Содержание
Питание асинхронного электродвигателя происходит от трехфазной сети с переменным напряжением. Такой двигатель, при простой схеме подключения, оснащен тремя обмотками, расположенными на статоре. Каждая обмотка имеет сдвиг друг относительно друга на угол 120 градусов. Сдвиг на такой угол предназначен для создания вращения магнитного поля.
Концы фазных обмоток электродвигателя выведены на специальную «колодку». Выполнено это с целью удобства соединения. В электротехнике используют основных 2 метода подключения асинхронных электродвигателей: методом соединения “треугольника” и метод “звезды”. При соединении концов применяют специально предназначенные для этого перемычки.
Различия между «звездой» и «треугольником»
Исходя из теории и практических знаний основ электротехники, способ подключения «звезда», позволяет электродвигателю работать плавнее и мягче. Но при этом данный способ не позволяет выйти двигателю на всю мощность, представленную в технических характеристиках.
Соединив фазные обмотки по схеме «треугольник», двигатель способен быстро выйти на максимальную рабочую мощность. Это позволяет использовать по полной КПД электродвигателя, согласно техпаспорта. Но у такой схемы соединения есть свой недостаток: большие пусковые токи. Для уменьшения значения токов применяют пусковой реостат, позволяя осуществить более плавный пуск двигателя.
Соединение «звездой» и его преимущества
Каждая из трех рабочих обмоток электродвигателя имеет два вывода – соответственно начало и конец. Концы всех трех обмоток соединяют в одну общую точку, так называемую нейтраль.
При наличии нейтрального провода в цепи схему называют 4-х проводной, в противном случае, она будет считаться 3-х проводной.
Начало выводов присоединяют к соответствующим фазам питающей сети. Приложенное напряжение на таких фазах составляет 380 В, реже 660 В.
Основные преимущества применения схемы «звезда»:
- Устойчивый и длительный режим безостановочной работы двигателя;
- Повышенная надежность и долговечность, за счет снижения мощности оборудования;
- Максимальная плавность пуска электрического привода;
- Возможность воздействия кратковременной перегрузки;
- В процессе эксплуатации корпус оборудования не перегревается.
Существует оборудование с внутренним соединением концов обмоток. На колодку такого оборудования будет выведено всего лишь три вывода, что не позволяет применить другие методы соединения. Выполненное в таком виде электрооборудование, для своего подключения не требует грамотных специалистов.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезда
Соединение «треугольником» и его преимущества
Принцип соединения «треугольник» заключается в последовательном соединении конца обмотки фазы А с началом обмотки фазы В. И дальше по аналогии – конец одной обмотки с началом другой. В итоге конец обмотки фазы С замыкает электрическую цепь, создавая неразрывный контур. Данную схему можно назвать было кругом, если бы не структура монтирования. Форму треугольника предает эргономичное размещение соединения обмоток.
При соединении «треугольником» на каждой из обмоток, присутствует линейное напряжение равное 220В или 380В.
Основные преимущества применения схемы «треугольник»:
- Увеличение до максимального значения мощности электрооборудования;
- Использование пускового реостата;
- Повышенный вращающийся момент;
- Большие тяговые усилия.
Недостатки:
- Повышенный ток пуска;
- При длительной работе двигатель сильно греется.
Метод соединения обмоток двигателя «треугольником» широко используется при работе с мощными механизмами и наличия высоких пусковых нагрузок. Большой вращающий момент создается за счет увеличения показателей ЭДС самоиндукции, вызванных протекающими большими токами.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме треугольник
Тип соединения «звезда-треугольник»
В сложных механизмах, зачастую используется комбинированная схема «звезда-треугольник». При таком переключении резко вырастает мощность, и если двигатель по техническим характеристикам не предназначен для работы по методу «треугольника», то он перегреется и сгорит.
В этом случае напряжение на соединении каждой обмотки будет в 1,73 раза меньше, следовательно, будет меньше и протекающий в этот период ток. Дальше происходит увеличение частоты и продолжение снижения показания тока. Тогда применяя релейно-контактную схему, произойдет переключение со «звезды» на «треугольник».
В итоге, используя данную комбинацию, получим максимальную надежность и эффективную продуктивность используемого электрического оборудования, не боясь вывести ее из строя.
Переключение «звезда-треугольник» допустимо для электродвигателей с облегченным режимом пуска. Этот метод неприменим, если необходимо понизить ток пуска и одновременно не снижать большой пусковой момент. В этом случае применяют двигатель с фазным ротором с пусковым реостатом.
Основные преимущества комбинации:
- Увеличение срока службы. Плавный пуск позволяет избежать неравномерности нагрузки на механическую часть установки;
- Возможность создания двух уровней мощности.
