При подключении асинхронного электродвигателя в однофазную сеть 220/230 В необходимо обеспечить сдвиг фаз на обмотках статора, чтобы сделать имитацию вращающегося магнитного поля (ВМП), которое заставляет вращаться вал ротора двигателя при подключению его в «родные» трехфазные сети переменного тока. Известная многим, кто знаком с электротехникой, способность конденсатора давать электрическому току «фору» на π/2=90° по сравнению с напряжением, оказывает хорошую услугу, так как это создает необходимый момент, заставляющий вращаться ротор в уже «не родных» сетях.
Калькулятор расчета рабочего и пускового конденсаторов
Но конденсатор для этих целей необходимо подбирать, причем нужно делать с высокой точностью. Именно поэтому читателям нашего портала предоставляется в абсолютное безвозмездное пользование калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсатора. После калькулятора будут даны необходимые разъяснения по всем его пунктам.
Калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсаторов
Для расчета использовались следующие зависимости:
| Способ подключения обмоток и схема подключения рабочего и пускового конденсаторов | Формула |
|---|---|
| Подключение «Звездой» | Емкость рабочего конденсатора – Ср |
 | Cр=2800*I/U; I=P/(√3*U*η*cosϕ); Cр=2800*P/(/(√3*U²*η*cosϕ). |
| Подключение «Треугольником» | Емкость рабочего конденсатора – Cp |
 | Cр=4800*P/(/(√3*U²*η*cosϕ). |
| Емкость пускового конденсатора при любом способе подключения Cп=2,5*Cр | |
| Расшифровка обозначений в формулах: Cр – емкость рабочего конденсатора в микрофарадах (мкф); Cп – емкость пускового конденсатора в мкф; I – ток в амперах (А); U – напряжение сети в вольтах (В); η – КПД двигателя, выраженный в процентах, деленных на 100; cosϕ – коэффициент мощности. | |
Полученные из калькулятора данные можно использовать для подбора конденсаторов, но именно таких номиналов, как будет рассчитано, их вряд ли можно будет найти. Только в редких исключениях могут быть совпадения. Правила подбора такие:
- Если есть «точное попадание» в номинал емкости, который существует у нужной серии конденсаторов, то можно выбирать именно такой.
- Если нет «попадания», то выбирают емкость, стоящую ниже по ряду номиналов. Выше не рекомендуется, особенно для рабочих конденсаторов, так как это может привести к ненужному возрастанию рабочих токов и перегреву обмоток, которое может привести к межвитковому замыканию.
- По напряжению конденсаторы выбираются номиналом не менее, чем в 1,5 раза больше, чем напряжение в сети, так как в момент пуска напряжение на выводах конденсаторов всегда повышенное. Для однофазного напряжения в 220 В рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 360 В, но опытные электрики всегда советуют использовать 400 или 450 В, так как запас, как известно, «карман не тянет».
Приведем таблицу с номиналами конденсаторов рабочих и пусковых. В качестве примера приведены конденсаторы серий CBB60 и CBB65. Это полипропиленовые пленочные конденсаторы, которые наиболее часто применяют в схемах подключения асинхронных двигателей. Серия CBB65 отличается от CBB60, тем, что они помещены в металлический корпус.
В качестве пусковых применяют электролитические неполярные конденсаторы CD60. Их не рекомендуются применять в качестве рабочих так как продолжительное время их работы делает их жизнь менее продолжительной.. В принципе, для пуска подходят и CBB60, и CBB65, но они имеют при равных емкостях более объемные габариты, чем CD60. В таблице приведем примеры только тех конденсаторов, которые рекомендованы к использованию в схемах подключения электродвигателей.
