Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей
С пусковой обмоткой
Для подключения двигателя с пусковой обмоткой потребуется кнопка, у которой один из контактов после включения размыкается. Эти размыкающиеся контакты надо будет подключить к пусковой обмотке. В магазинах есть такая кнопка — это ПНВС. У нее средний контакт замыкается на время удержания, а два крайних остаются в замкнутом состоянии.
Внешний вид кнопки ПНВС и состояние контактов после того как кнопка «пуск» отпущена»
Сначала при помощи измерений определяем какая обмотка рабочая, какая — пусковая. Обычно вывод от мотора имеет три или четыре провода.
Рассмотрим вариант с тремя проводами. В этом случае две обмотки уже объединены, то есть один из проводов — общий. Берем тестер, измеряем сопротивление между всеми тремя парами. Рабочая имеет самое меньшее сопротивление, среднее значение — пусковая обмотка, а наибольшее — это общий выход (меряется сопротивление двух последовательно включенных обмоток).
Если выводов четыре, они звонятся попарно. Находите две пары. Та, в которой сопротивление меньше — рабочая, в которой больше — пусковая. После этого соединяем один провод от пусковой и рабочей обмотки, выводим общий провод. Итого остается три провода (как и в первом варианте):
- один с рабочей обмотки — рабочий;
- с пусковой обмотки;
- общий.
С этими тремя проводами и работаем дальше — исползуем для подключения однофазного двигателя.
Со всеми этими
Подключение однофазного двигателя с пусковой обмоткой через кнопку ПНВСподключение однофазного двигателя
Все три провода подключаем к кнопке. В ней тоже имеется три контакта. Обязательно пусковой провод «сажаем на средний контакт (который замыкается только на время пуска), остальные два — на крайние (произвольно)
К крайним входным контактам ПНВС подключаем силовой кабель (от 220 В), средний контакт соединяем перемычкой с рабочим (обратите внимание! не с общим). Вот и вся схема включения однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифолярного) через кнопку
Конденсаторный
При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть варианты: есть три схемы подключения и все с конденсаторами. Без них мотор гудит, но не запускается (если подключить его по схеме, описанной выше).
Схемы подключения однофазного конденсаторного двигателя
Первая схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже. Схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском (бетономешалки, например), а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.
Схема с двумя конденсаторами
Есть еще третий вариант подключение однофазного двигателя (асинхронного) — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и реализуется чаще всего. Она на рисунке выше в середине или на фото ниже более детально. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.
Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами — рабочим и пусковым
При реализации других схем — с одним конденсатором — понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все соединяется просто.
Подбор конденсаторов
Есть довольно сложная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:
- рабочий конденсатор берут из расчета 0,7-0,8 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
- пусковой — в 2-3 раза больше.
Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите конденсатор специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting, но можно взять и обычные.
Изменение направления движения мотора
Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Когда собирали схему, один из проводов подали на кнопку, второй соединили с проводом от рабочей обмотки и вывели общий. Вот тут и надо перекинуть проводники.
Как все может выглядеть на практике
Как отличить конструкцию однофазного асинхронного электродвигателя и определить его тип по статистической таблице
Привожу выдержку из книги Алиева И И про асинхронные двигатели, вернее таблицу основных электрических характеристик.
Как видите, промышленностью массово выпущены модели с:
- повышенным сопротивлением пусковой обмотки;
- пусковым конденсатором;
- рабочим конденсатором;
- пусковым и рабочим конденсатором;
- экранированными полюсами.
А еще здесь не указаны более новые разработки, называемые АЭД — асинхронные энергосберегающие двигатели, обеспечивающие:
- значительное снижение реактивной мощности;
- повышение КПД;
- уменьшение потребления полной мощности при той же нагрузке на вал, что и у обычных моделей.
Их конструкторское отличие: внутри зубцов сердечника статора выполнены углубления. В них жестко вставлены постоянные магниты, взаимодействующие с вращающимся магнитным полем.
Во всем этом многообразии вам предстоит разбираться самостоятельно с неизвестной конструкцией. Здесь большую помощь может оказать техническое описание или шильдик на корпусе.
Я же дальше рассматриваю только две наиболее распространенные схемы запуска АД в работу.
Как подключить по схеме «звезда-треугольник» (с тремя проводами)
В большей части в ЭД отечественного производства уже собрана схема звезды. Все, что требуется — пересобрать треугольник.
Главным достоинством соединения «звезда/треугольник» является тот факт, что двигатель выдает максимальную мощность.
Несмотря на это, в производстве такая схема применяется редко из-за сложности реализации.
