Самыми распространенными приводами различных электрических машин в мире являются асинхронные двигатели. Они были изобретены еще в XIX веке и очень быстро, в силу простоты своей конструкции, надежности и долговечности, используются широко и в промышленности, и в быту.
Однако далеко не все потребители электрической энергии обеспечены трехфазным электроснабжением, что затрудняет применение надежных помощников человека – трехфазных электродвигателей. Но выход, достаточно просто реализуемый на практике, все же есть. Нужно только сделать подключение двигателя, используя специальную схему.
Но вначале стоит немного узнать о принципах работы трехфазных электродвигателей и о их подключении.
Каким образом асинхронный двигатель будет работать при подключении в двухфазную сеть
На статоре асинхронного двигателя помещаются три обмотки, которые обозначаются буквами C1, C2— C6. Первой обмотке принадлежат выводы C1 и C4, второй С2 и C5, а третьей C3 и C6, причем C1— С6 – это начала обмоток, а C4— C6 – их конец. В современных двигателях принята несколько иная система маркировки, обозначающая обмотки буквами U, V, W, а их начало и конец обозначают цифрами 1 и 2. Например, началу первой и обмотки C1 соответствует U1, концу третей C6 соответствует W2 и так далее.
Все выводы обмоток смонтированы в специальной клеммной коробке, которая есть у любого асинхронного двигателя. На табличке от schooldiy.com, которая должна быть на каждом двигателе обозначены его мощность, рабочее напряжение (380/220 В или 220/127 В), а также возможность Подключения по двум схемам: «звездой» или «треугольником».
[attention type=green]Стоит учитывать, что мощность асинхронной машины при подключении в однофазную сеть всегда будет на 50—75% меньше, чем при трехфазном подключении.[/attention]
Схема подключения к однофазной сети 220 вольт
Если просто подключить трехфазный двигатель к сети 220 вольт просто соединив обмотки с питающей сетью, то ротор не будет двигаться по той простой причине, что отсутствует вращающееся магнитное поле. Для того, чтобы его создать необходимо сдвинуть фазы на обмотках при помощи специальной схемы.
Из курса электротехники известно, что конденсатор, включенный в электрическую цепь переменного тока, будет сдвигать фазу напряжения. Это происходит из-за того, что во время его заряда происходит постепенное возрастание напряжения, время которого определяется емкостью конденсатора и величиной протекающего тока.
Получается, что разность потенциалов на выводах конденсатора будет всегда опаздывать по отношению к питающей сети. Этим эффектом и пользуются для подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть.
На рисунке представлена схема подключения однофазного двигателя при разных способах. Очевидно, что напряжение между точками A и C , также B и C будет расти с запаздыванием, что создаст эффект вращающегося магнитного поля. Номинал конденсатора в соединениях типа «треугольник рассчитывается по формуле: C=4800*I/U, где I – это рабочий ток, а U– напряжение. Емкость в этой формуле вычисляется в микрофарадах.
В соединениях по способу «звезда», которое наименее предпочтительно нужно использовать в однофазных сетях из-за меньшей отдаваемой мощности, применяют другую формулу C=2800*I/U. Очевидно, что конденсаторы требуют меньших номиналов, что объясняется меньшими пусковыми и рабочими токами.
Подключение высокомощных устройств в однофазную сеть
Представленная выше схема подходит только для тех трехфазных электродвигателей, чья мощность не превышает 1,5 кВт. При большей мощности потребуется применение другой схемы, которая помимо рабочих характеристик гарантированно обеспечит пуск двигателя и его выход в рабочий режим. Такая схема представлена на следующем рисунке, где дополнительно присутствует возможность реверса двигателя.
Конденсатор Сp обеспечивает работу двигателя в штатном режиме, а Cп – нужен при пуске и разгоне двигателя, который делается в течение нескольких секунд. Резистор R разряжает конденсатор после запуска и размыкания кнопочного выключателя Кн, а переключатель SA служит для реверса.
Емкость пускового конденсатора обычно применяется в два раза большей, чем емкость рабочего конденсатора. Для того чтобы набрать нужную емкость, используют собранные батареи из конденсаторов. Известно, что параллельное соединение конденсаторов суммирует их емкость, а последовательное – обратно пропорционально.
При выборе номиналов конденсаторов руководствуются тем, что их рабочее напряжение должно быть больше напряжения в сети минимум на одну ступень, а это обеспечит их надежную работу при пуске.
Современная элементная база позволяет использовать конденсаторы высокой емкости при небольших габаритах, что значительно упрощает подключение трехфазных двигателей в однофазную сеть 220 вольт.
Итоги
- Асинхронные машины могут подключаться и в однофазные сети 220 вольт при помощи фазосдвигающих конденсаторов, номинал которых рассчитывается, исходя их рабочего напряжения и потребляемого тока.
- Двигатели, имеющие мощность свыше 1,5 кВт, требуют подключения и пускового конденсатора.
- Подключение способом «треугольник» является основным в однофазных сетях.
