Соединения в звезду и треугольник, фазные и линейные напряжения и токи. Что такое звезда и треугольник в электродвигателе Как лучше подключить электродвигатель звездой или треугольником

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.

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).

Трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на 220 вольт. Если у Вас в доме или гараже есть ввод на 380 Вольт, тогда обязательно покупайте компрессор или станок с трехфазным электродвигателем. Это обеспечит более стабильную и экономичную работу устройств. Для пуска мотора не понадобятся различные пусковые устройства и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к электросети 380 Вольт.

Выбор схемы включения электродвигателя

Схемы подключения 3-х фазных двигателей при помощи магнитных пускателей Я подробно описывал в прошлых статьях: « » и « «.

Подключить трех фазный двигатель возможно и в сеть 220 Вольт с использованием конденсаторов по . Но будет значительное падение мощности и эффективности его работы.

В статоре асинхронного двигателя на 380 В расположены три отдельные обмотки, которые соединяются между собой в треугольник или звезду и к трем лучам или вершинам подключаются 3 разноименные фазы.

Вы должны учитывать , что при подключении звездой пуск будет плавным, но для того что бы достичь полной мощности необходимо подключить мотор треугольником. При этом мощность возрастет в 1.5 раза, но ток при запуске мощных или средних моторов будет очень высоким, и да же может повредить изоляцию обмоток.

Перед подключением электродвигателя ознакомьтесь с его характеристиками в паспорте и на шильдике. Особенно это важно при подключении 3 фазных электродвигателей западно-европейского производства, которые рассчитаны на работу от сети напряжением 400/690. Пример такого шильдика на картинке снизу. Такие моторы подключаются только по схеме «треугольник» к нашей электросети. Но многие монтажники подключают их аналогично отечественным в «звезду» и электромоторы при этом сгорают, особенно быстро под нагрузкой.

На практике все электродвигатели отечественного производства на 380 Вольт подключаются звездой. Пример на картинке. В очень редких случаях на производстве для того что бы, выжать всю мощность используется комбинированная схема включения звезда-треугольник. Об этом подробно узнаете в самом конце статьи.

Схема подключения электродвигателя звезда треугольник

В некоторых наших электромоторах выходит всего 3 конца из статора с обмотками- это означает, что уже внутри двигателя собрана звезда. Вам только остается подключить к ним 3 фазы. А для того, что бы собрать звезду необходимы оба конца, каждой обмотки или 6 выводов.

Нумерация концов обмоток на схемах идет слева направо. К номерам 4, 5 и 6 подключаются 3 фазы А-В-С от электросети.

При соединении звездой трёхфазного электродвигателя начала его обмоток статора соединяются вместе в одной точке, а к концам обмоток подключаются 3 фазы электропитания на 380 Вольт.

При соединении треугольником статорные обмотки между собой соединяются последовательно. Практически, необходимо соединить конец одной обмотки с началом следующей. К трем точкам соединения их между собой подключаются 3 фазы питания.

Подключение схемы звезда-треугольник

Для подключения мотора по довольно редкой схеме звезды при запуске, с последующим переводом для работы в рабочем режиме в схему треугольника. Так Мы сможем выжать максимум мощности, но получается довольно сложная схема без возможности реверсирования или изменения направления вращения.

Для работы схемы необходимы 3 пускателя. На первый К1 подключено электропитание с одной стороны, а с другой — концы обмоток статора. Их же начала подключены к К2 и К3. С пускателя К2 начала обмоток подключаются соответственно на другие фазы по схеме треугольник. При включении К3 все 3 фазы закорачиваются между собой и получается схема работы звездой.

Внимание , одновременно не должны включаться магнитные пускатели К2 и К3, а то произойдет произойдет аварийное отключение автомата защиты из-за возникновения межфазного короткого замыкания. Поэтому и делается электрическая блокировка между ними- при включении одного из них размыкается блок контактами цепь управления другого.

Схема работает следующим образом. При включении пускателя К1 реле времени включает К3 и двигатель запускается по схеме звезда. По истечении заданного промежутка, достаточного для полного запуска двигателя реле времени отключает пускатель К3 и включает К2. Мотор переходит на работу обмоток по схеме треугольник.

Отключение происходит пускателем К1. При повторном запуске все снова повторяется.

Похожие материалы:

попробовал еще такой вариант.соединение звезда.запускаю двигатель 3 киловатт при помощи конденсатора 160 микрофарад.а дальше убираю его из сети(если не убрать из сети то конденсатор начинает греться) .и двигатель работает самостоятельно на довольно таки неплохих оборотах. возможно ли в таком варианте его использовать?не опасно?

Роман :

Здравствуйте! Есть Частотник Веспер на 1,5 квт, который трансформирует от одной фазы 220 вольт сети в 3 фазы на выходе с межфазным 220в для питания асинхронного 1,1 квт. дв. 1500 об/мин. Однако при отключении сети 220 вольт необходимо запитать его от Инвертора прямого тока, который в качестве резервного источника питания использует АКБ. Вопрос в том, возможно ли сделать такое через перекидной рубильник АВВ (т.е. перейти вручную на питание Веспера от инвертора прямого тока) и не повредится ли при этом Инвертор прямого тока?

Опытный Электрик :

Роман, здравствуйте. Для этого надо читать инструкцию или задавать вопросы производителю инвертора, а именно, способен ли инвертор на подключение к нагрузке (или другими словами его перегрузочная способность в течение короткого времени). Если же не рисковать, то проще (когда пропадает 220 вольт), отключить автоматом или рубильником электродвигатель, включить перекидным рубильником питание от инвертора (таким образом запитать частотник) и затем уже включить двигатель. Или делать схему бесперебойной работы — на постоянной основе подавать сетевое напряжение на инвертор, а с инвертора забирать на частотник. В случае отключения электричества, инвертор остается в работе благодаря АКБ и перерыва в электроснабжении не наступает.

Сергей :

Добрый день. Однофазный двигатель от старой, советской стиральной машины при каждом запуске вращается в разные стороны (нет системы). У двигателя есть 4 вывода(2 толстых,2 тонких. Подключил через выключатель с третьим отходящим контактом. После запуска двигатель работает устойчиво (не греется). Не могу понять почему идет вращение в разные стороны.
1. Опытный Электрик :
  
  Сергей, здравствуйте. Все дело в том, что однофазному двигателю без разницы куда вращаться. Поле не круговое (как в трехфазной сети), а пульсирующее 1/50 секунды на фазе «плюс» относительно нуля, а 1/50 — «минус». Все равно что сто раз в секунду вы будете крутить батарейку. Только после того, как двигатель раскрутился тогда уже он сохраняет свое вращение. В старой стиральной машине могло и не предусматриваться строгое направление вращения. Если предположить такое, то в момент запуска на «положительной» полуволне синусоиды он запускается в одну сторону, при отрицательной полуволне — в другую. Есть смысл попробовать задать смещение тока пусковой обмотки через конденсатор. Ток в пусковой обмотке начнет опережать напряжение и будет задавать вектор вращения. Я так понимаю, у вас сейчас два провода (фаза и ноль) идут на двигатель от рабочей обмотки. Один из проводов пусковой обмотки объединен с фазой (условно, просто фактически намертво с одним из проводов), а второй провод через третий нефиксирующийся контакт идет на ноль (тоже условно, по факту на другой из сетевых проводов). Вот и попробуйте между проводом и нефискирующимся контактом установить конденсатор емкостью от 5 до 20 мкФ и понаблюдайте за результатом. В теории вы должны жестко задать этим направление магнитного поля. По факту это конденсаторный двигатель (однофазные асинхронные все конденсаторные) и тут возможны только три момента: либо конденсатор работает всегда и тогда надо подбирать емкость, либо он задает вращение, либо запуск происходит без него, но в любую сторону.
Галина :