| Полипропиленовые пленочные конденсаторы CBB60 (российский аналог К78-17) и CBB65 | Электролитические неполярные конденсаторы CD60 | |
|---|---|---|
| Изображение |  |  |
| Номинальное рабочее напряжение, В | 400; 450; 630 В | 220—275; 300; 450 В |
| Емкость, мкф | 1,5; 2,0;2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 10; 12; 14; 15; 16; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 100; 120; 150 мкф | 5,0; 10; 15; 20; 25; 50; 75; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 1000; 1200; 1500 мкф |
Для того, чтобы «набрать» нужную емкость, можно использовать два и более конденсатора, но при разном соединении результирующая емкость будет отличаться. При параллельном соединении она будет складываться, а при последовательном — емкость будет меньше любого из конденсаторов. Тем не менее такое соединение иногда используют для того, чтобы, соединив два конденсатора на меньшее рабочее напряжение, получить конденсатор, у которого рабочее напряжение будет суммой двух соединяемых. Например, соединив два конденсатора на 150 мкф и 250 В последовательно, получим результирующую емкость 75 мкф и рабочее напряжение 500 В.
Последовательное и параллельное соединение конденсаторов
Для того чтобы рассчитать емкость двух последовательно соединенных конденсаторов, читателям предоставляется простой калькулятор, где надо просто выбрать два конденсатора из ряда существующих номиналов.
Калькулятор расчета результирующей емкости двух последовательно соединенных конденсаторов
Возможно ли самому подключить трехфазный асинхронный двигатель в сеть 220 В?
Обычно эту операцию доверяют только электрикам, имеющим практический опыт. Однако, подключить двигатель можно и самому. Это доказывает статья нашего портала: «Как подключить трехфазный двигатель в сеть 220 В».
Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!
Простые способы включения трехфазных двигателей в однофазную сеть
Всякий асинхронный трехфазный двигатель рассчитан на два номинальных напряжения
трехфазной сети 380 /220 — 220/127 и т. д. Наиболее часто встречаются двигатели 380/220В.
Переключение двигателя с одного напряжения на другое производится подключением обмоток «на
звезду» — для 380 В или на «треугольник» — на 220 В. Если у двигателя имеется колодка
подключения, имеющая 6 выводов с установленными перемычками, следует обратить внимание в
каком порядке установлены перемычки. Если у двигателя отсутствует колодка и имеются 6 выводов
— обычно они собраны в пучки по 3 вывода. В одном пучке собраны начала обмоток, в другом концы
(начала обмоток на схеме обозначены точкой).
В данном случае «начало» и «конец» — понятия условные, важно лишь чтобы направления намоток
совпадали, т. е. на примере «звезды» нулевой точкой могут быть как начала, так и концы обмоток, а
в «треугольнике» — обмотки должны быть соединены последовательно, т. е. конец одной с началом
следующей. Для правильного подключения на «треугольник» нужно определить выводы каждой
обмотки, разложить их попарно и подключить по след. схеме:
Если развернуть эту схему, то будет видно, что катушки подключены «треугольником».
Если у двигателя имеется только 3 вывода, следует разобрать двигатель: снять крышку со
стороны колодки и в обмотках найти соединение трёх обмоточных проводов (все остальные
провода соединены по 2). Соединение трёх проводов является нулевой точкой звезды. Эти 3
провода следует разорвать, припаять к ним выводные провода и объединить их в один пучок. Таким
образом мы имеем уже 6 проводов, которые нужно соединить по схеме треугольника. Если имеется
6 выводов, но не объединены в пучки и не имеется возможности определить начала и концы.
можно посмотреть здесь.
Трехфазный двигатель вполне успешно может работать и в однофазной сети, но ждать от
него чудес при работе с конденсаторами не приходится. Мощность в самом лучшем случае будет не
более 70% от номинала, пусковой момент сильно зависит от пусковой емкости, сложность подбора
рабочей емкости при изменяющейся нагрузке. Трехфазный двигатель в однофазной сети это
компромис, но во многих случаях это является единственным выходом.
Существуют формулы для рассчета емкости рабочего конденсатора, но я считаю их не
корректными по следующим причинам:
1. Рассчет производится на номинальную мощность, а двигатель редко работает в таком
режиме и при недогрузке двигатель будет греться из-за лишней емкости рабочего конденсатора и
как следствие увеличенного тока в обмотке.
