Подключение трехфазного двигателя к однофазной и трехфазной сети

Из всех видов электропривода наибольшее распространение получили асинхронные двигатели. Они неприхотливы в обслуживании, нет щеточно-коллекторного узла. Если их не перегружать, не мочить и периодически обслуживать или менять подшипники, то он прослужит почти вечность. Но есть одна проблема — большинство асинхронных двигателей, которые вы можете купить на ближайшей барахолке, трёхфазные, так как предназначены для использования на производстве. Несмотря на тенденцию к переходу на трёхфазное электроснабжение в нашей стране, подавляющее большинство домов до сих пор с однофазным вводом. Поэтому давайте разбираться, как выполнить подключение трехфазного двигателя к однофазной и трехфазной сети.

• Что такое звезда и треугольник у электродвигателя
• Подключение к трёхфазной сети
• Подключение к однофазной сети

Что такое звезда и треугольник у электродвигателя

Для начала давайте разберемся, какими бывают схемы подключения обмоток. Известно, что у односкоростного трёхфазного асинхронного электродвигателя есть три обмотки. Они соединяются двумя способами, по схемам:

• звезда;
• треугольник.

Такие способы соединения характерны для любых видов трёхфазной нагрузки, а не только для электродвигателей. Ниже изображено, как они выглядят на схеме:

Питающие провода подключаются к клеммной колодке, которая расположена в специальной коробке. Её называют брно или борно. В неё выведены провода от обмоток и закреплены на клеммниках. Сама коробка снимается с корпуса электродвигателя, как и клеммники, расположенные в ней.

В зависимости от конструкции двигателя в брно может быть 3 провода, а может быть и 6 проводов. Если там 3 провода — то обмотки уже соединены по схеме звезды или треугольника и, при необходимости, перекоммутировать их быстро не получится, для этого нужно вскрывать корпус, искать место соединения, разъединять его и делать отводы.

Если в брно 6 проводов, что встречается чаще, то вы можете в зависимости от характеристик двигателя и напряжения питающей сети (об этом читайте далее) соединить обмотки так, как посчитаете нужным. Ниже вы видите брно и клеммники, которые в него устанавливаются. Для 3-проводного варианта в клеммнике будет 3 шпильки, а для 6-проводного — 6 шпилек.

К шпилькам начала и концы обмоток подключаются не просто «как попало» или «как удобно», а в строго определенном порядке, таким образом, чтобы одним набором перемычек вы могли соединить и треугольник, и звезду. То есть начало первой обмотки над концом третьей, начало второй концом первой и начало третьей над концом второй.

Таким образом, если вы установите перемычки на нижние контакты клеммника в линию — получаете соединение обмоток звездой, а установив три перемычки вертикально параллельно друг другу — соединение треугольником. На двигателях «в заводской комплектации» в качестве перемычек используются медные шинки, что удобно использовать для подключения — не нужно гнуть проволочки.

Кстати, на крышках брна электродвигателя часто наносят соответствие расположения перемычек этим схемам.

Подключение к трёхфазной сети

Теперь, когда мы разобрались как подключаются обмотки, давайте разберемся как они подключаются к сети.

Двигатели с 6 проводами позволяют переключать обмотки для разных питающих напряжений. Так получили распространение электродвигатели с питающими напряжениями:

• 380/220;
• 660/380;
• 220/127.

Причем большее напряжение для схемы подключения звездой, а меньшее — для треугольника.

Дело в том, не всегда трёхфазная сеть имеет привычное напряжение в 380В. Например, на кораблях встречается сеть с изолированной нейтралью (без нуля) на 220В, да и в старых советских постройках первой половины прошлого века и сейчас иногда встречается сеть 127/220В. В то время как сеть с линейным напряжением 660В встречается редко, чаще на производстве.

Об отличиях фазного и линейного напряжения вы можете прочитать в соответствующей статье на нашем сайте: https://samelectrik.ru/linejnoe-i-faznoe-napryazhenie.html.

Итак, если вам нужно подключить трехфазный электродвигатель к сети 380/220В, осмотрите его шильдик и найдите питающее напряжение.