Здравствуйте
Сергей :

Добрый день. Собрал схему, как вы говорили, конденсатор установил на 10 мкф, запускается двигатель устойчиво теперь только в одну сторону. Смена направления вращения только в случае если поменять местами концы пусковой обмотки. Поэтому теория на практике сработала безупречно. Спасибо большое за совет.
Galina :

Спасибо за ответ, Я купила в китае фрезерный станок с чпу, двигатель 3х фазный на 220, а у нас (я живу в аргентине) сеть однофазная на 220, либо 3х фазная на 380
консультировалась у местных специалистов — говорят что надо менять двигатель, но очень не хочется. Помогите советом как подключить станок.
Galina :

Здравствуйте! Огромное Вам спасибо за информацию! Через пару дней приходит станок. посмотрю что там на самом деле, а не только на бумаге, и я полагаю у меня ещё будут к Вам вопросы. Ещё раз спасибо!
Здравствуйте! А возможен такой вариант: провести линию 3 фазы 380 v и поставить понижающий трансформатор, чтобы иметь 3 фазы 220v? В станке 4 двигателя, основной мощностью 5,5 kw. Если это возможно, то какой тр-р нужен?
Юра :

Здравствуйте!
Подскажите пожалуйста — можно ли запитать асинхронный трехфазный эл-двигатель 3,5 кВт от 12-ти вольтовых аккумуляторов? Например с помощью трёх бытовых инверторов 12-220 с чистой синусоидой.
1. Опытный Электрик :
  
  Юрий, здравствуйте. Чисто теоретически это возможно, но на практике вы столкнетесь с тем, что при запуске асинхронный двигатель создает большой пусковой ток и вам придется брать соответствующий инвертор. Второй момент это полное фазирование (сдвиг частоты у трех инверторов на угол 120° относительно друг друга), что невозможно сделать, если это не предусмотрено производителем, потому добиться синхронизации вручную при частоте 50 Гц (50 раз в секунду) вы не сможете. Плюс мощность двигателя довольно большая. Исходя из этого я бы вам порекомендовал обратить внимание на связку «аккумулятор-инвертор-частотный преобразователь». Частотный преобразователь способен выдавать требуемые сихнронизированные фазы того напряжение, которое будет на входе. Практически все двигатели имеют возможность включения на 220 и 380 вольт. Следовательно, получив нужный вольтаж и получив нужную схему соединения можно с помощью частотного преобразователя сделать плавный запуск избежав больших пусковых токов.
  1. Юра :
    
    я немного не понял — инверторы у меня на 1,5кВт, то есть вы советуете использовать батарею аккумуляторов и один такой инвертор в связке с частотником? а как он вытянет???
    или же вы советуете использовать инвертор соответсвующей мощности — 3,5кВт? тогда непонятна необходимость частотного преобразователя…
    1. Опытный Электрик :
      
      Постараюсь объяснить.
      1. Изучите информацию о трехфазном токе. Три фазы, это не три напряжения на 220 вольт. Каждая фаза имеет частоту 50 герц, то есть 100 раз в секунду меняет свое значение с плюса на минус. Для того, чтобы асинхронный двигатель начал работать, ему нужно круговое поле. В этом поле три фазы сдвинуты друг относительно друга на угол 120°. Другими словами фаза А достигает своего пика, через 1/3 времени этого пика достигает фаза В, через 2/3 времени фаза С, затем процесс повторяется. Если смена пиков синусоиды будет происходить хаотично, двигатель не начнет вращаться, он будет просто гудеть. Следовательно, либо ваши инверторы должны быть сфазированы, либо в них нет смысла.
      2. Изучите информацию об асинхронных двигателях. Пусковой ток достигает значений 3-8 кратных номинальному. Следовательно, если взять примерное значение 5 ампер, то при запуске двигателя ток может быть 15-40 ампер или 3,3 — 8,8 кВт на фазу. Инвертор меньшей мощности сгорит сразу, значит надо брать инвертор по максимальной мощности, даже если она будет длиться всего полсекунды или еще меньше, а это будет дорогое удовольствие.
      3. Изучите информацию по частотному преобразователю. Частотник может обеспечить как плавный запуск, так и преобразование одной фазы в три. Плавный запуск позволит избежать больших пусковых токов (и покупки сверхмощного инвертора), а преобразование одной фазы в три позволит избежать дорогостоящей процедуры сфазирования инверторов (если они изначально к этому не приспособлены, то своими силами вы точно не сможете это сделать и вам придется найти хорошего электронщика).
      
      Я советую взять мощный инвертор в связке с частотным преобразователем, если вам очень необходимо получить полную мощность от вашего двигателя.

Валерий :

Здравствуйте. Подскажите, пожалуйста, можно ли использовать этот двигатель (импортный) для включения в нашу сеть 220V для деревообрабатывающего станка?
На шильде 4 варианта:
— 230, треугольник, 1.5kw, 2820 /мин., 5.7А, 81.3%
— 400, звезда, 1.5kw, 2800/мин., 3.3А, 81.3%
— 265, треугольник, 1.74kw, 3380/мин, 5.7А, 84%
— 460, эвезда, 1.74kw, 3380/мин, 3.3А, 84%
Судя по этому, данный двигатель очень хорошо подойдет для д.о. станка (по 1-му варианту). Наверное, в коробке 6 контактов? Хорошие (относительно) обороты. Смущает 230V — как поведет себя в сети 220V? Почему максимальный ток именно по варианту 1, 3?
Можно ли использовать этот двигатель для д/о станка и как подключать в сеть 220V?

Валерий :

Спасибо большое за все. За терпение, повторное разъяснение всего, что много раз повторялось в других комментариях. Все это я перечитал, местами не раз. Я много читал инф. на разных сайтах по переводу 3-х ф.двиг. в сеть 220v. (с момента, как мне помощники подпалили эл. двиг. самодельного небольшого станка). Но у вас я почерпнул намного больше, такие особенности, о которых не знал и не встречал раньше. Сегодня после поисковика зашел на этот сайт, перечитал почти все комментарии и был поражен полезностью, доступностью информации.
По поводу моих вопросов. Дело вот в чем. На моем старом станке (бывшем, отца) стоит такой же старый эл. дв. Но потерял мощность, «бьется» с корпуса (наверное, подгоревшая обмотка коротит). Там нет бирки, классический треугольник, без клем — когда-то переделывался, наверное. Мне предлагают новый двиг, польский, кажется, с приведенными вариантами на бирке. Кстати, там 50 Гц по каждому варианту. И после отправки комментария внимательно посмотрел все 4 приведенные варианта и понял почему в треугольнике ток выше.
Буду брать, включать в 220 по 1 варианту в треугольник через конденсаторы с 70% мощности. Передаточное число можно увеличить, но мощности для станка могло бы быть и больше.
Да, кроме классического треугольника и звезды встречаются другие варианты включения 380 в сеть 220. И существует (Вы знаете) более простой способ определения начала обмоток с помощью батарейки и стрелочника.
Валерий :

Сегодня получил фото шильды эл. дв. Вы правы. Там по 3 и 4 варианту 60Гц. И теперь понятно, что не могло быть иначе и что при 50Гц — максимум 3000 об. Еще вопрос. Как надежно и продолжительно при одном включении работают электролитические конденсаторы через мощный диод в качестве рабоч. конд.?
Александр :

Здравствуйте,подскажите- как прикрепить файл с фоткой, чтобы задать вопросик?
Сергей :