2. Номинальная емкость конденсатора указаная на его корпусе отличается от фактической +
/- 20%, что тоже указано не конденсаторе. А если измерять емкость отдельного конденсатора, она
может быть в два раза большей или на половину меньшей. Поэтому я предлагаю подбирать емкость
к конкретному двигателю и под конкретную нагрузку, измеряя ток в каждой точке треугольника,
стараясь максимально выравнять подбором емкости. Поскольку однофазная сеть имеет
напряжение 220 В, то двигатель следует подключать по схеме «треугольник». Для запуска
ненагруженного двигателя можно обойтись только рабочим конденсатором.
Направление вращения двигателя зависит от подключения конденсатора (точка а) к точке б
или в.
Практически ориентировочную ёмкость конденсатора можно определить по сл. формуле: C
мкф = P Вт /10, где C – ёмкость конденсатора в микрофарадах, P – номинальная мощность
двигателя в ваттах. Для начала достаточно, а точная подгонка должна производиться после
нагрузки двигателя конкретной работой. Рабочее напряжение конденсатора должно быть выше
напряжения сети, но практика показывает, что успешно работают старые советские бумажные
конденсаторы рассчитаные на 160В. А их найти значительно легче, даже в мусоре.
У меня мотор на сверлилке работает с такими конденсаторами, расположеными для защиты
от хлопка в заземленной коробке от пускателя не помню сколько лет и пока все цело. Но к такому
подходу я не призываю, просто информация для размышления. Кроме того, если включить 160и
Вольтовые конденсаторы последовательно, вдвое потеряем в емкости зато рабочее напряжение
увеличится вдвое 320В и из пар таких конденсаторов можно собрать батарею нужной емкости.
Включение двигателей с оборотами выше 1500 об/мин, либо нагруженных в момент пуска,
затруднено. В таких случаях следует применить пусковой конденсатор, ёмкость которого зависит от
нагрузки двигателя, подбирается экспериментально и ориентировочно может быть от равной
рабочему конденсатору до в 1,5 – 2 раза большей. В дальнейшем, для понятности, все что
относится к работе будет зеленого цвета, все что относится к пуску будет красного, что к
торможению синего.
Включать пусковой конденсатор в простейшем случае можно при помощи нефиксированной
кнопки.
Для автоматизации пуска двигателя можно применить реле тока. Для двигателей
мощностью до 500 Вт подойдёт реле тока от стиральной машины или холодильника с небольшой
переделкой. Т. к. конденсатор остаётся заряженным и в момент повторного запуска двигателя,
между контактами возникает довольно сильная дуга и серебряные контакты свариваются, не
отключая пусковой конденсатор после пуска двигателя. Чтобы этого не происходило, следует
контактную пластинку пускового реле изготовить из графитовой или угольной щётки (но не из медно-
графитовой, т. к. она тоже залипает). Также необходимо отключить тепловую защиту этого реле,
если мощность двигателя превышает номинальную мощность реле.
Если мощность двигателя выше 500 Вт, до 1,1кВт можно перемотать обмотку пускового реле
более толстым проводом и с меньшим количеством витков с таким расчётом, чтобы реле
отключалось сразу же при выходе двигателя на номинальные обороты.
Для более мощного двигателя можно изготовить самодельное реле тока, увеличив размеры
оригинального.
Большинство трехфазных двигателей мощностью до трех кВт хорошо работают и в
однофазной сети за исключением двигателей с двойной беличьей клеткой, из наших это серия МА,
с ними лучше не связываться, в однофазной сети они не работают.