Электродвигатели на шильдике которых указано 380/220 можно подключить только звездой к нашим сетям. Если вместо 380/220 написано 660/380 — подключайте обмотки треугольником. Если вам не повезло и у вас старый двигатель 220/127 — здесь нужен либо понижающий трансформатор, либо однофазный частотный преобразователь с трёхфазным выходом (3х220). Иначе подключить его к трём фазам 380/220 не получится.

Самый худший вариант — это когда номинальное напряжение двигателя с тремя проводами с неизвестной схемой соединения обмоток. В этом случае нужно вскрывать корпус и искать точку их соединения и, если это возможно, и они соединены по схеме треугольника — переделывать в схему звезды.

С подключением обмоток разобрались, теперь поговорим о том какие бывают схемы подключения трехфазного электродвигателя к сети 380В. Схемы показаны для контакторов с катушками с номинальным напряжением 380В, если у вас катушки на 220В — подключайте их между фазой и нулем, то есть второй провод к нулю, а не к фазе «B».

Электродвигатели почти всегда подключаются через магнитный пускатель (или контактор). Схему подключения без реверса и самоподхвата вы видите ниже. Она работает таким образом, что двигатель будет вращаться только тогда, когда нажата кнопка на пульте управления. При этом кнопка выбирается без фиксации, т.е. замыкает или размыкает контакты пока удерживается в нажатом положении, как те, что используются в клавиатурах, мышках и дверных звонках.

Принцип работы этой схемы: при нажатии кнопки «ПУСК» начинает протекать ток через катушку контактора КМ-1, в результате якорь контактора притягивается и силовые контакты КМ-1 замыкаются, двигатель начинает работать. Когда вы отпустите кнопку «ПУСК» — двигатель остановится. QF-1 – это автоматический выключатель, который обесточивает и силовую цепь и цепь управления.

Если вам нужно чтобы вы нажали кнопку и вал начал вращаться — вместо кнопки ставьте тумблер или кнопку с фиксацией, то есть контакты которой после нажатия остаются замкнутыми или разомкнутыми до следующего нажатия.

Но так делают нечасто. Гораздо чаще электродвигатели пускают с пультов с кнопками без фиксации. Поэтому к предыдущей схеме добавляется еще один элемент — блок-контакт пускателя (или контактора), подключенный параллельно кнопке «ПУСК». Такая схема может использоваться для подключения электровентиляторов, вытяжек, станков и любого другого оборудования, механизмы которого вращаются только в одном направлении.

Принцип работы схемы:

Когда автоматический выключатель QF-1 переводят во включенное состояние на силовых контактах контактора и цепи управления появляется напряжение. Кнопка «СТОП» — нормально замкнутая, т.е. её контакты размыкаются, когда на неё нажимают. Через «СТОП» подаётся напряжение на нормально-разомкнутую кнопку «ПУСК», блок-контакт и в конечном итоге катушку, поэтому когда вы на неё нажмёте, то цепь управления катушкой обесточится и контактор отключится.

На практике в кнопочном посте каждая кнопка имеет нормально-разомкнутую и нормально-замкнутую пару контактов, клеммы которых расположены на разных сторонах кнопки (см. фото ниже).

Когда вы нажимаете кнопку «ПУСК», ток начинает протекать через катушку контактора или пускателя КМ-1 (на современных контакторах обозначается, как A1 и A2), в результате его якорь притягивается и замыкаются силовые контакты КМ-1. КМ-1.1 – это нормально-разомкнутый (NO) блок-контакт контактора, при подаче напряжения на катушку он замыкается одновременно с силовыми контактами и шунтирует кнопку «ПУСК».

После того как вы отпустите кнопку «ПУСК» — двигатель продолжит работать, так как ток на катушку контактора теперь подаётся через блок-контакт КМ-1.1.

Это и называется «самоподхват».

Основная сложность, которая возникает у новичков в понимании этой базовой схемы, состоит в том, что не сразу становится понятно, что кнопочный пост располагается в одном месте, а контакторы в другом. При этом КМ-1.1, который подключается параллельно кнопке «ПУСК», на самом деле может находится и за десяток метров.

Если вам нужно чтобы вал электродвигателя вращался в обе стороны, например, на лебедке или другом грузоподъёмном механизме, а также разных станках (токарный и пр.) — используйте схему подключения трехфазного двигателя с реверсом.

Кстати эту схему часто называют «реверсивная схема пускателя».

