Асинхронный двигатель схема подключения на 220

Для того чтобы разобраться, как подключить электродвигатель конкретного типа, необходимо понимать принципы его работы и особенности конструкции. Существует множество электродвигателей разных типов. По способу подключения к сети переменного тока они бывают трехфазные, двухфазные или однофазные. По способу питания обмотки ротора делятся на синхронные и асинхронные.

Принцип действия

Принцип действия электродвигателя демонстрирует простейший опыт, который всем нам показывали в школе — вращение рамки с током в поле постоянного магнита.

Рамка с током — это аналог ротора, неподвижный магнит — статор. Если в рамку подать ток, она повернется перпендикулярно направлению магнитного поля и застынет в этом положении. Если заставить магнит крутиться, рамка будет вращаться с той же скоростью, то есть синхронно с магнитом. У нас получился синхронный электродвигатель. Но у нас магнит — это статор, а он по определению неподвижен. Как заставить вращаться магнитное поле неподвижного статора?

Для начала заменим постоянный магнит катушкой с током. Это обмотка нашего статора. Как известно из той же школьной физики, катушка с током создает магнитное поле. Последнее пропорционально величине тока, а полярность зависит от направления тока в катушке. Если подать в катушку переменный ток, получим переменное поле.

Магнитное поле — векторная величина. Переменный ток в питающей сети имеет синусоидальную форму.

Нам поможет очень наглядная аналогия с часами. Какие векторы вращаются постоянно перед нашими глазами? Это часовые стрелки. Представим, что в углу комнаты висят часы. Секундная стрелка вращается, делая один полный оборот в минуту. Стрелка — вектор единичной длины.

Тень, которую стрелка отбрасывает на стену, меняется как синус с периодом в 1 минуту, а тень, отбрасываемая на пол — как косинус. Или синус, сдвинутый по фазе на 90 градусов. Но вектор равен сумме своих проекций. Другими словами, стрелка равна векторной сумме своих теней.

Двухфазный синхронный электродвигатель

Расположим на статоре две обмотки под углом в 90 градусов, то есть взаимно перпендикулярно. Подадим в них синусоидальный переменный ток. Фазы токов сдвинем на 90 градусов. Имеем два вектора взаимно перпендикулярных, меняющихся по синусоидальному закону со сдвигом фаз на 90 градусов. Суммарный вектор будет вращаться подобно часовой стрелке, делая один полный оборот за период частоты переменного тока.

У нас получился двухфазный синхронный электродвигатель. Откуда взять токи, сдвинутые по фазе для питания обмоток? Наверное, не всем известно, что вначале распределительные сети переменного тока были двухфазными. И лишь позднее, не без борьбы, уступили место трехфазным. Если бы не уступили, то наш двухфазный электромотор можно было подключить напрямую к двум фазам.

Но победили трехфазные сети, для которых были разработаны трехфазные электродвигатели. А двухфазные электромоторы нашли свое применение в однофазных сетях в виде конденсаторных двигателей.

Трехфазный синхронный двигатель

Современные распределительные сети переменного тока выполнены по трехфазной схеме.

• По сети передаются сразу три синусоиды со сдвигом фаз на треть периода или на 120 градусов относительно друг друга.
• Трехфазный двигатель отличается от двухфазного тем, что у него не две, а три обмотки на статоре, повернутых на 120 градусов.
• Три катушки, подключенные к трем фазам, создают в сумме вращающееся магнитное поле, которое поворачивает ротор.

Трехфазный асинхронный двигатель

Ток в ротор синхронного двигателя подается от источника питания. Но мы знаем из той же школьной физики, что ток в катушке можно создать переменным магнитным полем. Можно просто замкнуть концы катушки на роторе. Можно даже оставить всего один виток, как в рамке. А ток пусть индуцирует вращающееся магнитное поле статора.

1. В момент старта ротор неподвижен, а поле статора вращается.
2. Поле в контуре ротора меняется, наводя электрический ток.
3. Ротор начнет догонять поле статора. Но никогда не догонит, так как в этом случае ток в нем перестанет наводиться.
4. В асинхронном двигателе ротор всегда вращается медленнее магнитного поля.
5. Разница скоростей называется скольжением. Подключение асинхронного двигателя не требует подачи тока в обмотку ротора.

У синхронных и асинхронных электродвигателей есть свои достоинства и недостатки, но факт состоит в том, что большинство двигателей, применяемых в промышленности на сегодняшний день — это асинхронные трехфазные двигатели.

Однофазный асинхронный электродвигатель

Если оставить на роторе короткозамкнутый виток, а на статоре одну катушку, то мы получим удивительную конструкцию — асинхронный однофазный двигатель.