Чтобы подключить мотор и сделать схему работоспособной, требуется три пускателя.
К первому (К1) подключается ток, а к другому — обмотка статора. Оставшиеся концы подключаются к пускателям К3 и К2.
Далее обмотка последнего пускателя (К2) объединяется с оставшимися фазам для создания схемы «треугольник».
Когда к фазе подключается пускатель К3, остальные концы укорачиваются, и схема преобразуется в «звезду».
Учтите, что одновременное включение К2 и К3 запрещено из-за риска короткого замыкания или выбиванию АВ, питающего ЭД.
Чтобы избежать проблем, предусмотрена специальная блокировка, подразумевающая отключение одного пускателя при включении другого.
Что такое дифавтомат, для чего применяют, схемы, как подключить
Принцип работы схемы прост:
- При включении в сеть первого пускателя, запускается реле времени и подает напряжение на третий пускатель.
- Двигатель начинает работу по схеме «звезда» и начинает работать с большей мощностью.
- Через какое-то время реле размыкает контакты К3 и подключает К2. При этом электродвигатель работает по схеме «треугольник» со сниженной мощностью. Когда требуется отключить питание, включается К1.
Устройство коллекторных движков
Главное отличие асинхронных и коллекторных двигателей заключается в их устройстве. У коллекторного двигателя в конструкции всегда будут щетки, которые располагаются возле коллектора. Медный барабан, который разделен на секции – тоже один из главных признаков двигателя коллекторного типа.
Их выпускают только однофазными и часто ставят в бытовые приборы. Это связано с возможностью получения большего количества оборотов как на старте, так и после завершения пуска. Они очень удобные, ведь менять их направление легко. Для этого требуется лишь смена полярности. Поменять скорость вращения тоже не сложно: нужно изменить амплитуду напряжения, которое питает прибор.
Коллекторный двигатель
Главный недостаток коллекторного движка – высокий шум при работе на высокой скорости. Недостатки коллекторных двигателей — высокая шумность работы на больших оборотах. Вспомните дрель, болгарку, пылесос, стиральную машину и т.д. Шум при их работе стоит приличный. На малых оборотах коллекторные двигатели не так шумят (стиральная машина), но не все инструменты работают в таком режиме.
Еще один минус использования коллекторного электродвигателя – постоянное трение, которое происходит из-за щеток, требует более регулярного техобслуживания. Его отсутствие может привести к полной остановке работы мотора.
Реверсивное подключение однофазного асинхронного двигателя своими руками
Выбирая схему, по которой будете подключать однофазный асинхронный двигатель, определитесь, понадобиться ли вам осуществлять реверс. Если полноценная работа вашего устройства предполагает переключение направления вращения, логично будет исполнять реверсирование с кнопочным постом. Для вращения в одну сторону достаточно будет и простой схемы, где возможность переключения отсутствует.
Вы подключили двигатель по схеме, которая не предусматривает реверса, а она вам вдруг понадобился. Что делать в такой ситуации?
Допустим, подсоединенный асинхронный однофазный двигатель с конденсатором уже вращается по часовой стрелке (изображение ниже).
Тут нужно уточнить несколько важных деталей:
- Точка А стоит в начале вспомогательной обмотки. Точка В в ее конце. В начальной клемме А – коричневый провод, в конечной – зеленый.
- Точка С отмечает начало главной обмотки, точка D – ее конец. Начальный контакт соединен с проводом красного цвета, конечный – с синим.
- В какую сторону вращается ротор, указывают стрелки.
Задача перед нами стоит следующая: произвести смену движения ротора в однофазном двигателе не вскрывая при этом его корпус. Ротор должен начать вращение против часовой стрелки.
Решение задачи возможно тремя способами.
Решение первое: переподключить главную обмотку
Для изменения направления движения ротора достаточно изменить положение начала и конца главной обмотки (схематически это изображено на рисунке ниже). Вы можете подумать, что придется все же вскрыть корпус, что достать и перевернуть намотку. Совершенно не так. Работы с концами, выходящими наружу двигателя вполне хватит:
Обратите внимание на сам корпус: из него видно четыре провода. Два – это концы главной и вспомогательной обмоток, два – их же начало
Ваша задача на этом этапе найти начало и конец только главной обмотки.
С этой парой соединяются еще две линии: это фаза и нуль. Отключите двигатель и перекиньте фазу с начала обмотки на ее конец, а нуль наоборот.
Результат – точки С и D занимают место друг друга. После этого подвижная часть привода начнет движение в противоположную сторону.