Реверсивная схема подключения – это две нереверсивных схемы с некоторыми доработками. КМ-1.2 и КМ-2.2 — то нормально-замкнутые (NC) блок-контакты контакторов. Они включены в цепь управления катушкой противоположного контактора, это так называемая «защита от дурака», она нужна чтобы не произошло межфазного КЗ в силовой цепи.

Между кнопкой «ВПЕРЁД» или «НАЗАД» (их назначение такое же, что в предыдущей схеме у «ПУСК») и катушкой первого контактора (КМ-1) подключается нормально-замкнутый (NC) блок-контакт второго контактора (КМ-2). Таким образом, когда включается КМ-2 — нормально-замкнутый контакт размыкается соответственно и КМ-1 уже не включится, даже если вы нажмёте «ВПЕРЁД».

И наоборот, NC от КМ-2 установлен в цепь управления КМ-1, чтобы предотвратить одновременное их включение.

Чтобы запустить двигатель в противоположном направлении, то есть включить второй контактор, нужно отключить действующий контактор. Для этого нажимаете на кнопку «СТОП», и цепь управления двумя контакторами обесточивается, и уже после этого нажимайте на кнопку запуска в противоположном направлении вращения.

Это нужно, чтобы не допустить короткого замыкания в силовой цепи. Обратите внимание на левую часть схемы, отличия подключения силовых контактов КМ-1 и КМ-2 состоят в порядке подключения фаз. Как известно для смены направления вращения асинхронного двигателя (реверса) нужно поменять местами 2 из 3 фаз (любые), здесь поменяли местами 1 и 3 фазу.

В остальном работа схемы аналогична предыдущей.

Кстати на советских пускателях и контакторах были совмещенные блок-контакты, т.е. один из них был замкнутым, а второй разомкнутым, в большинстве современных контакторов нужно устанавливать сверху приставку блок-контактов, в которой есть 2-4 пары дополнительных контактов как раз для этих целей.

Подключение к однофазной сети

Для подключения трёхфазного электродвигателя 380В к однофазной сети 220В чаще всего используется схема с фазосдвигающими конденсаторами (пусковыми и рабочими). Без конденсаторов двигатель может и запустится, но только без нагрузки, и придется при запуске крутануть его вал от руки.

Проблема состоит в том, что для работы АД нужно вращающееся магнитное поле, которое нельзя получить от однофазной сети без дополнительных элементов. Но подключив одну из обмоток через дроссель, можно сдвинуть фазу напряжения до -90˚ а с помощью конденсатора на +90˚ относительно фазы в сети. Подробнее вопрос сдвига фаз мы рассматривали в статье: https://samelectrik.ru/chto-takoe-aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-moshhnost.html.

Чаще всего для сдвига фаз используют именно конденсаторы, а не дроссели. Таким образом получают не вращающееся, а эллиптическое. В результате вы теряете около половины мощности от номинала. Однофазные АД работают при таком включении лучше, за счет того, что у них обмотки изначально рассчитаны и расположены на статоре для такого подключения.

Типовые схемы подключения двигателя без реверса для схем звезды или треугольника вы видите ниже.

Резистор на схеме ниже нужен для разрядки конденсаторов, так как после отключения питания на его выводах останется напряжение и вас может ударить током.

Ёмкость конденсатора для подключения трёхфазного двигателя к однофазной сети вы можете выбрать исходя из таблицы ниже. Если вы наблюдаете сложный и затяжной запуск — зачастую нужно увеличить пусковую (а иногда и рабочую) ёмкость.

Или посчитать по формулам:

Если двигатель мощный или запускается под нагрузкой (например, в компрессоре) — нужно подключить и пусковой конденсатор.

Чтобы упростить включение вместо кнопки «РАЗГОН» используют «ПНВС». Это кнопка для запуска двигателей с пусковым конденсатором. У неё три контакта, на два из них подключается фаза и ноль, а через третий – пусковой конденсатор. На лицевой панели расположено две клавиши — «ПУСК» и «СТОП» (как на автоматах АП-50).

Когда вы включаете двигатель и нажимаете первую клавишу до упора, замыкаются три контакта, после того как двигатель раскрутился, и вы отпускаете «ПУСК», средний контакт размыкается, а два крайних остаются замкнутыми, из цепи выводится пусковой конденсатор. При нажатии кнопки «СТОП» все контакты разомкнуться. Схема подключения при этом почти аналогична.