Добрый день.
Немного истории. На водогрейном котле (промышленный большой — для отопления предприятия) использую два циркуляционных насоса ВИЛО с германским электродвигателем 7,5 кВт каждый. При получении обоих насосов мы их подключили «треугольником». Проработали неделю (все нормально было). Приехали наладчики автоматики водогрейного котла и сказали нам, что схему подключения обоих двигателей переключить на «звезду». Проработали неделю и один за другим оба движка сгорели. Подскажите, может ли переподключение с треугольника на звезду явиться причиной перегоревших германских двигателей? Спасибо.
Александр :

Здравствуйте Опытный Электрик) Скажите свое мнение по поводу такой схемы подключения двигателей, наткнулся на нее на одном форуме

«Неполная звезда встречная, с рабочими конденсаторами в двух обмотках»
Ссылка на схему и диаграмму с описанием принципа работы такой схемы — https://1drv.ms/f/s!AsqtKLfAMo-VgzgHOledCBOrSua9

Говориться, что такая схема подключения двигателя была разработана для двухфазной сети и наилучшие результаты показывает при подключении на 2 фазы. Но в однофазной сети 220в она применяется потому что,имеет лучшие характеристики чем классические:звезда и треугольник.
Что скажите про такой вариант подключения трех-фазного двигателя в сеть 220в. Имеет право на жизнь? хочу попробовать ее на самодельной газонокосилке.
1. Опытный Электрик :
  
  Александр, здравствуйте. Ну что вам сказать? Во-первых, невероятно сильно «подкупает» грамотность как изложения материала, так и грамотность языка статьи. Во-вторых, про этот способ почему-то знает очень мало людей. В-третьих, если бы этот способ был действенным и лучшим, его бы давно включили в учебную литературу. В-четвертых, нигде нет теоретической выкладки этого способа. В-пятых есть пропорции, но нет формул для расчета емкости (то есть, условно, можно взять за точку отсчета 1000 мкФ или 0,1 мкФ — главное — соблюсти пропорции???). В-шестых, тему писал совсем не электрик. В седьмых, лично у меня не укладывается в голове первая обмотка, которая включена задом наперед и через конденсатор — все это наводит на размышления, что кто-то что-то придумал и хочет что-то выдать за изобретение, которое якобы лучше работает для двухфазной сети. Теоретически, такое можно допустить, но для размышлений мало теоретических данных. В теории, если каким-то образом получать то одну, то другую полуволну из одной или другой фазы, но схема тогда должна иметь другой вид (при использовании двух фаз, это однозначно звезда, но с использованием нулевого провода и двух конденсаторов к нему или от него… и опять же, получается фигня. В общем, поэкспериментируйте, а потом отпишитесь — мне интересно, что получится, но я лично, подобные эксперименты проводить не хочу, ну или если мне дадут двигатель и скажут — его можно убивать, тогда поэкспериментирую. По поводу подбора конденсаторов я уже писал и в комментариях, и в ссылках на статью «Конденсатор для трехфазного двигателя» на этом сайте и на сайте «потомственного мастера» — бездумно ставить конденсатор по формуле не надо. Надо учитывать нагрузку двигателя и подбирать конденсатор по рабочему току в конкретном цикле работы.
  1. Александр :
    
    Спасибо за ответ.
    На форуме где я на это наткнулся, несколько человек пробовали эту схему на своих двигателях (включая человека который ее выложил)-говорят что результатами ее работы очень довольны. По поводу компетентности человека ее предложившего, я так понял он вроде в теме (и модератор того форума), схема не его, как он говорил сам ее нашел в каких то старых книгах по двигателям.Но то такое, у меня есть движок подходящий для экспериментов, попробую на нем.
    По поводу формул, я просто не все записи с той ветки представил, там много чего написано,из главного вот еще добавил если интересно посмотрите по той же ссылке.
    1. Опытный Электрик :
      
      Александр, поэкспериментируйте, и напишите результат. Я могу сказать одно — я любознательный товарищ, но про такую схему ни из учебников, ни из уст многих авторитетных старших товарищей не слышал. У меня сосед еще более любознательный электронщик с уклоном в электричество тоже не слышал. На днях попробую спросить его.
      Компетентность штука такая… сомнительная, когда речь идет об интернете. Вы никогда не знаете, кто сидит с той стороны экрана и что он из себя представляет, и висит ли у него на стене диплом, о котором он говорит, и знает ли он что либо из предметов, которые указаны в дипломе. Я нисколько не пытаюсь обхаять человека, просто пытаюсь сказать, что не всегда надо верить на сто процентов человеку с той стороны экрана. Случись что, вы его не сможете за вредный совет прижать к стенке, а это рождает полную безответственность.
      Есть еще один «черный» момент — форумы зачастую создаются для того, чтобы приносить доход и для этого хороши все средства, как вариант, предложить какую-то хитрую тему, раскрутить ее, пусть даже она не совсем рабочая, но уникальная, то есть, только на его сайте. А «несколько» человек, это может быть как раз модератор, под несколькими никами сам с собой побеседовать для раскрутки темы. Опять же не хаю конкретно того человека, но такой вот черный пиар форума уже встречал.
      Теперь коснемся старых книг и советского союза. В СССР было мало дураков (среди тех, кто занимался разработками) и если бы схема себя зарекомендовала, наверняка она была бы включена в учебники, по которым я учился, хотя бы для упоминания и для общего развития, что такой вариант возможен. Да и преподаватели у нас были не дураки, а по электрическим машинам дядька так вообще давал очень много интересной информации сверх учебного плана, но и он об этой схеме не слыхивал.
      Вывод, я не верю, что эта схема лучше (возможно для двух фаз и лучше, но это еще надо посмотреть и нарисовать «правильную» схему, чтобы было понятно действие токов и их смещение), хотя и допускаю, что она работает. Таких вариантов, когда кто-то что-то намудрил, а оно работает — полно 🙂 Как правило, человек сам не понимает, что сделал и не вникает в суть, но пытается усиленно что-то модернизировать.
      Ну и еще один вывод: если бы эта схема реально была бы лучше, то она была бы как минимум известна, но я о ней узнал только от вас при всей своей неуёмной любознательности.
      В общем, жду от вас мнений и результатов, а там глядишь и сам проведу эксперимент с соседом уже на практико-теоретической базе.
  2. Александр :
    
    Здравствуйте. Вы правы) я треугольником сразу подключал в мастерской, правда не косил на нем, и работу двигателя могу оценить только визуально,на слух и по своим ощущениям) так как делать замеры тех же токов на разных схемах у меня нечем. Я от серьезной электрики далекий, могу в основном по готовой схеме с уже известными деталями что то в кучу скрутить, прозвонить да 220-380 вольтметром проверить). В описании схемы было сказано, что ее преимущество в меньших потерях мощности двигателя и в режиме его работы, приближенном к номинальному. Скажу, что на треугольнике мне легче было затормозить вал на двигателе, чем на этой схеме. Да и вращался он на ней, я бы сказал шустрее. У меня на этом двигателе она работает и как работает сам двигатель мне понравилось, поэтому собирать и запихивать по очереди две схемы в одну коробку и проверять как косит я не стал. Я пока конденсаторы во временную коробку запихнул, чтоб посмотреть как будет работать еще (может добавить или убрать придется чего то еще), а потом думал все это дело красиво и компактно оформить с защитой какой то может. Мне вот интересно там где я на эту схему наткнулся, люди по ней подключали мало мощные двигатели и никто не писал про подключение хотя бы 1,5 или 2 кВт. Для них я так понимаю нужно много (по сравнению с треугольником) конденсаторов, да еще и на высокое напряжение должны быть. Я здесь и решил поспрашивать про эту схему,так как действительно нигде раньше о ней не слышал и думал может спецы скажут с точки зрения теории и науки — должна она работать или нет.
    Точно могу сказать двигатель крутиться и как по мне — очень даже неплохо, а вот что там должно быть с токами, напряжениями и что там должно отставать или опережать по этой схеме и хотелось бы услышать от кого то знающего. Может эта схемка просто развод? и она от того же треугольника ничем не отличается (кроме лишних проводов и конденсаторов. У меня дома сейчас уже нет надобности в мощных двигателях, что бы попробовать подключить их через конденсаторы по этой схеме и посмотреть как бы они работали. Раньше были и циркулярка и фуганок, так на них двигатели около 2,5 кВт подключенные по треугольнику, глохли если чуть больше нагрузку дашь, как будто в них не больше киловатта было. Сейчас просто все это в цеху есть в котором 380 есть. Еще пару-тройку раз покошу, и если все будет «гут» оформлю свою чудо-косилку грамотно и выложу фото, может кому то пригодиться.
    
