на каждый киловатт мощности агрегата требуется емкость в 0,7 — 0,8 мкФ для рабочего типа и в два с половиной раза большая емкость для пускового.

При выборе конденсатора необходимо учитывать, что пусковой должен иметь рабочее напряжение не меньше 400 В.

Это связано с тем, что при пуске и остановке двигателя в электрической цепи из-за наличия ЭДС самоиндукции возникает всплеск напряжения, достигающий 300-600 В.

Выводы:

1. Однофазный асинхронный двигатель широко используется в бытовых приборах.
2. Для запуска такого агрегата необходима дополнительная (пусковая) обмотка и фазосдвигающий элемент — конденсатор.
3. Существуют различные схемы подключения однофазного электродвигателя через конденсатор.
4. Если надо иметь больший пусковой момент, то используется схема с пусковым конденсатором, при необходимости получения хороших рабочих характеристик двигателя используется схема с рабочим конденсатором.

Подробное видео о том, как подключить однофазный двигатель через конденсатор

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.

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.

Конденсаторный способ подключения двигателя

Так как нам нужно создать этот самый «сдвиг по фазе», то можно воспользоваться естественными способностями конденсаторов. У нас находятся два подводящих провода, их подсоединяем соответственно к двум точкам клеменной штатной колодки.

Остается еще один контакт, на него подключается напряжение от одного из уже подсоединенных. При этом не напрямую (в противном случае электродвигатель не будет вращаться), а с помощью конденсаторной схемы.

Применяются два конденсатора (которые называются фазосдвигающими). Один конденсатор все время включен, а другой устанавливается с помощью не фиксируемой кнопки. Первый конденсатор является рабочим, его основная задача имитировать для третьей обмотки штатный сдвиг фазы.

Вторая емкость необходима для начального вращения ротора, затем он вращается по инерции, попадая постоянно между фальшивыми «фазами». Конденсатор запуска нельзя оставлять все время включенным, так как он добавит сумятицу в относительно постоянный ритм вращения ротора.

Важно: Вышеописанная схема подсоединения трехфазного электродвигателя к однофазной сети является только теоретической. Для нормальной работы нужно рассчитать правильно емкости всех элементов, и выбрать тип конденсаторов.

Расчетная формула рабочего «конденсатора»:

• Во время подсоединения «треугольником» С=(4800хI)/U;
• Во время подсоединения «звездой» С=(2800хI)/U.

• 4800 и 2800 – это физическая постоянная, без единицы измерения;
• С – полученное значение емкости в микрофарадах;
• U – напряжение сети во время однофазного подсоединения. Обычно 220 В;
• I – штатное напряжение каждой фазы при правильном подсоединении. Напряжение нужно узнать во время приобретения электромотора или определить с помощью токоизмерительных клещей. Для чего понадобится хотя бы раз включить электродвигатель от трех фаз.

Когда узнать или измерить рабочее трехфазное напряжение возможным не представляется (чаще всего так и случается), то можно определить емкость по упрощенным расчетам. Величина получится с незначительной погрешностью, однако, это не сильно повлияет на работу электродвигателя.

• P – мощность мотора во время работы от трехфазной сети. Можно посмотреть на заводском шильдике.
• 66 – физическая постоянная.
• С – полученные данные емкости в микрофарадах.

Емкость конденсатора пуска рассчитывается без формулы. Она обязана быть в три раза больше емкости рабочего элемента.

Внимание: Непременно нужно установить кнопку без фиксации для выключения пусковой емкости. Очень часто «мастера» устанавливают включатель в сеть, который после забывают разомкнуть. Таким образом, обороты ротора получаются нестабильными, а обмотки на статоре значительно перегреваются.

Затем осталось только подобрать необходимые конденсаторы. Так как мы пытаемся условно получить бесплатное оборудование (чаще всего двигатель куплен за копейки или достается в наследство), то и конденсаторы выбираются по такому же принципу.

Как правило, в мастерской можно найти парочку бумажных конденсаторов в металлическом корпусе, типа КБП или МПГ. Это именно то, что нам необходимо. У них отличная надежность и можно подобрать модели с рабочим током 300-500В.

Есть только один недостаток – эти конденсаторы имеют большие размеры и малую емкость. Потому вам нужно будет набирать целую цепь из этих элементов, которую где-то нужно поместить. Это является платой за «бесплатность» двигателя. Когда хочется выполнить все аккуратно, либо нет возможности расположить объемный механизм запуска – используйте современные радиодетали.

Полипропиленовые конденсаторы класса СВВ имеют небольшие габариты, и их можно приобрести в любом специализированном магазине. Естественно, это увеличит стоимость подключения в сеть вашего двигателя.