На первый взгляд кажется, что такой двигатель работать не должен. Ведь в роторе нет тока, а магнитное поле статора не вращается. Но если ротор рукой толкнуть в любую сторону, двигатель заработает! И вращаться он будет в ту сторону, в которую его подтолкнули при пуске.

Объяснить работу этого двигателя можно, представив неподвижное переменное магнитное поле статора как сумму двух полей, вращающихся навстречу друг другу. Пока ротор неподвижен, эти поля уравновешивают друг друга, поэтому однофазный асинхронный двигатель не может стартовать самостоятельно. Если же ротор внешним усилием привести в движение, он будет вращаться попутно с одним вектором и навстречу другому.

Попутный вектор будет тянуть ротор за собой, встречный — тормозить.

Можно показать, что из-за разности встречной и попутной скоростей влияние попутного вектора будет сильнее, и двигатель будет работать в асинхронном режиме.

Схема включения

Возможно подключение нагрузок к трехфазной сети по двум схемам — звездой и треугольником. При подключении звездой начала обмоток соединяются между собой, а концы подключаются к фазам. При включении треугольником конец одной обмотки подключается к началу другой.

В схеме включения звездой обмотки оказываются под фазным напряжением 220 В., при включении треугольником — под линейным 380 В.

При включении треугольником двигатель развивает не только большую мощность, но и большие пусковые токи. Поэтому иногда используют комбинированную схему — старт звездой, затем переключение в треугольник.

Направление вращения определяется порядком подключения фаз. Для изменения направления достаточно поменять местами любые две фазы.

Подсоединение к однофазной сети

Трехфазный двигатель можно включать в однофазную сеть, хотя и с потерей мощности, если одну из обмоток подключить через фазосдвигающий конденсатор. Однако при таком включении двигатель сильно теряет в своих параметрах, поэтому этот режим использовать не рекомендуется.

Подключение на 220 вольт

В отличие от трехфазного, двухфазный мотор изначально предназначен для включения в однофазную сеть. Для получения сдвига фаз между обмотками включается рабочий конденсатор, поэтому двухфазные двигатели называют еще конденсаторными.

Емкость рабочего конденсатора рассчитывается по формулам для номинального рабочего режима. Но при отличии режима от номинального, например, при пуске баланс обмоток нарушается. Для обеспечения пускового режима на время старта и разгона параллельно рабочему подключается дополнительный пусковой конденсатор, который должен отключаться при выходе на номинальные обороты.

Как включить однофазный асинхронный двигатель

Если не нужен автоматический запуск, асинхронный однофазный двигатель имеет самую простую схему включения. Особенностью этого типа является невозможность автоматического старта.

Для автоматического пуска используется вторая пусковая обмотка как в двухфазном электромоторе. Пусковая обмотка подключается через пусковой конденсатор только для старта и после этого должна быть отключена вручную или автоматически.

Как подключить асинхронный двигатель, рассчитанный на 220 вольт? Такой вопрос может возникнуть, если электромотор, изначально установленный и работавший в одном из устройств бытовой техники планируется использовать “не по назначению”. Например, сделать самодельный заточной станок.

Так, бывает очень часто. Асинхронные однофазные двигатели способны надолго “пережить” срок эксплуатации тех устройств, в которые они были первоначально установлены.

Что делать, когда бытовая техника по тем или иным причинам вышла из строя? Выкидывать её вместе с вполне исправным мотором или сдавать его как лом на откуп местным барыгам? Ни тот ни другой вариант нормального человека, имеющего голову и руки, растущие из нужного места, не может устроить.

Можно и нужно дать такому электромотору “вторую жизнь”, а для этого нужно в том числе знать, как подключить асинхронный двигатель на 220 вольт.

Как подключить однофазный асинхронный двигатель

Об особенностях асинхронного электродвигателя и его отличиях от коллекторного электродвигателя подробно рассказывалось в предыдущей статье, но сейчас нас интересует практическое применение этих знаний и здесь неискушенного в электромеханике потребителя могут ждать самые неожиданные “засады”.

Возможные схемы подключения однофазного асинхронного электродвигателя

На самом деле, собственно подключение такого движка в любом случае несложно. Вот возможные варианты подключения:

• Схема с четырьмя выводами. Каждая из катушек имеет два вывода. У рабочей обмотки сопротивление меньше.
• Схема с тремя выводами. На самом деле, обмоток, как и в предыдущем случае две, только один из проводов каждой, соединен с проводом другой, т. е. обмотки соединены последовательно.