Подробно о том, что такое и как правильно подключить ПНВС, вы можете посмотреть в следующем видео:

Схема подключения электродвигателя 380В к однофазной сети 220В с реверсом изображена ниже. За реверс отвечает переключатель SA1.

Обмотки двигателя 380/220 соединяют треугольником, а у двигателей 220/127 – звездой, так чтобы напряжение питания (220 вольт) соответствовало номинальному напряжению обмоток. Если всего три выхода, а не шесть, то вы не сможете изменять схемы подключения обмоток без вскрытия. Здесь есть два варианта:

1. Номинальное напряжение 3х220В — вам повезло, и используйте приведенные выше схемы.
2. Номинальное напряжение 3х380В — вам меньше повезло, так как двигатель может плохо запускать или вообще не запускаться если подключать его в сеть 220В, но стоит попробовать, возможно работать будет!

Но при подключении электродвигателя 380В на 1 фазу 220В через конденсаторы есть одна большая проблема — потери мощности. Они могут достигать 40-50%.

Главным и действенным способом подключения без потери мощности является использование частотника. Однофазные частотные преобразователи выдают на выходе 3 фазы с линейным напряжением 220В без нуля. Таким образом вы можете подключать двигатели до 5 кВт, для большей мощности просто очень редко встречаются преобразователи, способные работать с однофазным вводом. В этом случае вы не только получите полную мощность двигателя, но и сможете полноценно регулировать его обороты и реверсировать его.

Теперь вы знаете, как подключить трехфазный двигатель на 220 и 380 Вольт, а также что для этого нужно. Надеемся, предоставленная информация помогла вам разобраться в вопросе!

Материалы по теме:

• Подключение магнитного пускателя на 380 и 220в
• Как собрать трехфазный щит
• Как выбрать частотный преобразователь

Как подключить электродвигатель 380В на 220В

Бывают ситуации, когда мы вынуждены использовать двигатель, который не адаптирован к данному источнику питания. Примером этого является подключение трехфазного двигателя к однофазной сети. Может быть, не все знают, но это возможно и даже и не так сложно осуществить. Но стоит учитывать, что трехфазный двигатель в однофазной сети теряет около 30-50% своей мощности. В сети 220 В двигатели мощностью более 3 кВт включать не имеет смысла – бытовая электропроводка не выдержит нагрузки.

Подключение с помощью фазосдвигающего конденсатора (искусственный фазовый метод)

Наиболее распространённый и простой способ подключения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть – это способ с применением фазосдвигающего конденсатора, через который запитывается третья обмотка электродвигателя. 

Существуют пусковые и так называемые рабочие конденсаторы, которые постоянно задействованы во время работы двигателя. Основной задачей рабочих конденсаторов является обеспечение оптимальной нагрузочной способности двигателя. Нормальная работа трехфазного электродвигателя во многом зависит от правильного выбора конденсатора.

Как правильно подобрать конденсаторы

Теоретически предполагается осуществлять расчет необходимой емкости путем деления силы тока на напряжение и полученную величину умножить на коэффициент. Для разного типа соединений обмоток коэффициент составляет:

• звездой – 2800
• треугольником — 4800

Недостатком этого метода является то, что не всегда на электродвигателе сохранилась табличка с данными. Невозможно точно знать коэффициент мощности и мощность двигателя, а следовательно и силу тока. К тому же на силу тока могут действовать такие факторы как отклонения напряжения в сети и величина нагрузки на двигатель.

Поэтому следует применять упрощенный расчет емкости рабочих конденсаторов. Просто учесть, что на каждые 100 ватт мощности необходимо 7 микрофарад емкости. Удобнее использовать несколько параллельно соединенных конденсаторов малой, желательно одинаковой емкости, чем один большой. Просто суммируя емкость собранных конденсаторов, можно легко определить и подобрать оптимальное значение. Для начала лучше процентов на десять занизить суммарную емкость.

Таких схем несколько, это и самодельные пусковые устройства на тиристорах с транзисторным управлением и подключение двигателя через индукционные катушки или сопротивления. На практике, эти способы сложнореализуемые и малоэффективные.