Промышленность выпускает электродвигатели, предназначенные для работы в различных условиях, в том числе для сети 220 вольт. Однако у многих людей сохранились трёхфазные асинхронные электродвигатели 380В (люди старшего поколения помнят такое явление, как «принёс домой с работы»). Такие аппараты нельзя включать в розетку. Для использования таких приборов в домашних условиях и подключении вместо 380 220 вольт схема сборки и подключения электромашины нуждаются в доработке – переключении обмоток и подключении конденсаторов.
Принцип действия трёхфазного асинхронного электродвигателя
Обмотки в статоре такой машины намотаны со сдвигом в 120°. При подаче на них трёхфазного напряжения появляется вращающееся магнитное поле, приводящее в движение ротор электромашины.
При подключении к трёхфазной электромашине к сети однофазного напряжения 220 вольт вместо вращающегося поля появляется пульсирующее. Для приведения в движение электромотора в однофазной сети пульсирующее поле преобразовывается во вращающееся.
Справка. В аппаратах, изготовленных для работы в сети 220 вольт, для этого служат пусковые обмотки или особенности конструкции статора.
При включении в сеть двигателя 380 на 220 к нему подключаются фазосдвигающие ёмкости. Запуск трехфазного двигателя с 220 без конденсаторов возможен приведением во вращение ротора. Это создаст сдвиг магнитного поля, и электромашина, потеряв в мощности, продолжит работать. Так включают циркулярки и другие подобные механизмы с низким пусковым моментом.
Начала и концы обмоток
В каждой обмотке электромашины есть начало и конец. Они выбираются условно, независимо от направления намотки, однако должны соответствовать направлению намотки остальных катушек.
Важно! В электросхемах начало катушек отмечается точкой.
Соединение катушек при подключении трехфазного двигателя к сети 220В
Большинство электродвигателей предназначены для работы с линейным напряжением 0,4кВ. В этих машинах обмотки включены «звездой». Это значит, что концы обмоток соединены вместе, а к началам подключается 3 фазы. Напряжение на каждой обмотке составляет 220В.
При включении в сеть с линейным напряжением 220В применяется соединение «треугольник». При этом начало следующей обмотки подключается к концу предыдущей.
Некоторые аппараты мощностью более 30 кВт изготавливаются для сети с линейным напряжением 660В. В таких аппаратах при включении в сеть 0,4кВ обмотки подключаются «треугольником».
Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220в
Обмотки трёхфазной машины при включении от 220 вольт соединяются различными способами. Синхронная скорость и скорость вращения от этого не меняются.
Соединение звездой
При включении трехфазного электродвигателя на 220 вольт проще всего применить имеющееся соединение «звезда». К двум выводам подаётся питание 220В, а к третьему оно подаётся через фазосдвигающую ёмкость. Однако при этом на каждой из катушек оказывается не 220В, а 110, что приведёт к падению мощности до 30%. Поэтому такое подключение на практике не применяется.
Соединение треугольником
Самая распространенная схема подключения трехфазного электродвигателя к сети 220 – треугольник. При этом питание подаётся на одну сторону треугольника, а параллельно другой стороне подключаются конденсаторы. Реверс осуществляется изменением стороны треугольника, на которой находится ёмкость.
Изменение схемы подключения обмоток трёхфазного электродвигателя на треугольник
Самое сложное при подключении трёхфазной электромашины к бытовой сети 220 вольт – соединить её обмотки треугольником.
Изменение соединений на клеммнике
При подключении к сети 220 вольт проще всего эта операция выполняется, если провода подключены к клеммнику. На нём в два ряда установлены шесть болтов.
Соединение производится попарно, кусочками проволоки или перемычками, идущими в комплекте с двигателем.
Сборка треугольника, согласно маркировке выводов
Если клеммник отсутствует, а на выводах есть маркировка, то задача также простая. Обмотки маркируются С1-С4, С2-С5, С3-С6, где С1, С2, С3 – начала обмоток, и концы соединяются С1-С6, С2-С4, С3-С5.
Интересно. В старых электродвигателях импортного производства вывода маркируются A-X, B-Y, C-Z, а современные обозначения: U1-U2, V1-V2, W1-W2.
Что делать, если есть только три вывода
Сложнее всего собрать схему подключения со «звезды» на «треугольник» в электромашинах, соединение обмоток которых находится внутри корпуса. Эта операция выполняется при полной разборке электромашины. Для переключения обмоток на треугольник необходимо:
- разобрать электродвигатель;
- найти внутри место соединения обмоток и рассоединить его;
- к концам обмоток припаять отрезки гибких проводов и вывести их наружу;
- собрать аппарат;
- попарно вызвонить вывода катушек;
- соединить старый вывод одной катушки с новым проводом следующей;
- операцию повторить ещё два раза.