Обязательные условия для начала вращения однофазного асинхронного двигателя

Чтобы ротор начал крутится должны быть выполнены несколько условий:

1. Для начала движения одной пары полюсов, недостаточно. Обязательно нужна ещё, хотя бы одна, статорная обмотка.
2. Полюса должны быть пространственно смещены относительно друг друга на 90°. Действительно, это оптимальное положение для начала движения тяжело нагруженного вала, но вместе с тем по мере увеличения оборотов такое расположение катушек негативно сказываться на характеристиках электромотора.
3. Полюса должны быть смещены не только пространственно, но и временно т. е. каждый из периодов переменного напряжения, протекающего в одной из катушек, должен отставать, от периода переменного напряжения, единовременно протекающего в другой.

Внимательный читатель увидит в этих требованиях явное противоречие. Как же так, ведь фаза всего одна?

С технической точки зрения электромеханики, этот “недостаток” легко устраним, но некоторое противоречие в вышеизложенном словоизлиянии, всё же есть. По сути, здесь правильнее говорить о двух фазах, хотя и полученных от одного источника.

Как заставить ротор однофазного электродвигателя вращаться

Стадия строганья с места одно из слабых мест, возникающих в процессе работы однофазного асинхронного двигателя. Теоретически, равные по величине, но направленные в противоположные стороны магнитные потоки разнозаряженных полюсов должны уравновешивать друг друга, поэтому хотя обмотка и будет находиться в возбужденном состоянии, вращения не будет.

Так, должно быть, повторяюсь, теоретически, на практике неоднократно приходится сталкиваться с тем что при подаче напряжения на рабочую обмотку двигатель без всякого внешнего воздействия начинал работать.

Зачем нужен рабочий конденсатор

Если двигатель работает на холостом ходу, то в общем то, без разницы, есть какая-то емкость в цепи рабочей катушки или нет, но всё меняется, если к валу ротора приложить нагрузку. Дополнительная ёмкость, до определенного момента, позволит компенсировать принудительную задержку смещения магнитного поля ротора, тем самым увеличив КПД электродвигателя.

При изготовлении самодельной конструкции на КПД электродвигателя в большинстве случаев просто не обращают внимание т. к. максимальная фиксированная нагрузка может быть разной, работа механизма не продолжительной, а затраты на увеличенное потребление электроэнергии не обременительны.

Зачем нужен пусковой конденсатор

Если вы внимательно читали предыдущую главу, то знаете ответ. Для временного сдвига фаз напряжения (тока), единовременно протекающего в двух катушках электродвигателя, но почему используют именно конденсатор, а не другой фазосдвигающий элемент, катушку индуктивности.

Электрический двигатель чаще всего запускается с нагрузкой на валу, иногда значительной. Форма магнитного поля создаваемое обмотками статора в этом случае искажается, приобретает форму эллипса, что приводит к снижению пускового момента. Избежать подобного проседания электротехнических характеристик электродвигателя в этот момент, проще всего с помощью конденсатора.

Параметры конденсаторов для запуска и работы асинхронного двигателя

Ёмкость конденсатора, включенного в цепь рабочей катушки, подбирается из расчёта 4 мкФ на каждые 100 Вт мощности. Ёмкость пускового конденсатора в 2–3 раза больше рабочего. Номинальное напряжение каждого конденсатора 350–600 В.

Информация на шильдике (информационной табличке на корпусе изделия), может быть не полной, но зато в некоторых случаях в ней есть данные о типе и параметрах рекомендуемого рабочего конденсатора.

Подключение однофазного асинхронного электродвигателя к сети

Особенность этого подключения заключается в том, что напряжение на рабочую катушку после включения двигателя в сеть должно подаваться постоянно, а на пусковую через фазосдвигающий конденсатор, только на кратковременное время (2–10 сек).

Сделать это несложного, например, с помощью двух тумблеров, один из которых имеет два фиксированных положения (рабочий), а другой без фиксации (пусковой).

На самом деле, всех этих манипуляций при запуске электродвигателя можно избежать, если использовать специально предназначенные для этих целей коммутирующие устройства.

Пусковая кнопка ПНВС

В этом механизме (ПНВС-10) не было бы ничего особенного, если бы не одна фишка. При нажатии кнопки “Пуск” замыкаются все три пары контактов. При отпускании кнопки, крайние пары остаются в замкнутом положении, а средняя пара возвращается в исходное, разомкнутое положение. После нажатия “Стоп” все контакты размыкаются.

На картинке ясно видно, что средняя пара контактов разомкнута, а две крайние пары замкнуты.

Остается подключить пусковую обмотку к крайним клеммам, а пусковую к средней и одной из крайних (общей) клеммам кнопки.