    Владимир :
    
    Добрый вечер подскажите как поменять направление вращения вала электродвигателясинхронного 380В подключенный со звезды на треугольник.

При создании любого прибора важно не только подобрать необходимые детали, но и верно их все соединить. И в рамках данной статьи будет рассказано про соединение звездой и треугольником. Где это применяется? Как схематически данное действие выглядит? На эти, а также другие вопросы и будут даны ответы в рамках статьи.

Что собой представляет трёхфазная система электроснабжения?

Она является частным случаем многофазных систем построения электрических цепей для переменного тока. В них действуют созданные с помощью общего источника энергии синусоидальные ЭДС, обладающие одинаковой частотой. Но при этом они сдвинуты относительно друг друга на определённую величину фазового угла. В трехфазной системе он равняется 120 градусам. Шестипроводная (часто ещё называемая многопроводной) конструкция для переменного тока была изобретена в своё время Николой Теслой. Также значительный вклад в её развитие внёс Доливо-Добровольский, который первым предложил делать трёх- и четырепроводные системы. Также он обнаружил ряд преимуществ, которые имеют трехфазные конструкции. Что же собой представляют схемы включения?

Схема звезды

Так называют соединение, при котором концы фаз обмоток генератора соединяют в общую точку. Её называют нейтралью. Концы фаз обмоток потребителя также соединяются в одну общую точку. Теперь к проводам, которые их соединяют. Если он находится между началом фаз потребителя и генератора, его называют линейным. Провод, который соединяет нейтрали, обозначают как нейтральный. Также от него зависит название цепи. Если есть нейтральный, схема называется четырёхпроводной. В ином случае она будет трёхпроводной.

Треугольник

Это тип соединения, в котором начало (Н) и конец (К) схемы находятся в одной точке. Так, К первой фазы подсоединён у Н второй. Её К соединяется с Н третьей. А её конец соединён с началом первой. Такую схему можно было бы назвать кругом, если не особенность её монтирования, когда более эргономичным является размещение в виде треугольника. Чтобы узнать все особенности соединения, ознакомитесь с ниже приведёнными видами соединений. Но до этого ещё немного информации. Чем отличается соединение звездой и треугольником? Разница между ними заключается в том, что по-разному соединяются фазы. Также существуют определённые отличия в эргономичности.

Виды

Как можно понять из рисунков, существует довольно много вариантов реализации включения деталей. Сопротивления, которые возникают в таких случаях, называют фазами нагрузки. Выделяют пять видов соединений, по которым может быть подключен генератор к нагрузке. Это:

Звезда-звезда. Вторая используется с нейтральным проводом.
Звезда-звезда. Вторая используется без нейтрального провода.
Треугольник-треугольник.
Звезда-треугольник.
Треугольник-звезда.

А что это за оговорки в первом и втором пунктах? Если вы уже успели задаться этим вопросом, прочитайте информацию, которая идёт к схеме звезды: там есть ответ. Но здесь хочется сделать небольшое дополнение: начала фаз генераторов обозначаются с применением заглавных букв, а нагрузки - прописными. Это относительно схематического изображения. Теперь по опыту использования: когда выбирают направление протекания тока, в линейных проводах делают так, чтобы он был направлен со стороны генератора к нагрузке. С нулевыми поступают полностью наоборот. Посмотрите, как выглядит схема соединения звезда-треугольник. Рисунки очень хорошо наглядно показывают, как и что должно быть. Схема соединения обмоток звезда/треугольник представлены в разных ракурсах, и проблем с их пониманием быть не должно.

Преимущества

Каждая ЭДС работает в определённой фазе периодического процесса. Для обозначения проводников используют латинские буквы A, B, C, L и цифры 1, 2, 3. Говоря про трехфазные системы, обычно выделяют такие их преимущества:

Экономичность при передаче электричества на значительные расстояния, которое обеспечивает соединение звездой и треугольником.
Малая материалоёмкость трехфазных трансформаторов.
Уравновешенность системы. Данный пункт является одним из самых важных, поскольку позволяет избежать неравномерной механической нагрузки на электрогенерирующую установку. Из этого вытекает больший срок службы.
Малой материалоёмкостью обладают силовые кабели. Благодаря этому при одинаковой потребляемой мощности в сравнении с однофазными цепями уменьшаются токи, которые необходимы, чтобы поддерживать соединение звездой и треугольником..
Можно без значительных усилий получить круговое вращающееся магнитное поле, что необходимо для работоспособности электрического двигателя и целого ряда других электротехнических устройств, работающих по похожему принципу. Это достигается благодаря возможности создания более простой и одновременно эффективной конструкции, что, в свою очередь, вытекает из показателей экономичности. Это ещё один значительный плюс, который имеет соединение звездой и треугольником.
В одной установке можно получить два рабочих напряжения - фазное и линейное. Также можно сделать два уровня мощности, когда присутствует соединение по принципу «треугольника» или «звезды».
Можно резко уменьшать мерцание и стробоскопический эффект светильников, работающих на люминесцентных лампах, пойдя по пути размещения в нём устройств, питающихся от разных фаз.

Благодаря вышеуказанным семи преимуществам трехфазные системы сейчас являются наиболее распространёнными в современной электронике. Соединение обмоток трансформатора звезда/треугольник позволяет подобрать оптимальные возможности для каждого конкретного случая. К тому же неоценимой является возможность влиять на напряжение, передающееся по сетям к домам жителей.

Заключение

Данные системы соединения являются самыми популярными благодаря своей эффективности. Но следует помнить, что работа идёт с высоким напряжением, и необходимо соблюдать крайнюю осторожность.

Трехфазные асинхронные двигатели совершенно заслужено являются самыми массовыми в мире, благодаря тому, что они очень надежны, требуют минимального технического обслуживания, просты в изготовлении и не требуют при подключении каких-либо сложных и дорогостоящих устройств, если не требуется регулировка скорости вращения. Большинство станков в мире приводятся в действие именно трёхфазными асинхронными двигателями, они также приводят в действие насосы, электроприводы различных полезных и нужных механизмов.

Но как быть тем, кто в личном домовладении не имеет трехфазного электроснабжения, а в большинство случаев это именно так. Как быть, если хочется в домашней мастерской поставить стационарную циркулярную пилу, электрофуганок или токарный станок? Хочется порадовать читателей нашего портала, что выход из этого затруднительного положения есть, причем достаточно просто реализуемый. В этой статье мы намерены рассказать, как подключить трехфазный двигатель в сеть 220 В.

Принципы работы трехфазных асинхронных двигателей

Рассмотрим кратко принцип работы асинхронного двигателя в своих «родных» трехфазных сетях 380 В. Это очень поможет впоследствии адаптировать двигатель для работы в других, «не родных» условиях – однофазных сетях 220 В.