Практические схемы включения
Работает схема следующим образом: при переводе переключателя в положение 3 и
нажатии на кнопку К1 происходит пуск двигателя, после отпускания кнопки остается только рабочий
конденсатор и двигатель работает на полезную нагрузку. При переводе переключателя в положение
1, на обмотку двигателя подается постоянный ток и двигатель тормозится, после остановки
необходимо перевести переключатель в положениие 2, иначе двигатель сгорит, поэтому
переключатель должен быть специальным и фиксироваться только в положении 3 и 2, а положение
1 должно быть включено только при удержании. При мощности двигателя до 300Вт и
необходимости быстрого торможения, гасяший резистор можно не применять, при большей
мощности сопротивление резистора подбирается по желаемому времени торможения, но не должно
быть меньше сопротивления обмотки двигателя.
Эта схема похожа на первую, но торможение здесь происходит за счет энергии запасенной в
электролитическом конденсаторе С1 и время торможения будет зависить от его емкости. Как и в
любой схеме пусковую кнопку можно заменить на реле тока. При включении переключателя в сеть
двигатель запускается и происходит заряд конденсатора С1 через VD1 и R1. Сопротивление R1
подбирается в зависимости от мощности диода, емкости конденсатора и времени работы двигателя
до начала торможения. Если время работы двигателя между пуском и торможением превышает 1
минуту, можно использовать диод КД226Г и резистор 7кОм не менее 4Вт. рабочее напряжение
конденсатора не менее 350В Для быстрого торможения хорошо подходит конденсатор от
фотовспышки, фотовспышек много, а нужды в них больше нет. При выключении переключатель
переходит в положение замыкающее конденсатор на обмотку двигателя и происходит торможение
постоянным током. Используется обычный переключатель на два положения.
Еще одна не совсем обычная схема автоматического включения.
Как и в других схемах здесь есть система торможения, но ее при ненадобности легко
выкинуть. В этой схеме включения две обмотки соединены паралельно, а третья через систему
пуска и вспомогательный конденсатор, емкость которого примерно в два раза меньше необходимого
при включении треугольником. Для изменения направления вращения нужно поменять местами
начало и конец вспомогательной обмотки, обозначеной красной и зеленой точками. Запуск
происходит за счет зарядки конденсатора С3 и продолжительность запуска зависит от емкости
конденсатора, а емкость должна быть достаточно велика, чтобы двигатель успел выйти на
номинальные обороты. Емкость можно брать с запасом, так как после заряда конденсатор не
оказывает заметного действия на работу двигателя. Резистор R2 нужен для разрядки конденсатора
и тем самым подготовки его для следующего пуска, подойдет 30 кОм 2Вт. Диоды Д245 — 248
подойдут любому двигателю. Для двигателей меньшей мощности соответственно уменьшится и
мощность диодов, и емкость конденсатора. Хоть и затруднительно сделать реверсивное включение
по данной схеме, но при желании и это можно. Потребуется сложный переключатель или пусковые
автоматы.
Использование электролитических конденсаторов в качестве пусковых и рабочих
Стоимость неполярных конденсаторов достаточно высока, да и не везде их можно найти.
Поэтому, если их нет, можно применить электролитические конденсаторы, включенные по схеме не
намного сложнее. Емкость их достаточно велика при небольшом объеме, они не дефицитны и не
дороги. Но нужно учесть вновь возникшие факторы. Рабочее напряжение должно быть не менее
350 Вольт, включаться они могут только парами, как указано на схеме черным цветом, а в таком
случае емкость уменьшается вдвое. И если двигателю для работы нужно 100 мкФ, то конденсаторы
С1 и С2 должны быть по 200мкФ.
У электролитических конденсаторов большой допуск по емкости, поэтому лучше собрать
батарею конденсаторов (обозначена зеленым цветом), легче будет подбирать фактическую емкость
нужную двигателю и кроме того у электролитов очень тонкие выводы, а ток при большой емкости
может достигать значительных величин и выводы могут греться, а при внутреннем обрыве вызвать
взрыв конденсатора. Поэтому вся батарея конденсаторов должна находиться в закрытой коробке,
особенно во время экспериментов. Диоды должны быть с запасом по напряжению и по току,
необходимому для работы. До 2кВт вполне подойдут Д 245 — 248. При пробое диода сгорает (
взрывается) конденсатор. Взрыв конечно сказано громко, пластмассовая коробка вполне защитит от
разлета деталей конденсатора и от блестящего серпантина тоже. Ну вот, страшилки рассказаны,
теперь немного о конструкции.