Вот так просто и если хотите, элегантно реализован весь порядок необходимых подключений.

Небольшая цена (120–190 руб), ещё одно из достоинств этого устройства. Некоторых пользователей смущают относительно большие габариты, но поскольку электромотор чаще всего используется в составе какого-то агрегата (станка), что само по себе подразумевает стационарное применение, то размеры блока кнопок, в этом случае, не помеха.

Подключение к сети однофазного двигателя с помощью магнитного пускателя

Поскольку питание, подаваемое на пусковую катушку через несколько секунд после нажатия кнопки “Пуск” нужно отключить, то понадобится два пускателя, а ещё блок, состоящий из двух кнопок, каждая из которых должна иметь две группы контактов с нормально-замкнутыми и нормально-разомкнутыми парами контактов.

Красным цветом обозначены силовые провода. Синим, провода управления.

Получается дороговато, каждый из пускателей с катушкой на 220 В, стоит 700–3000 руб, а ещё такой способ подключения никак не назовешь компактным и простым.

Все эти недостатки компенсируются возможностью коммутировать довольно большую нагрузку.

О подключении трёхфазных электродвигателей к однофазной сети

На мой взгляд, эта тема в наши дни потеряла свою актуальность. Раньше (период СССР), купить однофазный двигатель было проблематично или просто невозможно, а трёхфазники приобретались “по случаю”. Естественно, сразу же возникал вопрос об адаптации такого движка к однофазной сети. Сейчас таких случаев уже почти нет, а покупать дорогой трёхфазный электродвигатель с тем, чтобы подключать его к сети на 220 В. никто в здравом уме не будет.

Возможно, я ошибаюсь и у читателя есть своё мнение на этот счёт. Выскажите его в комментариях.

Сложно представить гараж или собственный дом, в котором имеется мастерская без установленных в них электроприборов. Учитывая довольно высокую стоимость, которых владельцы мастерской стараются изготовить их самостоятельно.

Это могут быть заточные станки или более сложные механизмы, использующие электродвигатели. В каждом гараже всегда можно найти двигатель от неисправной бытовой техники.

Электроснабжение гаражей осуществляется от сети напряжением 220 вольт. Двигатели от бытовой техники однофазные, а при изготовлении станка появляется необходимость в схеме подключения двигателя.

Подключение однофазного коллекторного и асинхронного моторов к сети 220 вольт

В бытовой технике используются коллекторные или асинхронные двигатели. Схема подключения однофазного двигателя при использовании таких электродвигателей будет разная. Для того чтобы выбрать правильную схему необходимо знать тип двигателя.

Это сделать очень просто, если сохранился шильдик. При его отсутствии следует посмотреть, имеются ли щетки. При их наличии электродвигатель коллекторный, если они отсутствуют — двигатель асинхронный.

Схема подсоединения коллекторного двигателя очень проста. Достаточно имеющиеся провода подключить к сети 220 вольт и мотор должен заработать.

Основным недостатком таких моторов большой шум в процессе работы. К достоинствам можно отнести легкость регулировки оборотов. Существует более сложная схема для подключения однофазного асинхронного двигателя.

Они бывают однофазные и трехфазные. Однофазные электродвигатели выпускают с пусковой обмоткой (бифилярные) и конденсаторные.

В момент пуска таких моторов пусковая обмотка замыкается, а после достижения необходимых оборотов отключается специальными устройствами. На практике такие электродвигатели включаются специальными кнопками, у которых средние контакты при нажатии замыкаются, а после отпускания кнопки размыкаются. Это так называемые кнопки ПНВС они специально сконструированы для работы с такими электродвигателями.

В конденсаторных имеется две обмотки, которые работают постоянно. Они смещены относительно друг друга на 90º , благодаря чему можно осуществить реверс.

Схема подключения асинхронного двигателя на 220в ненамного сложнее включения коллекторного. Отличие состоит в том, что к вспомогательной обмотке подсоединяется конденсатор. Его номинал рассчитывается по сложной формуле.

Но опираясь на эмпирические данные его, подбирают из расчета 70 Мкф на 1 Квт мощности, а рабочий конденсатор в 2–3 раза меньше, и соответственно имеет параметры 25–30 Мкф на 1 Квт.

Для того чтобы осуществить подключение однофазного двигателя необходимо подключить конденсатор к вспомогательной обмотке, схема несложная и ее может собрать любой человек.

Достаточно иметь необходимые комплектующие и не перепутать обмотки. Определить назначение обмоток можно с помощью тестера, измерив, сопротивление. Пусковая обмотка имеет в два раза большее сопротивление, чем рабочая.