Вариант 2: переподключить вспомогательную обмотку
Еще один способ реверса однофазного двигателя 200 В – сменить начало конец теперь уже вспомогательной (пусковой) обмотки аналогично первому варианту:
- Выясните, какие провода из всего вывода (4 провода) принадлежат пусковой намотке.
- Сначала конец В вспомогательной был соединен с началом С главной. А начало А было подключено к конденсатору. Если подключить конденсатор к В, соединить начало С и начало А, можно провести реверс.
Все эти действия приведут к схеме, которая изображена на рисунке выше. Теперь Точки А и В заняли место друг друга, а ротор начал вращаться в другую сторону.
Реверс трехфазного двигателя, подключенного к сети с одной фазой
Смена направления вращения ротора двигателя с одной рабочей фазой выполняется гораздо легче, чем трехфазного. Тем не менее в жизни бывают ситуации, когда необходимо осуществить реверс трехфазного двигателя, подключенного в однофазную сеть. Что же делать в такой ситуации? Вначале скажем, что такая возможность есть.
И все же при наличии дома трехфазного двигателя на 380 В, не спешите включать его в розетку. Чтобы использование трехфазного двигателя в однофазной сети было безопасным, схема и подключение электропривода нуждаются в значительном совершенствовании.
Подключение трехфазного двигателя в сеть с напряжением 220 В требует переключения обмоток и подключения в цепь конденсатора.
Пример реверсивного двигателя
Моторный редуктор РД-09
Яркий пример реверсивного двигателя – однофазный двигатель асинхронного типа РД 09. Электропривод РД 9 впервые был выпущен в Советском Союзе и до сих применяется, когда производят дозаторы подачи жидких или сыпучих веществ/материалов, игровые автоматы, следящие системы в автоматизированных приборах.
Главные особенности 09:
- реверсивный электродвигатель переменного тока;
- многоступенчатый цилиндрический зубчатый редуктор;
- размещение двигателя и редуктора в одном корпусе;
- продолжительный режим работы.
Схема подключения асинхронного двигателя с конденсаторным запуском: 3 технологии
Статор с обмотками для запуска от конденсаторов имеет примерно такую же конструкцию, что и рассмотренная выше. Отличить по внешнему виду и простыми замерами мультиметром его сложно, хотя обмотки могут иметь равное сопротивление.
Ориентируйтесь по заводскому шильдику и таблице из книги Алиева. Такой электродвигатель можно попробовать подключить по схеме с кнопкой ПНВС, но он не станет раскручиваться.
Ему не хватит пускового момента от вспомогательной обмотки. Он будет гудеть, дергаться, но на режим вращения так и не выйдет. Здесь нужно собирать иную схему конденсаторного запуска.
2 конца разных обмоток подключают с общим выводом О. На него и второй конец рабочей обмотки подают через коммутационный аппарат АВ напряжение бытовой сети 220 вольт.
Конденсатор подключают к выводам пусковой и рабочей обмоток.
В качестве коммутационного аппарата можно использовать сдвоенный автоматический выключатель, рубильник, кнопки типа ПНВ или ПНВС.
Здесь получается, что:
- главная обмотка работает напрямую от 220 В;
- вспомогательная — только через емкость конденсатора.
Эта схема используется для легкого запуска конденсаторных электродвигателей, включаемых в работу без тяжелой нагрузки на привод, например, вентиляторы, наждаки.
Если же в момент запуска необходимо одновременно раскручивать ременную передачу, шестеренчатый механизм редуктора или другой тяжелый привод, то в схему добавляют пусковой конденсатор, увеличивающий пусковой момент.
Принцип работы такой схемы удобно приводить с помощью все той же кнопки ПНВС.
Ее контакт с самовозвратом подключается на вспомогательную обмотку через дополнительный пусковой конденсатор Сп. Второй конец его обкладки соединяется с выводом П и рабочей емкостью Ср.
Дополнительный конденсатор в момент запуска электродвигателя с тяжелым приводом помогает ему быстро выйти на номинальные обороты вращения, а затем просто отключается, чтобы не создавать перегрев статора.
Эта схема таит в себе одну опасность, связанную с длительным хранением емкостного заряда пусковым конденсатором после снятия питания 220 при отключении электродвигателя.
При неаккуратном обращении или потере внимательности работником ток разряда может пройти через тело человека. Поэтому заряженную емкость требуется разряжать.
В рассматриваемой схеме после снятия напряжения и выдергивания вилки со шнуром питания из розетки это можно делать кратковременным включением кнопки ПНВС. Тогда емкость Сп станет разряжаться через пусковую обмотку двигателя.