Как видно из схемы, минусы всех конденсаторов соединены вместе и, стало быть,
конденсаторы старой конструкции с минусом на корпусе можно просто плотно перемотать
изолентой и поместить в пластмассовую коробку соответствующих размеров. Диоды нужно
расположить на изоляционной пластинке и при большой мощности поставить их на небольшие
радиаторы, а если мощность не велика и диоды не греются, то их можно поместить в ту же коробку.
Включенные по такой схеме электролитические конденсаторы, вполне успешно работают как
пусковыми так и рабочими.
Включение пускового конденсатора при помощи реле тока.
Из теории известно, что пусковой ток в несколько раз превышает номинальный ток рабочего
двигателя, поэтому включение пускового конденсатора при включении трехфазного двигателя в
однофазную сеть, можно осуществить автоматически, — при помощи реле тока.
Для двигателей до 0,5 кВт подойдёт пусковое реле от холодильника, стиральной машины
типа РП-1, с небольшой переделкой. Подвижные контакты надо заменить на графитовую или
угольную пластинку, выточенную из щётки коллекторного двигателя, по размерам оригинала. Т. к.
при повторном включении, ток заряженного конденсатора даёт большую искру на контактах, и
стандартные контакты свариваются между собой. При применении графита, такого явления не
наблюдалось. (Кроме того, следует отключить термореле).
Для двигателей до 1 кВт можно перемотать РП-1 проводом Ф1,2мм до заполнения катушки
40-45 витков.
Функция стабилизаторов сводится к тому, что они выполняют роль емкостных наполнителей энергии для выпрямителей фильтров стабилизаторов. Также они могут производить передачу сигнала между усилителями. Для запуска и работы в течение продолжительного количества времени, в системе переменного тока для асинхронных двигателей тоже используют конденсаторы. Время работы такой системы можно варьировать с помощью емкости выбранного конденсатора.
Первым и единственно главным параметром вышеупомянутого инструмента является емкость. Она зависит от площади активного подключения, который изолирован слоем диэлектрика. Этот слой практически невиден человеческому глазу, небольшое количество атомных слоев формируют ширину пленки.
То есть конденсатор создан для того, чтоб накапливать, хранить и передавать определенное количество энергии. Так зачем они нужны, если можно подключить источник питания напрямую к двигателю. Все тут не так просто. Если подключить двигатель непосредственно к источнику питания, то в лучшем случае он не будет работать, в худшем сгорит.
Для того чтоб трехфазный мотор работал в однофазной цепи нужен аппарат, который сможет сдвинуть фазу на 90° на рабочем (третьем) выводе. Также конденсатор играет роль, такой себе катушки индуктивности, за счет того что через него проходит переменный ток – его скачки нивелируются за чет того что, перед работой, в конденсаторе отрицательные и положительные заряды равномерно накапливаются на пластинах, а потом передаются принимающему устройству.
Всего существует 3 основных вида конденсаторов:
Описание разновидностей конденсаторов и расчет удельной емкости
Схема подключения пусковых конденсаторов
Для электродвигателей с низкой частотой идеальным вариантом будет электролитический конденсатор, он обладает максимальной возможной емкостью, может достигать значения в 100000 мкФ. При этом напряжение может колебаться от стандартных 220 В до 600 В. Электродвигатели, в этом случае, могут использоваться в тандеме с фильтром источника энергии. Но при этом при подключении необходимо строго соблюдать полярность. Оксидная пленка, являющаяся очень тонкой, выступает в роли электродов. Зачастую электрики их называют оксидными.