Когда вы собираете самодельную циркулярную пилу с двигателем мощностью 6-9 кВт – то для цепочки бумажных конденсаторов подберется место. Но вот даже маленький точильный станок с 600 ваттным двигателем потребует компактного размещения.

Подсоединение трехфазного электродвигателя к однофазной сети может быть любое: треугольником и звездочкой. Это принципиально не повлияет на качество работы. Как правило, оставляют такую же схему, которая применялась штатно. Но, в некоторых случаях, для того чтобы сэкономить на конденсаторах (во время подключения «звездой» их потребуется намного меньше), изменяют способ коммутации обмоток.

Рекомендация: Во время этого способа подсоединения, вы можете изменять направление вращения трехфазного электродвигателя.

Это довольно удобно во время работы со сверлильным или точильным станком. Нужно в схему подсоединить коммутирующий асинхронный переключатель с центральной точкой. Коммутируя цепочку из конденсаторной группы и третьей обмотки к какому-либо из контактов однофазного подсоединения, можно ротор заставить крутиться в необходимом направлении.

Важно: Коммутацию можно производить лишь при отсоединенном питании или остановленном роторе.

Асинхронное подключение трехфазного электродвигателя через магнитный пускатель

Для создания безопасного подключения и удобства работы с мощным двигателем, необходимо подключать магнитный пускатель. Трехфазные приборы подключаются именно таким образом, кнопка управления рассчитана на малые токи и имеет компактные размеры. А силовой провод коммутируется мощными контактами пускателя.

Подсоединение трехфазного электродвигателя к однофазной сети позволяет использовать асинхронный режим. Про технологию мы рассказали выше.

Для сборки данной схемы нам будут необходимы такие компоненты:

• Непосредственно электрический двигатель;
• Кнопочный пост (кнопка для остановки, одна размыкающая, две замыкающие);
• Два одинаковых трехфазных пускателя. Внимание! Так как сеть однофазная, то рабочая катушка обязана быть на 220В;
• Рабочий фазосдвигающий конденсатор с необходимой емкостью;
• Входной защитный автомат от короткого замыкания.

Необходимо определиться с терминологией. Контактам трехфазных пускателей присвоим названия «А», «B», «С».

Как происходит сборка схемы управления? Вначале фазу от автомата подводим параллельно через размыкающую кнопку обоих пускателей на условные рабочие контакты «А».

Нулевой кабель подсоединяем с рабочими контактами «С» двух пускателей, и подсоединяем параллельно опять-таки с обеими катушками магнитов. Таким образом, собрана входная часть системы управления. Незадействованными остаются контакты «B».

Блок пускателей разворачиваем на 180 градусов. Устанавливаем блокировку для защиты от короткого замыкания при случайном включении одновременно двух кнопок реверса. Для чего управляющие катушки пускателей подсоединяем крест-накрест. Таким образом, пока замкнута одна катушка, другая просто не запустится. Это достигается за счет наличия нормально разомкнутых и замкнутых контактов пускателя.

Затем подсоединяем кнопочный пост. Схема подключения: Соединяем друг с другом нормально разомкнутые контакты катушек двух пускателей. Подсоединяем кнопки на нормально замкнутые контакты, каждую к конкретному пускателю.

В итоге выходит реверсное подключение катушек – замыкает контактную группу своего пускателя каждая кнопка, а клавиша «стоп» останавливает обе катушки и независимо от номера пускателя происходит отключение сразу всего модуля.

Проверяем без нагрузки правильность сборки схемы. Во время нажатия пусковых кнопок, обязан срабатывать соответствующий пускатель. Ничего не происходит во время одновременного нажатия второй кнопки. Соответственно, схема правильно собрана, и можно подключать фазосдвигающий конденсатор и двигатель.

Фаза «А» на выходных контактах первого пускателя подсоединяется с фазой «А» второго. Данную часть коммутации необходимо производить особенно внимательно. Оба питающих провода на входе подсоединены параллельно. А на выходе нужно установить перекрестную коммутацию.

Подсоединяем фазу первого пускателя «В» с фазой «С» второго. То есть, фазу «С» №1 подсоединяем с фазой «В» №2. Подключаем фазосдвигающий конденсатор параллельно контактам «В» и «С» второго магнита. Затем во время нажатия кнопок мы получаем необходимое направление вращения.

С учетом наличия деталей, вы сможете воспользоваться каким-либо из предложенных способов. Это все будет зависеть от суммы, которую вы можете потратить. Но не забывайте, что подсоединение трехфазного двигателя к однофазной электросети потребует определенного опыта работы с электротехническим оборудованием, а также тщательного математического анализа.

Источник