Устройство асинхронного двигателя

Большинство производимых в мире трехфазных двигателей – это асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКЗ), которые не имеют никакой электрической контактной связи статора и ротора. В этом их основное преимущество, так как щетки и коллекторы, – самое слабое место любого электродвигателя, они подвержены интенсивному износу, требуют технического обслуживания и периодической замены.

Рассмотрим устройство АДКЗ. Двигатель в разрезе показан на рисунке.

В литом корпусе (7) собран весь механизм электродвигателя, включающий две главные части – неподвижный статор и подвижный ротор. В статоре имеется сердечник (3), который набран из листов специальной электротехнической стали (сплава железа и кремния), которая обладает хорошими магнитными свойствами. Сердечник набран из листов по причине того, что в условиях переменного магнитного поля в проводниках могут возникнуть вихревые токи Фуко, которые в статоре нам абсолютно не нужны. Дополнительно каждый лист сердечника еще покрыт с обеих сторон специальным лаком, чтобы вообще свести на нет протекание токов. Нам от сердечника нужны только магнитные его свойства, а не свойства проводника электрического тока.

В пазах сердечника уложена обмотка (2), выполненная из медного эмалированного провода. Если быть точным, то обмоток в трехфазном асинхронном двигателе как минимум три – по одной на каждую фазу. Причем уложены это обмотки в пазы сердечника с определенным порядком – каждая расположена так, что находится под угловым расстоянием в 120° к другой. Концы обмоток выведены в клеммную коробку (на рисунке она расположена в нижней части двигателя).

Ротор помещен внутрь сердечника статора и свободно вращается на валу (1). Зазор между статором и ротором для повышения КПД стараются сделать минимальным – от полумиллиметра до 3 мм. Сердечник ротора (5) также набран из электротехнической стали и в нем тоже имеются пазы, но они предназначены не для обмотки из провода, а для короткозамкнутых проводников, которые расположены в пространстве так, что напоминают беличье колесо (4), за что и получили свое название.

Беличье колесо состоит из продольных проводников, которые связаны и механически, и электрически с торцевыми кольцами Обычно беличье колесо изготавливают путем заливки в пазы сердечника расплавленного алюминия, а заодно еще формуют монолитом и кольца, и крыльчатки вентиляторов (6). В АДКЗ большой мощности в качестве проводников клетки применяют медные стержни, сваренные с торцевыми медными кольцами.

Что такое трехфазный ток

Для того чтобы понять какие силы заставляют вращаться ротор АДКЗ, надо рассмотреть что такое трехфазная система электроснабжения, тогда все встанет на свои места. Мы все привыкли к обычной однофазной системе, когда в розетке есть только два или три контакта, один из которых (L), второй рабочий ноль (N), а третий защитный ноль (PE). Среднеквадратичное фазное напряжение в однофазной системе (напряжение между фазой и нулем) равно 220 В. Напряжение (а при подключении нагрузки и ток) в однофазных сетях изменяются по синусоидальному закону.

Из приведенного графика амплитудно-временной характеристики видно, что амплитудное значение напряжения не 220 В, а 310 В. Чтобы у читателей не было никаких «непоняток» и сомнений, авторы считают своим долгом сообщить, что 220 В – это не амплитудное значение, а среднеквадратичное или действующее. Он равно U=U max /√2=310/1,414≈220 В. Для чего это делается? Только для удобства расчетов. За эталон принимают постоянное напряжение, по его способности произвести какую-то работу. Можно сказать, что синусоидальное напряжение с амплитудным значением в 310 В за определенный промежуток времени произведет такую же работу, которое бы сделало постоянное напряжение 220 В за тот же промежуток времени.

Надо сразу сказать, что практически вся генерируемая электрическая энергия в мире трехфазная. Просто с однофазной энергией проще управляться в быту, большинству потребителей электроэнергии достаточно и одной фазы для работы, да и однофазные проводки гораздо дешевле. Поэтому из трехфазной системы «выдергивается» один фазный и нулевой проводник и направляются к потребителям – квартирам или домам. Это хорошо видно в подъездных щитах, где видно, как с одной фазы провод идет в одну квартиру, с другой во вторую, с третьей в третью. Это так же хорошо видно на столбах, от которых линии идут к частным домовладениям.

Трехфазное напряжение, в отличие от однофазного, имеет не один фазный провод, а три: фаза A, фаза B и фаза C. Фазы еще могут обозначать L1, L2, L3. Кроме фазных проводов, естественно, присутствует еще общий для всех фаз рабочий ноль (N) и защитный ноль (PE). Рассмотрим амплитудно-временную характеристику трехфазного напряжения.

Из графиков видно, что трехфазное напряжение – это совокупность трех однофазных, с амплитудой 310 В и среднеквадратичным значением фазного (между фазой и рабочим нулем) напряжения в 220 В, причем фазы смещены относительно друг друга с угловым расстоянием 2*π/3 или 120°. Разность потенциалов между двумя фазами называют линейным напряжением и оно равно 380 В, так как векторная сумма двух напряжений будет U л =2* U ф * sin(60°)=2*220* √3/2=220* √3=220*1,73=380,6 В , где U л – линейное напряжение между двумя фазами, а U ф – фазное напряжение между фазой и нулем.

Трехфазный ток легко генерировать передавать к месту назначения и в дальнейшем преобразовывать в любой нужный вид энергии. В том числе и в механическую энергию вращения АДКЗ.

Как работает трехфазный асинхронный двигатель

Если подать переменное трехфазное напряжение на обмотки статора, то через них начнут протекать токи. Они, в свою очередь, вызовут магнитные потоки, также изменяющиеся по синусоидальному закону и также сдвинутые по фазе на 2*π/3=120°. Учитывая, что обмотки статора расположены в пространстве на таком же угловом расстоянии – 120°, внутри сердечника статора образуется вращающееся магнитное поле.

трехфазный электродвигатель

Это постоянно изменяющееся поле пересекает «беличье колесо» ротора и вызывает в нем ЭДС (электродвижущую силу), которая также будет пропорциональна скорости изменения магнитного потока, что на математическом языке означает производную от магнитного потока по времени. Так как магнитный поток изменяется по синусоидальному закону, значит, ЭДС будет изменяться по закону косинуса, ведь (sinx )’= cosx . Из школьного курса математики известно, что косинус «опережает» синус на π/2=90°, то есть, когда косинус достигает максимума, синус его достигнет через π/2 — через четверть периода.

Под воздействием ЭДС в роторе, а, точнее, в беличьем колесе возникнут большие токи, учитывая, что проводники замкнуты накоротко и имеют низкое электрическое сопротивление. Эти токи образуют свое магнитное поле, которое распространяется по сердечнику ротора и начинает взаимодействовать с полем статора. Разноименные полюса, как известно, притягиваются, а одноименные отталкиваются друг от друга. Возникающие силы создают момент заставляющий ротор вращаться.

Магнитное поле статора вращается с определенной частотой, которая зависит от питающей сети и количества пар полюсов обмоток. Рассчитывается частота по следующей формуле:

n 1 = f 1 *60/ p, где

f 1 – частота переменного тока.
p – число пар полюсов обмоток статора.

С частотой переменного тока все понятно – она в наших сетях электроснабжения составляет 50 Гц. Число пар полюсов отражает, сколько пар полюсов имеется на обмотке или обмотках, принадлежащих одной фазе. Если к каждой фазе подключается одна обмотка, отстоящая на 120° от других, то число пар полюсов будет равно единице. Если одной к одной фазе подключаются две обмотки, тогда число пар полюсов будет равно двум и так далее. Соответственно и меняется угловое расстояние между обмотками. Например, при числе пар полюсов равным двум, в статоре размещается обмотка фазы A, которая занимает сектор не 120°, а 60°. Затем за ней следует обмотка фазы B, занимающая такой же сектор, а затем и фазы C. Далее чередование повторяется. При увеличении пар полюсов соответственно уменьшаются сектора обмоток. Такие меры позволяют уменьшить частоту вращения магнитного поля статора и соответственно ротора.