Соединение при отсутствии маркировки
Если маркировки нет, а из корпуса выходит шесть концов, то необходимо определить начало и конец каждой обмотки:
- Тестером попарно определить вывода, относящиеся к каждой обмотке. Пометить пары;
- В одной из пар выбрать провод. Отметить его как начало обмотки, оставшийся отмечается как конец;
- Соединить отмеченную обмотку последовательно с другой парой проводов;
- Подключить к соединённым катушкам напряжение
12-36В;
После определения начала и концов во всех обмотках, они соединяются треугольником.
Подключение фазосдвигающих конденсаторов
Для нормальной работы электромашине необходимы пусковые и рабочие ёмкости.
Выбор номинала рабочего конденсатора
Есть разные формулы для определения необходимой ёмкости рабочего конденсатора, учитывающие номинальный ток, cosφ и другие параметры, но чаще всего просто берётся 7мкФ на 100Вт или 70мкФ на 1кВт мощности.
После сборки схемы целесообразно включить последовательно с машиной амперметр и, увеличивая и уменьшая рабочую ёмкость, добиться минимальной величины показаний прибора.
Важно! Рабочие конденсаторы применяются для переменного напряжения не меньше 300В.
Выбор и подключение пусковых конденсаторов
Пуск с использованием только рабочих фазосдвигающих конденсаторов длительный, а при значительном моменте на валу машины невозможен. Для облегчения пуска и уменьшения его длительности на период разгона электромашины параллельно рабочим подключаются пусковые ёмкости. Они выбираются в 2-3 раза больше, чем рабочие. Номинальное напряжение также более 300В. Пуск происходит несколько секунд, поэтому допускается подсоединение электролитических конденсаторов.
Как подключить трехфазный двигатель на 220 вольт с использованием пусковых конденсаторов
Схема запуска должна предусматривать отключение пусковых ёмкостей после пуска электромашины. Если этого не сделать, то машина начнёт перегреваться. Для этого есть разные способы:
- Отключение пусковых ёмкостей с помощью реле времени. Задержка отключения составляет несколько секунд и подбирается опытным путём;
- Применение универсального переключателя (ключа УП) на 3 положения. Его диаграмма включения собирается таким образом, чтобы в первом положении все контакты были разомкнуты, во втором замыкались два: питание и пусковые конденсаторы, а в третьем – только питание. Для реверсивной работы используется ключ на 5 положений;
- Специальная кнопочная станция – ПНВС (пускатель нажимной с пусковым контактом). В этих конструкциях есть 3 контакта. При нажатии «Пуск» замыкаются все, но крайние фиксируются, а средний нужен, чтобы запустить машину, и отпадает после отпускания кнопки. Нажатие на кнопку «Стоп» отключает зафиксированные контакты.
Как переделать схему вращения в реверсивную
Для реверса электродвигателя необходимо изменить направление вращения магнитного поля. При запуске мотора без конденсаторов ему предварительно придаётся вручную необходимое направление вращения, а в конденсаторной схеме производится переключение ёмкости с нулевого провода на фазный. Это производится тумблером, переключателем или пускателями.
Важно! Пусковые конденсаторы подсоединяются параллельно рабочим и переключаются при изменении направления вращения одновременно с ними.
Электронные преобразователи бытового напряжения в промышленное трёхфазное 380В
Эти трёхфазные инверторы применяются для использования в бытовой сети трехфазных двигателей. Электродвигатели подключаются напрямую к выходу аппарата.
Необходимая мощность преобразователя выбирается, в зависимости от тока электрической машины. Есть три режима работы таких приборов:
- Пусковой. Допускает кратковременное (до 5 секунд) двукратное превышение мощности. Этого достаточно для запуска электродвигателя;
- Рабочий, или номинальный;
- Перегрузочный. Допускает в течение получаса превышение тока в 1,3 раза.
Преимущества инвертора 220 в 380:
- подключение не переделанных трёхфазных электромашин на 220 вольт;
- получение полной мощности и момента электромашины без потерь;
- экономия электроэнергии;
- плавный запуск и регулировка оборотов.
Несмотря на появление электронных преобразователей, конденсаторные схемы включения трёхфазных электродвигателей продолжают применяться в быту и небольших мастерских.
Видео
На сегодняшний день асинхронные электродвигатели большой мощности отличаются надежностью работы и высокой производительностью, удобством эксплуатации и обслуживания, а также приемлемой ценой. Конструкция этого типа двигателя позволяет выдерживать сильные механические перегрузки.
Как известно, из основ электротехники, основными частями любого двигателя являются статичный статор, и вращающейся внутри его ротор.
Оба эти элемента состоят из токопроводящих обмоток, при этом статорная обмотка находиться в пазах магнитопровода с соблюдением расстояния в 120 градусов. Начало и конец каждой обмотки выведены в электрическую распределительную коробку и установлены в два ряда.