Подбирая лучший вариант нужно учитывать несколько факторов. Если подключение происходит через однофазную сеть с напряжением в 220 В, то для пуска нужно использовать фазосдвигающий механизм. Притом их должно быть два, не только для самого конденсатора, но и для двигателя. Формулы, по которым вычисляется удельная емкость конденсатора, зависит от типа подключения к системе, их всего два: треугольник и звезда.
I1 – номинальный ток фазы двигателя, А (Амперы, чаще всего указывается на упаковке двигателя);
Uсети – напряжение в сети (самые стандартные варианты 220 и 380 В). Есть и большее напряжение, но для них нужны совершенно другие типы соединения и более мощные двигатели.
где Сп – Пусковая емкость, Ср – рабочая емкость, Со – отключаемая емкость.
Чтоб не напрягаться с расчетами умные люди вывели средние, оптимальные значения, зная оптимальную мощность электродвигателей, которая обозначается – М. Важным правилом является то, что пусковая емкость должна быть больше рабочей.
При мощности От 0,4 до 0,8 кВт: рабочая емкость – 40 мкФ, пусковая мощность – 80 мкФ, От 0,8 до 1,1 кВт: 80 мкФ и 160, мкФ, соответственно. От 1,1 до 1,5 кВт: Ср – 100 мкФ, Сп – 200 мкФ. От 1,5- 2,2 кВт: Ср – 150 мкФ, Сп 250 мкФ; При 2,2 кВт рабочая мощность должна быть не меньше 230 мкФ, а пусковая – 300 мкФ.
При подключении двигателя, рассчитанного на работу при 380 В, в сеть переменного тока с напряжением 220 В, происходит потеря половины номинальной мощности, хотя это никак не влияет, но скорость вращения ротора. При расчете мощности это является важным фактором, уменьшить эти потери можно при схеме подключения «треугольник», КПД двигателя в этом случае будет равно 70%.
Полярные конденсаторы лучше не использовать в системе подключенных к сети переменного тока, в этом случае разрушается слой диэлектрика и происходит нагрев аппарата и, как следствие, замыканию накоротко
Схема подключения «Треугольник»
Само подключение является относительно легким, происходит присоединения токопроводящего провода к пусковому конденсатору и к клеммам двигателя (или мотора). То есть если более упрощенно взять есть мотор в нем находятся три токопроводящие клеммы. 1 – ноль, 2 – рабочая, 3 –фаза.
Провод питания заголяется и в нем есть два основных провода в синей и коричневой обмотке, коричневая присоединяется к 1 клемме, ней же присоединяется и один из проводов конденсатора, ко второй рабочей клемме происходит присоединение второго провода конденсатора, ну а к фазе подключается синий провод питания.
Если мощность двигателя является маленькой, до полтора кВт, о в принципе можно использовать только один конденсатор. Но при работе с нагрузками и с большими мощностями обязательное использование двух конденсаторов, они между собой последовательно соединены, но между ними установлен пусковой механизм, в народе называемый «тепловой», который отключает конденсатор при достижении необходимого объёма.
Нужно понять – сама обмотка двигателя уже имеет подключение по схеме «звезда», но электрики ее с помощью проводов превращают в «треугольник». Тут главное распределить провода, которые входят в распределительную коробку.
Схема подключения “Треугольник” и “Звезда”
Схема подключения «Звезда»
А вот если двигатель имеет 6 выходов – клемм для подключения, то его нужно раскрутить и посмотреть какие клеммы между собой взаимосвязаны. После этого она пере подключается все в тот же треугольник.
Для этого меняются перемычки, допустим на двигателе имеется 2 ряда клемм по 3 штуки, их номеруют слева направо (123,456), с помощью проводов последовательно соединяются 1 с 4, 2 с 5, 3 с 6, нужно в первую очередь найти нормативные документы и посмотреть на каком именно реле происходит пуск и окончание обмотки.
В этом случае условные 456 станут: нулем, рабочей и фазой – соответственно. К ним подключается конденсатор, как и в предыдущей схеме.
Когда конденсаторы подключены остается только опробовать собранную схему, главное не запутаться в последовательности соединения проводов.