Приведем пример. Допустим, трехфазный двигатель имеет одну пару полюсов и подключен к трехфазной сети частотой 50 Гц. Тогда магнитное поле статора будет вращаться с частотой n 1 =50*60/1=3000 об/мин. Если увеличить количество пар полюсов – во столько же раз уменьшится частота вращения. Чтобы поднять обороты двигателя, надо увеличить частоту , питающего обмотки. Чтобы изменить направление вращения ротора, надо поменять местами две фазы на обмотках

Следует отметить, что частота вращения ротора всегда отстает от частоты вращения магнитного поля статора, поэтому двигатель и называется асинхронным. Почему это происходит? Представим, что ротор вращается с той же скоростью, что и магнитное поле статора. Тогда беличье колесо не будет «пронизывать» переменное магнитное поле, а оно будет для ротора постоянным. Соответственно не будет наводиться ЭДС и перестанут протекать токи, не будет взаимодействия магнитных потоков и исчезнет момент, приводящий ротор в движение. Именно поэтому ротор находится «в постоянном стремлении» догнать статор, но никогда не догонит, так как исчезнет энергия, заставляющая вращаться вал двигателя.

Разницу частот вращения магнитного поля статора и вала ротора называют частотой скольжения, и она рассчитывается по формуле:

∆ n= n 1 -n 2 , где

n1 – частота вращения магнитного поля статора.
n2 – частота вращения ротора.

Скольжением называется отношение частоты скольжения к частоте вращения магнитного поля статора, оно рассчитывается по формуле: S=∆ n/ n 1 =(n 1 — n 2)/ n 1 .

Способы подключения обмоток асинхронных двигателей

Большинство АДКЗ имеет три обмотки, каждая из которых соответствует своей фазе и имеет начало и конец. Системы обозначения обмоток могут быть разными. В современных электродвигателях принята система обозначения обмоток U, V и W, а их выводы обозначают цифрой 1 начало обмотки и цифрой 2 – ее конец, то есть обмотка U имеет два вывода U1 и U2, обмотка V–V1 и V2, а обмотка W – W1 и W2.

Однако еще до сих пор в эксплуатации находятся асинхронные двигатели, сделанные во времена СССР и имеющие старую систему маркировки. В них начала обмоток обозначаются C1, C2, C3, о концы C4, C5, C6. Значит, первая обмотка имеет выводы C1 и C4, вторая C2 и C5, а третья C3 и C6. Соответствие старых и новых систем обозначений представлено на рисунке.

Рассмотрим, как могут соединяться обмотки в АДКЗ.

Соединение звездой

При таком соединении все концы обмоток объединяют в одной точке, а к их началам подключают фазы. На принципиальной схеме такой способ подключения действительно напоминает звезду, за что и получил название.

При соединении звездой к каждой обмотке в отдельности приложено фазной напряжение в 220 В, а к двум обмоткам, соединенных последовательно линейное напряжение 380 В. Главное преимущество такого способа подключения – это небольшие токи запуска, так как линейное напряжение приложено к двум обмоткам, а не к одной. Это позволяет двигателю «мягко» стартовать, но мощность его будет ограничена, так как протекающие токи в обмотках будут меньше, чем при другом способе подключения.

Соединение треугольником

При таком соединении обмотки объединяют в треугольник, когда начало одной обмотки соединяется с концом следующей – и так по кругу. Если линейное напряжение в трехфазной сети 380 В, то через обмотки будут протекать токи гораздо больших величин, чем при соединении звездой. Поэтому мощность электродвигателя будет выше.

При соединении треугольником в момент запуска АДКЗ потребляет большие пусковые токи, которые могут в 7-8 раз превышать номинальные и способны вызвать перегрузку сети, поэтому на практике инженеры нашли компромисс – запуск двигателя и его раскручивание до номинальных оборотов производится по схеме звезда, а затем происходит автоматическое переключение на треугольник.

Как определить, по какой схеме подключены обмотки двигателя?

Прежде чем подключать трехфазный двигатель к однофазной сети 220 В, необходимо выяснить по какой схеме подключены обмотки и при каком рабочем напряжении может работать АДКЗ. Для этого необходимо изучить табличку с техническими характеристиками – «шильдик», который должен быть на каждом двигателе.

На такой табличке — «шильдике», можно узнать много полезной информации

На табличке имеется вся необходимая информация, которая поможет подключить двигатель к однофазной сети. На представленном шильдике видно, что двигатель имеет мощность 0,25 кВт и количество оборотов 1370 об/мин, что говорит о наличии двух пар полюсов обмоток. Значок ∆/Y означает, что обмотки можно соединить как треугольником, так и звездой, причем следующий показатель 220/380 В свидетельствует о том, что при соединении треугольником напряжение питающей сети должно быть 220 В, а при соединении звездой – 380 В. Если такой двигатель подключить в сеть 380 В треугольником, то обмотки его сгорят.

На следующем шильдике можно увидеть, что такой двигатель можно подключить только звездой и только в сеть 380 В. Скорее всего в клеммной коробке у такого АДКЗ будет только три вывода. Опытные электрики смогут подключить и такой двигатель к сети 220 В, но для этого надо будет вскрывать заднюю крышку, чтобы добраться до выводов обмоток, затем найти начало и конец каждой обмотки и произвести необходимую коммутацию. Задача сильно усложняется, поэтому авторы не рекомендуют подключать такие двигатели к сети 220 В, тем более что большинство современных АДКЗ могут подключаться по-разному.

На каждом двигателе есть клеммная коробка, расположенная чаще всего сверху. В этой коробке есть входы для питающих кабелей, а сверху она закрыта крышкой, которую необходимо снять при помощи отвертки.

Как говорят электрики и паталогоанатомы: «Вскрытие покажет»

Под крышкой можно увидеть шесть клемм, каждая из которых соответствует или началу, или концу обмотки. Помимо этого клеммы соединяются перемычками, и по их расположению можно определить, по какой схеме подключены обмотки.

Вскрытие клеммной коробки показало, что у «пациента» очевидная «звездная болезнь»

На фото «вскрытой» коробки видно, что провода, ведущие к обмоткам подписаны и перемычками соединены в одну точку концы всех обмоток – V2, U2, W2. Это свидетельствует о том, что имеет место соединение звездой. С первого взгляда может показаться, что концы обмоток расположены в логичном порядке V2, U2, W2, а начала «перепутаны» - W1, V1, U1. Однако, это сделано с определенной целью. Для этого рассмотрим клеммную коробку АДКЗ с подключенными обмотками по схеме треугольник.

На рисунке видно, что положение перемычек меняется – соединяются начала и концы обмоток, причем клеммы расположены так, что те же перемычки используются для перекоммутации. Тогда становится понятно почему «перепутаны» клеммы – так легче перебрасывать перемычки. На фотографии видно, что клеммы W2 и U1 соединены отрезком провода, но в базовой комплектации новых двигателей всегда присутствуют именно три перемычки.

Если после «вскрытия» клеммной коробки обнаруживается такая картина, как на фотографии, то это означает, что двигатель предназначен для звезды и трехфазной сети 380 В.

Такому двигателю лучше возвращаться в свою «родную стихию» — в цепи трехфазного переменного тока

Видео: Отличный фильм про трехфазные синхронные двигатели, который еще не успели раскрасить

Подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть 220 В можно, но при этом надо быть готовым пожертвовать значительным снижением его мощности – в лучшем случае она составит 70% от паспортной, но для большинства целей это вполне приемлемо.