При подаче напряжения от трехфазной электросети на обмотки статора создается магнитное поле. Именно оно заставляет ротор вращаться.
Как подключить электродвигатель правильно – знает опытный электрик.
Подключение асинхронного двигателя к электрической сети осуществляется только по следующим схемам: «звезда», «треугольник» и их комбинации.
Определение типа способа соединения
Выбор того или иного подсоединения зависит от:
- надежности энергосети;
- номинальной мощности;
- технических характеристик самого двигателя.
Каждое соединение имеет свои плюсы и минусы в работе. В паспорте двигателя от завода-изготовителя, а также на металлическом лейбле на самом устройстве обязательно указана схема его подключения.
При соединении «Звезда» все концы статорных обмоток сходятся водной точке, а напряжение поступает на начало каждой из них. Подключение двигателя «звездой» гарантирует плавный, безопасный пуск агрегата, но на начальном этапе наблюдается значительная потеря нагрузки.
Подключение «треугольником» подразумевает последовательное соединение обмоток в замкнутую структуру, т.е.начало первой фазы соединяют с концом второй и. т.д.
Такое соединение дает выходную мощность до 70% от номинальной, но в таком случае существенно возрастают пусковые токи, что может спровоцировать поломку электродвигателя.
Существует также комбинированное соединение «звезда-треугольник» (такой значок Y/Δ обязательно должен значиться на корпусе мотора). Представленная схема вызывает скачки тока в момент переключения, которые приводят к тому, что скорость вращения ротора быстро снижается, а потом постепенно входит в норму.
Комбинированные схемы актуальны для электромоторов мощностью свыше 5 кВт.
Зависимость выбора от напряжения
Сейчас в промышленности более применимы асинхронные трехфазные электродвигатели отечественного производства, рассчитанные на номинальное напряжение от сети220/380 В. (агрегаты на 127/220 В уже редко используются).
Схема подключения «треугольник»- единственно верная для подключения к российским энергосетям зарубежных электромоторов номинальным напряжением 400-690 В.
Подключение трехфазного двигателя любой мощности осуществляется по определенному правилу: агрегаты низкой мощности присоединяются по схеме «треугольник», а высокомощные – только «звездой».
Так электромотор прослужит долго и проработает без сбоев.
Способ «звезды» применяется при подключении трехфазных асинхронных двигателей номинальным напряжением 127/220 В к однофазным сетям.
Как снизить пусковые токи электродвигателя?
Явление значительного повышения пусковых токов при запуске высокомощных устройств, подсоединенных по схеме Δ, приводит в сетях с перегрузкой к кратковременному падению напряжения ниже допустимого значения. Все это объясняется особой конструкцией асинхронного электродвигателя, у которого ротор с большой массой обладает высокой инерционностью. Поэтому на начальном этапе работы мотор перегружается, особенно это актуально для роторов центробежных насосов, турбинных компрессоров, вентиляторов, станочного оборудования.
Чтобы снизить влияние всех этих электротехнических процессов, используют подключение электродвигателя «звездой» и «треугольником». Когда двигатель набирает обороты, ножи специального переключателя (пускателя с несколькими трехфазными контакторами) переводит обмотки статора со схемы Y на Δ.
Для реализации смены режимов кроме пускателя нужно специальное реле времени, благодаря которому происходит временная задержка 50-100 мс при переключении и защита от трехфазного короткого замыкания.
Сама процедура использования комбинированной схемы Y/ Δ эффективно помогает уменьшить пусковые токи мощных трехфазных агрегатов. Происходит это следующим образом:
При подаче напряжения 660 В по схеме «треугольник», каждая обмотка статора получает 380 В (√3 раза меньше), а, следовательно, по закону Ома, в 3 раза уменьшается сила тока. Поэтому при запуске в свою очередь в 3 раза снижается мощность.
Но такие переключения возможны только для моторов с номинальным напряжением 660/380 В при включении их в сеть с такими же значениями напряжения.
Опасно подключать электродвигатель с номинальным напряжением 380/220 В в сеть 660/380 В, его обмотки могут быстро перегореть.
И также помните, что вышеописанные переключения недопустимо применять для электромоторов, у которых на валу размещена нагрузка без инерции, к примеру, вес лебедки или сопротивление поршневого компрессора.
Для такого оборудования устанавливают специальные трехфазные электрические двигатели с фазным ротором, где реостаты уменьшают значение токов при пуске.
Чтобы изменить направление вращения электромотора, необходимо сменить местами две любые фазы сети при любом типе подключения.
Для этих целей при эксплуатации асинхронного электродвигателя применяют специальные электроаппараты ручного управления, к которым относятся реверсивные рубильники и пакетные переключатели или более модернизированные приборы дистанционного управления — реверсивные электромагнитные пускатели (рубильники).