Схемы включения однофазного электродвигателя

Для включения двигателя применяются три схемы подключения электродвигателей на напряжение 220 в. Для тяжелого пуска устройств, таких как бетономешалка, применяют схему с подсоединением пускового конденсатора с последующим его отключением. Существует более простая схема подключения однофазного двигателя с постоянным подключением конденсатора малой емкости к пусковой обмотке, она применяется наиболее часто.

При этом параллельно рабочему конденсатору во время пуска подключается дополнительный конденсатор.

Для того чтобы наиболее полно раскрыть возможности двигателя применяется схема с постоянно подсоединенным конденсатором к вспомогательной обмотке.

Это самая распространенная схема подключения, с помощью которой подключают любой однофазный асинхронный двигатель при изготовлении заточного станка. При использовании таких схем подсоединения следует знать, что двигатель не сможет развивать полную мощность.

Подключение трехфазных электродвигателей

Часто возникает необходимость в подсоединении асинхронного двигателя,предназначенного для подключения к трехфазной сети в однофазную. Схема подключения трехфазного мотора не сильно отличается от подсоединения однофазного.

Подключение к однофазной сети 220 вольт

Основное отличие состоит в конструкции самого двигателя. В нем имеются равнозначные обмотки, которые соединяются звездой или треугольником. Все зависит от рабочего напряжения.

Схема подключения трехфазного двигателя к однофазной сети включает в себя магнитный пускатель, кнопку включения — выключения и конденсатор. Емкость конденсатора рассчитывается по формуле.

Эта формула справедлива для соединения звездой. И позволяет подобрать рабочий конденсатор.

Вторая формула позволяет рассчитать номинальную емкость для работы с электродвигателем при соединении обмоток треугольником.

Номинал конденсатора можно рассчитать по упрощенной формуле:

Часто при запуске по такой схеме используют пусковой конденсатор, который включают параллельно с рабочим. И выбирается из условий:

Если необходимого номинала нет, то подбор конденсаторов возможен из имеющихся комплектующих при соединении их параллельно или последовательно.

При параллельном соединении емкость суммируется, т. е. увеличивается. А при последовательном соединении уменьшается. И будет меньше меньшего номинала. При подборе конденсаторов необходимо учитывать рабочее напряжение, которое должно быть выше сетевого в 1,5 раза.

При монтаже следует иметь в виду, что схема подключения 3х фазного двигателя предполагает включение конденсатора к третьей обмотке, что позволяет использовать моторы в однофазной сети 220 вольт.

Для того чтобы использовать механизм на полную мощность, следует подключить его к трехфазной сети.

Подключение к трехфазной сети

Для подключения 3 х фазного двигателя на напряжение 380 вольт схема представляет собой соединение обмоток звездой. Соединение треугольником применяется при наличии трехфазной сети на 220 вольт.

Схема подключения асинхронного двигателя к трехфазной сети имеет пускатель на три фазы, кнопку «пуск – стоп» и двигатель. Но в быту имеется однофазное подключение к гаражу или мастерской. Поэтому и возникает необходимость подключения 3х фазного двигателя через конденсаторы к сети 220 вольт, когда используется схема с применением фазосдвигающей цепочки.

Для сдвига фазы применяют конденсатор, который подключают к одной из фаз, а две другие подключают к электрической сети. Это стандартная схема подключения асинхронного двигателя, применяемая для подключения к однофазной сети. При изготовлении всевозможных станков возникает необходимость в реверсивном включении механизмов.

Реверсивная схема подключения при включении трехфазного двигателя к однофазной сети производится по следующей методике.

Достаточно переключить сетевой провод с одного контакта конденсатора на другой. В результате вал начнет вращаться в обратную сторону.

Сложнее осуществляется схема реверсивного подключения двигателя на 380 вольт, если имеется трехфазное соединение.

Для этого применяется принципиальная схема подключения электродвигателя с применением двух магнитных пускателей. С помощью одного из них производится переключение фаз на обмотках.

Второй имеет стандартное включение. При монтаже необходимо предусмотреть защиту от одновременного включения пускателей. В противном случае произойдет короткое замыкание.

Техника безопасности

При самостоятельном подключении электродвигателей следует соблюдать несложные правила. Не работать при подключенном напряжении.

Строго соблюдать правила техники безопасности. Во время работы применять средства индивидуальной защиты.

Нельзя допускать к работе с электричеством необученных людей и детей возрастом менее восемнадцать лет.

Следует помнить, что электричество не имеет запаха и нельзя определить на глаз его наличие на контактах. Обязательно, для определения напряжения использовать только разрешенные средства измерения.