Основной проблемой подключения является создание вращающегося магнитного поля, которое наводит ЭДС в короткозамкнутом роторе. В трехфазных сетях реализовать это просто. При генерации трехфазной электроэнергии в обмотках статора наводится ЭДС из-за того, что внутри сердечника вращается намагниченный ротор, который приводится в движение энергией падающей воды на ГЭС или паровой турбиной на ГЭС и АЭС. Он создает вращающееся магнитное поле. В двигателях происходит обратное преобразование – изменяющееся магнитное поле приводит во вращение ротор.

В однофазных сетях получить вращающееся магнитное поле сложнее - надо прибегнуть к некоторым «хитростям». Для этого надо сдвинуть фазы в обмотках по отношению друг к другу. В идеальном случае нужно сделать так, что фазы будут сдвинуты по отношению друг к другу на 120°, но на практике это трудно реализовать, так как такие устройства имеют сложные схемы, стоят достаточно дорого и их изготовление и настройка требуют определенной квалификации. Поэтому в большинстве случаев применяют простые схемы, при этом несколько жертвуя мощностью.

Сдвиг фаз при помощи конденсаторов

Электрический конденсатор известен своим уникальным свойством не пропускать постоянный ток, но пропускать переменный. Зависимость токов, протекающих через конденсатор, от приложенного напряжения показана на графике.

Ток в конденсаторе всегда будет «лидировать» на четверть периода

Как только к конденсатору прикладывают возрастающее по синусоиде напряжение, он сразу «накидывается» на него и начинает заряжаться, так как изначально был разряжен. Ток в этот момент будет максимальным, но по мере заряда он будет уменьшаться и достигнет минимума в тот момент, когда напряжение достигнет своего пика.

Как только напряжение будет уменьшаться, конденсатор среагирует на это и будет начинать разряжаться, но ток при этом будет идти в обратном направлении, по мере разряда он будет увеличиваться (со знаком минус) до тех пор, пока уменьшается напряжение. К моменту, когда напряжение равно нулю ток достигает своего максимума.

Когда напряжение начинает расти со знаком минус, то идет перезаряд конденсатора и ток постепенно приближается от своего отрицательного максимума к нулю. По мере уменьшения отрицательного напряжения и стремлении его к нулю идет разряд конденсатора с увеличением тока через него. Далее, цикл повторяется заново.

Из графика видно, что за один период переменного синусоидального напряжения, конденсатор два раза заряжается и два раза разряжается. Ток, протекающий через конденсатор, опережает напряжение на четверть периода, то есть — 2* π/4= π/2=90° . Вот таким простым путем можно получить фазовый сдвиг в обмотках асинхронного двигателя. Сдвиг фаз в 90° не является идеальным в 120°, но вполне достаточен для того, чтобы на роторе появился необходимый вращательный момент.

Сдвиг фаз также можно получить, применив катушку индуктивности. В этом случае все произойдет наоборот – напряжение будет опережать ток на 90°. Но на практике применяют больше емкостной сдвиг фаз из-за более простой реализации и меньших потерь.

Схемы подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть

Существует очень много вариантов подключения АДКЗ, но мы рассмотрим только наиболее часто используемые и наиболее просто реализуемые. Как было рассмотрено ранее, для сдвига фазы достаточно подключить параллельно какой-либо из обмоток конденсатор. Обозначение C р говорит о том, что это рабочий конденсатор.

Следует отметить, что соединение обмоток в треугольник предпочтительней, так как с такого АДКЗ можно «снять» полезной мощности больше, чем со звезды. Но существуют двигатели, предназначенные для работы в сетях с напряжением 127/220 В. О чем обязательно должна быть информация на шильдике.

Если читателям встретится такой двигатель, то - это можно считать удачей, так как его можно включать в сеть 220 В по схеме звезда, а это обеспечит и плавный пуск, и до 90% от паспортной номинальной мощности. Промышленностью выпускаются АДКЗ специально предназначенные для работы в сетях 220 В, которые могут называть конденсаторными двигателями.

Как двигатель не называй — он все равно асинхронный с короткозамкнутым ротором

Следует обратить внимание, что на шильдике указано рабочее напряжение 220 В и параметры рабочего конденсатора 90 мкФ (микрофарад, 1 мкФ=10 -6 Ф) и напряжение 250 В. Можно с уверенностью сказать, что этот двигатель фактически является трехфазным, но адаптированный для однофазного напряжения.

Для облегчения пуска мощных АДКЗ в сетях 220 В кроме рабочего применяют еще и пусковой конденсатор, который включается на непродолжительное время. После старта и набора номинальных оборотов пусковой конденсатор отключают, и вращение ротора поддерживает только рабочий конденсатор.

Пусковой конденсатор «дает пинка» при старте двигателя

Пусковой конденсатор – C п, подключают параллельно рабочему C р. Из электротехники известно, что при параллельном соединении емкости конденсаторов складываются. Для его «активации» применяют кнопочный выключатель SB, удерживаемый несколько секунд. Емкость пускового конденсатора обычно минимум в два с половиной раза выше, чем рабочего, причем сохранять заряд он может достаточно долго. При случайном прикосновении к его выводам можно получить довольно сильно ощутимый разряд через тело. Для того чтобы разрядить C п применяют резистор, подключенный параллельно. Тогда после отключения пускового конденсатора от сети, будет происходить его разряд через резистор. Его выбирают с достаточно большим сопротивлением 300 кОм-1 мОм и рассеиваемой мощностью не менее 2 Вт.

Расчет емкости рабочего и пускового конденсатора

Для уверенного запуска и устойчивой работы АДКЗ в сетях 220 В следует наиболее точно подобрать емкости рабочего и пускового конденсаторов. При недостаточной емкости C р на роторе будет создаваться недостаточный момент для подключения какой-либо механической нагрузки, а избыточная емкость может привести к протеканию слишком высоких токов, что в результате может привести к межвитковому замыканию обмоток, которое «лечится» только очень дорогостоящей перемоткой.

Что рассчитывается	Формула	Что необходимо для расчетов
Емкость рабочего конденсатора для подключения обмоток звездой – Cр, мкФ	Cр=2800I/U; I=P/(√3Uηcosϕ); Cр=(2800/√3)P/(U^2n* cosϕ)=1616,6P/(U^2n* cosϕ)	Для всех: I – ток в амперах, A; U – напряжение в сети, В; P – мощность электродвигателя; η – КПД двигателя выраженное в величинах от 0 до 1 (если на шильдике двигателя оно указано в процентах, то этот показатель надо разделить на 100); cosϕ – коэффициент мощности (косинус угла между вектором напряжения и тока), он всегда указывается в паспорте и на шильдике.
Емкость пускового конденсатора для подключения обмоток звездой – Cп, мкФ	Cп=(2-3)Cр≈2,5Cр
Емкость рабочего конденсатора для подключения обмоток треугольником – Cр, мкФ	Cр=4800I/U; I=P/(√3Uηcosϕ); Cр=(4800/√3)P/(U^2n* cosϕ)=2771,3P/(U^2n* cosϕ)
Емкость пускового конденсатора для подключения обмоток треугольником – Cп, мкФ	Cп=(2-3)Cр≈2,5Cр

Приведенных формул в таблице вполне достаточно для того, чтобы рассчитать необходимую емкость конденсаторов. В паспортах и на шильдиках может указываться КПД или рабочий ток. В зависимости от этого можно вычислить необходимые параметры. В любом случае тех данных будет достаточно. Для удобства наших читателей, можно воспользоваться калькулятором, который быстро рассчитает необходимую рабочую и пусковую емкость.