Подключение трехфазного асинхронного двигателя через преобразователь частоты

Для подключения трехфазных двигателей к сети 220В применяются однофазные ПЧ. Хотя, это не самый бюджетный вариант, но частотник позволяет преобразовывать переменное напряжение частотой 50 Гц в напряжение с частотой от 0 Гц до 1 кГц, к тому же импульсное. Благодаря этому появляется возможность осуществить плавный пуск двигателя и регулировать частоту оборотов.

В некоторых ПЧ есть функция построения модели двигателя и преобразователь сам выставляет нужные параметры для работы. 

Для подключения частотного преобразователля к двигателю применяют экранированные кабели, рекомендованным производителем марок, сечением, отвечающем мощности выбранного ПЧ. Подключение осуществляется через емкостные входы преобразователя, внешние конденсаторы при этом не нужны.

Заключение

При включении трехфазного двигателя в однофазную сеть существенно изменяются характеристики агрегата. Из-за значительных недостатков такой метод в массово в промышленности не применяется, и допускается только как исключительная мера. Такое подключение допустимо только для маломощных электродвигателей.

Соединения выводов двигателя — базовое управление двигателем

Схемы

В трехфазных двигателях используются витки проволоки для создания магнитных полей и вращения.

Стандартные трехфазные двигатели используют шесть отдельных катушек, по две на каждую фазу. Внутренняя конструкция и соединение этих катушек внутри двигателя определяется при его изготовлении. Существует два класса трехфазных двигателей: звезда и треугольник.

Конфигурация «звезда» и «треугольник»

Трехфазные двигатели также сконструированы для работы при двух разных напряжениях, поэтому катушки могут быть подключены как в высоковольтной, так и в низковольтной конфигурации.

В высоковольтной конфигурации две катушки каждой фазы соединены друг с другом таким образом, что более высокое значение напряжения питания распределяется поровну между ними, и через каждую обмотку проходит номинальный ток.

В низковольтной конфигурации две катушки каждой фазы соединены друг с другом таким образом, что более низкое значение напряжения питания распределяется поровну между катушками, и через каждую обмотку проходит номинальный ток.

Обратите внимание, что низковольтное соединение обязательно должно потреблять от источника в два раза больше тока, чем высоковольтное соединение. На паспортных табличках большинства двигателей указаны два значения напряжения и тока. Важно определить размеры и их размеры на основе ожидаемого значения тока, который должен потреблять двигатель при напряжении, при котором он используется.

Каждая из шести отдельных катушек имеет два питающих провода, всего двенадцать проводов. В конфигурациях «звезда» и «треугольник» три из этих проводов подключены внутри, поэтому из двигателя для подключения выводятся только девять проводов. Эти отведения пронумерованы от 1 до 9, и как в звезде, так и в треугольнике следуют стандартному соглашению о нумерации: начиная с верхней части схемы с провода номер 1, рисуйте нисходящую внутрь спираль от каждой точки соединения, восходя к следующему номеру на каждом шаге. .

В зависимости от внутренней конструкции двигателя эти провода могут быть подключены одним из четырех способов: Высоко- или низковольтная звезда, или высоко- или низковольтная треугольник

Иногда возникает необходимость протестировать или подтвердить конфигурацию двигателя перед окончательным подключением. Если двигатель с обмоткой звездой подключен как двигатель с обмоткой треугольником или наоборот, двигатель не будет работать должным образом.

Рассмотрим следующую ситуацию: у вас есть девять выводов, идущих от двигателя, но нет указаний на то, что он смотан звездой или треугольником. Используя для простой проверки непрерывности, вы можете определить тип конструкции двигателя.

При соединении по схеме «звезда» каждый из проводов 1, 2 и 3 должен иметь непрерывность только с одним другим проводом (4, 5 и 6 соответственно). Три провода без непрерывности к проводам 1, 2 и 3 должны иметь непрерывность друг с другом.

Соединения двигателя звездой

Если это треугольник, каждый из проводов 1, 2 и 3 должен иметь непрерывность с двумя другими проводами:

• T1 имеет непрерывность с T4 и T9
• T2 имеет преемственность с T5 и T7
• T3 имеет непрерывность с T6 и T8

Соединения двигателя треугольником

Важно отметить, что эти точки представляют собой внутреннее соединение катушек двигателя, а не то, как они должны быть подключены к напряжению.

Низковольтная звезда

В этой конфигурации каждая фаза подведена к двум катушкам, соединенным параллельно друг с другом. Клеммы 4, 5 и 6 соединены вместе для получения второго нейтрального соединения.

Низковольтное соединение звездой

Высоковольтная звезда

В этой конфигурации каждая фаза подведена к двум катушкам, соединенным последовательно друг с другом.

Высоковольтное соединение двигателя звездой.

Низковольтный треугольник

В этой конфигурации каждая фаза подводится к центральному соединению двух катушек и к концевым соединениям каждой из двух других групп катушек.

Низковольтное соединение двигателя Delta

Треугольник высокого напряжения

В этой конфигурации каждая фаза подведена к двум катушкам, которые соединены последовательно с катушками других фаз.

Высоковольтное соединение двигателя Delta

Схема подключения трехфазного двигателя и процедура подключения

Привет, в этой статье мы рассмотрим схему подключения трехфазного двигателя и процедуру подключения. Трехфазные двигатели — это двигатели, работающие от трехфазного переменного тока напряжением 440 В. Трехфазные двигатели в основном используются в промышленности, путешествиях, транспортных средствах. Трехфазные двигатели работают по принципу электромагнитной индукции. Они имеют статорную и роторную обмотки. как правило, обмотка статора рассчитана на работу с трехфазным источником переменного тока. Когда на обмотку статора подается трехфазный источник питания, он создает вращающееся магнитное поле. Это вращающееся магнитное поле создает ЭДС на обмотке ротора, а также магнитные потоки. Взаимодействие между магнитным потоком ротора и вращающимся магнитным потоком статора создаст крутящий момент на роторе, поэтому ротор вращается. Помните, что трехфазные двигатели запускаются самостоятельно, для их запуска не требуется конденсатор.

Внутреннее соединение трехфазного двигателя

Трехфазные двигатели имеют три отдельные обмотки, каждая из которых имеет две клеммы. Таким образом, общая клемма трехфазного двигателя равна шести (6). Прежде чем подключить трехфазный двигатель к источнику питания, мы должны соединить клеммы двигателя по схеме «звезда» или «треугольник». Здесь вы можете увидеть схему, как мы можем соединить клеммы трехфазного двигателя в звезду или треугольник.

Клеммы верхнего двигателя не подключены. Левый двигатель соединен звездой, а правый двигатель соединен треугольником. Двигатель имеет три обмотки и шесть клемм, таких как (U1, U2), (V1, V2) и (W1, W2). Чтобы соединить двигатель звездой, соедините U1, V1, W1 вместе или U2, V2, W2 вместе. Здесь, на приведенной выше схеме, U2, V2 и W2 соединены вместе, а U1, V1, W1 используются для подключения источника питания.

При соединении треугольником конец обмотки должен быть соединен с началом следующей обмотки. Итак, на приведенной выше диаграмме вы можете видеть, что U2 подключен к V1, V2 подключен к W1, а W2 подключен к U1. И трехфазный источник питания должен быть подключен к U1, V1, W1.

См. также:  

Подключение трехфазного двигателя по схеме «звезда»

Здесь вы можете увидеть подключение трехфазного двигателя по схеме «звезда».

Процедура подключения и подключения

1. Найдите выводы каждой обмотки двигателя.

2. Соедините любую клемму каждой обмотки вместе, здесь на приведенной выше схеме U2, V2, W2 соединены вместе.

3. Подключите фазу R источника питания к клемме U1 двигателя.

4. Подключите фазу Y источника питания к клемме V1 двигателя.

5. Подключите фазу B источника питания к клемме W1 двигателя.

Подключение трехфазного двигателя по схеме треугольника

Здесь вы можете увидеть подключение трехфазного двигателя при соединении треугольником.

Процедура подключения и проводки

1. Найдите все пары клемм каждой обмотки двигателя.

2. Подсоедините все клеммы двигателя таким образом, чтобы конец одной катушки был соединен с началом следующей катушки. См. приведенную выше диаграмму для лучшего понимания.

3. Подключите фазу R источника питания к клемме U1 двигателя.

4. Подключите фазу Y источника питания к клемме V1 двигателя.