Практически любое производство в наши дни не обходится без мощного асинхронного электродвигателя. При запуске такого двигателя пусковой ток в 3-8 раз превышает значение номинального тока, необходимого для работы в нормально-устойчивом режиме.

Большой пусковой ток необходим для того, чтобы раскрутить ротор из состояния покоя. Для этого необходимо приложить гораздо больше усилий, чем для дальнейшего поддержания постоянного числа оборотов в заданный промежуток времени.

Значительные величины пусковых токов у асинхронных двигателей являются весьма нежелательным явлением, поскольку это может приводить к кратковременной нехватке энергии для другого подключенного к этой же сети оборудования (падению напряжения). Масса примеров такого влияния встречается как на производстве, так и в быту. Первое, что вспоминается — это «мигание» электрической лампочки при работе сварочного аппарата, но бывают случаи серьезнее: просадка напряжения может стать причиной бракованной партии товара на производстве, что ведет к большим финансовым и трудовым затратам. Большой пусковой ток также может вызвать ощутимые тепловые перегрузки обмотки электродвигателя, в результате чего происходит старение изоляции, ее повреждение и в конечном итоге может произойти сгорание двигателя.

Все это послужило мотивом для поиска решения по минимизации токов пуска. Одним из таких решений является метод запуска двигателя по схеме «звезда-треугольник». Для начала разберемся что же такое «звезда», а что — «треугольник», и чем они отличаются друг от друга. Звезда и треугольник являются самыми распространенными и применяемыми на практике схемами подключения трехфазных электродвигателей. При включении трехфазного электродвигателя «звездой» (см. Рисунок 1 ) концы обмоток статора соединяются вместе, соединение происходит в одной точке, называемой нулевой точкой или нейтралью. Трехфазное напряжение подается на начало обмоток.

Рисунок 1 — Схема подключения «звезда»

При соединении обмоток статора «звездой», соотношение между линейным и фазным напряжениями выражается формулой:

где U л — напряжение между двумя фазами, U ф — напряжение между фазой и нейтральным проводом

Значения линейного и фазного токов совпадают, т. е. I л = I ф .

При включении трехфазного электродвигателя по схеме «треугольник» (см. Рисунок 2 ) обмотки статора электродвигателя соединяются последовательно. Таким образом, конец одной обмотки соединяется с началом следующей, напряжение в этом случае подается на точки соединения обмоток. При соединеии обмоток статора «треугольником» напряжение на фазе равно линейному напряжению между двумя проводами: U л = U ф .
Рисунок 2 — Схема подключения «треугольник»

Однако ток в линии (сети) больше, чем ток в фазе, что описывается формулой:

где I л — линейный ток, I ф — фазный ток

Получается, что соединяя обмотки «звездой», мы уменьшаем линейный ток, чего изначально и добивались. Но есть и обратная сторона этой схемы: как мы видим из формулы, пусковой момент двигателя прямо пропорционален фазному напряжению:

где U — фазное напряжение обмотки статора, r 1 — активное сопротивление фазы обмотки статора, r 2 — приведенное значение активного сопротивления фазы обмотки ротора,
x 1 — индуктивное сопротивление фазы обмотки статора, x 2 — приведенное значение индуктивного сопротивления фазы обмотки неподвижного ротора,
m — количество фаз, p — число пар полюсов

Чтобы было нагляднее, давайте рассмотрим пример: предположим, что рабочей схемой обмотки асинхронного электродвигателя является «треугольник», а линейное напряжение питающей сети равно 380 В, сопротивление обмотки статора Z = 10 Ом . Если обмотки во время пуска подключены «звездой», то уменьшатся напряжение и ток в фазах:

Фазный ток равен линейному току и равен:

После того, как двигатель набрал необходимые обороты, т. е. разогнался, переключаем обмотки со «звезды» на «треугольник», в этом случае получаем совершенно другие значения тока и напряжения:

Соответственно, при пуске двигателя по схеме «звезда», фазное напряжение в √3 раз меньше линейного, а по схеме «треугольник» — они равны. Отсюда следует, что момент при пуске по схеме «звезда» в 3 раза меньше, а значит, запуская двигатель по этой схеме, мы не сможем добиться выхода двигателя на номинальную мощность. Решая одну проблему возникает вторая, не менее острая, чем повышенные пусковые токи. Но единое решение все-таки есть: необходимо скомбинировать схемы подключения двигателя так, чтобы при пуске мощного двигателя не было больших токов в сети, а после того, как двигатель выйдет на необходимые для его работы обороты, происходит переключение на схему «треугольник», что позволяет работать со 100% нагрузкой без каких-либо проблем.

С поставленной задачей прекрасно справляется реле времени Finder 80.82 . При подаче питания на реле, мгновенно замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «звезда». После заданного промежутка времени, на котором обороты двигателя достигают рабочей частоты, контакт схемы «звезда» размыкается и замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «треугольник». Контакты останутся в таком положении до снятия питания с реле. Наглядная диаграмма работы данного реле представлена на Рисунке 3 .

Рисунок 3 — Временная диаграмма реле времени 80.82

Рассмотрим более подробно реализацию данной схемы на практике. Она применима только для двигателей, у которых на шильдике указано «Δ/Y 380/660В». На Рисунке 4 представлена силовая часть схемы «звезда-треугольник», в которой используется три электромагнитных пускателя.

Рисунок 4 — Силовая часть схемы «звезда-треугольник»

Как было описано ранее, для управления переключением со схемы «звезда» на схему «треугольник» необходимо воспользоваться реле Finder 80.82. На Рисунке 5 представлена схема управления с помощью данного реле.

Рисунок 5 — Управление схемой «звезда-треугольник»

Разберем алгоритм работы данной схемы:

После нажатия кнопки S1.1, запитывается катушка пускателя КМ1, в результате чего, замыкаются силовые контакты КМ1 и при помощи дополнительного контакта КМ1.1 реализуется самоподхват пускателя. Одновременно подается напряжение на реле времени U1. Замыкаются контакты реле времени 17-18 и включается пускатель КМ2. Таким образом, происходит запуск двигателя по схеме «звезда». По истечении времени Т (см. Рисунок 3 ), контакт реле времени 17-18 мгновенно разомкнется, пройдет задержка времени Tu, и замкнется контакт 17-28. Вследствие чего, сработает пускатель КМ3, который осуществляет переключение на схему «треугольник». Нормально замкнутые контакты пускателей КМ2.2 и КМ3.2 используется для предотвращения одновременного включения пускателей КМ2 и КМ3. Чтобы защитить двигатель от перегрузки, в силовой цепи установлено тепловое реле КК1. В случае перегрузки, тепловое реле разомкнет силовую цепь и цепь управления через контакт КК1.1. Остановка двигателя происходит при нажатии кнопки S1.2, которая разрывает цепь самоподхвата и обесточит катушку пускателя КМ1.

Обобщая написанное, можно сделать вывод, что для облегчения пуска мощного электродвигателя, рекомендуется изначально запускать его по схеме «звезда», что позволяет значительно снизить пусковые токи, уменьшить просадку напряжения в сети, но не позволяет двигателю выйти на номинальный режим работы. Для выхода двигателя на номинальный режим необходимо осуществить переключение обмоток статора на схему «треугольник». Схема переключения обмоток со «звезды» в «треугольник» реализована с помощью реле времени Finder 80.82 , в котором устанавливается время разгона электродвигателя.

ГОСТ 11828-86 «Определение вращающих моментов и пусковых токов».
Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе. // Издание 6-е, исправленное - Москва, Издательство «Энергия», 1977
Войнаровский П. Д. Электродвигатели // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.) - СПб., 1890-1907