Однако не все люди так поступают по разным причинам. Поэтому рекомендуется в цепочку пуска монтировать два дополнительных резистора.
Сопротивление Rр выбирается номиналом около 300÷500 Ом нескольких ватт. Его задача — после снятия напряжения питания осуществить разряд вспомогательной емкости Сп.
Резистор Rо низкоомный и мощный выполняет роль токоограничивающего сопротивления.
Добавление резисторов в схему пуска электродвигателя повышает безопасность его эксплуатации, автоматически ограничивает протекание емкостного тока разряда заряженного конденсатора через тело человека.
Где взять номиналы главного и вспомогательного конденсаторов?
Дело в том, что величину пусковой и рабочей емкости для конденсаторного запуска однофазного АД завод определяет индивидуально для каждой модели и указывает это значение в паспорте.
Отдельных формул для расчета, как это делается для конденсаторного запуска трехфазного двигателя в однофазную сеть по схемам звезды или треугольника просто нет.
Вам потребуется искать заводские рекомендации или экспериментировать в процессе наладки с разными емкостями, выбирая наиболее оптимальный вариант.
Владелец видеоролика “I V Мне интересно” показывает способы оптимальной настройки параметров схемы запуска конденсаторных двигателей.
Вариант 3: смена пусковой обмотки на рабочую, и наоборот
Организовать реверс однофазного мотора 220В теми способами, что описаны выше, можно только при условии, что из корпуса выходят отводки от обеих обмоток со всеми началами и концами: А, В, С и D. Но часто встречаются моторы, в которых производитель намеренно оставил снаружи только 3 контакта. Этим он обезопасил устройство от различных «самоделок». Но все же выход есть.
На рисунке выше изображена схема такого, «проблемного», мотора. У него выходят из корпуса только три провода. Они помечены коричневым, синим и фиолетовым цветами. Зеленая и красная линии, соответствующие концу В пусковой и началу С рабочей намотки, соединены между собой внутри. Доступ к ним без разборки двигателя мы получить не сможем. Поэтому изменить вращение ротора одним из первых двух вариантов не представляется возможным.
В этом случае поступают так:
- Снимают конденсатор с начального вывода А;
- Подсоединяют его к конечному выводу D;
- От проводов А и D, а также фазы, пускают отводки (можно сделать реверс с использованием ключа).
Посмотрите на рисунок выше. Теперь, если подключить фазу к отводку D, то ротор вращается в одну сторону. Если же фазный провод перекинуть на ветку A, то можно изменить направление вращения в противоположную сторону. Реверс можно осуществлять, вручную разъединяя и соединяя провода. Облегчить работу поможет использование ключа.
Важно! Последний вариант реверсивной схемы подключения асинхронного однофазного мотора неправильный. Его можно использовать, только если соблюдаются условия:
- Длина пусковой и рабочей намоток одинакова;
- Площадь их поперечного сечения соответствует друг другу;
- Эти провода изготовлены из одного и того же материала.
Все эти величины влияют на сопротивление. Оно у обмоток должно быть постоянным. Если вдруг длина или толщина проводов отличаются друг от друга, то после того, как вы организуете реверс, окажется, что сопротивление рабочей намотки станет таким же, как было раньше у пусковой, и наоборот. Это может стать и причиной того, что мотор не сможет запуститься.
Внимание! Даже если длина, толщина и материал обмоток совпадают, работа при измененном направлении вращения ротора не должна быть продолжительной. Это чревато перегревом и выходом из строя двигателя
КПД при этом тоже оставляет желать лучшего.
Осуществить реверс асинхронного мотора 220В просто, если концы обмоток отводятся из корпуса наружу. Сложнее его организовать, когда выводов всего три. Рассмотренный нами третий способ реверсирования подходит только для кратковременного включения двигателя в сеть. Если работа с обратным вращением обещает быть продолжительной, то мы рекомендуем вскрыть коробку для переключения методами, описанными в 1 и 2 варианте: так безопасно для агрегата, и сохраняется КПД.
Что потребуется для подключения мотора
Принцип работы любого электрического двигателя знаком каждому, основан он на вращении магнитного потока. При подключении однофазных электродвигателей вам теория не очень нужна, поэтому хватит следующих знаний:
Запрещается включать электрический двигатель, если не знаете его модель, а также назначение выводов. Обязательно проверьте, какое допускается соединение обмоток при работе в сети 220 и 380 В. На всех электрических двигателях обязательно присутствует табличка из металла, которая прикреплена к корпусу. На ней указывается модель, тип, схема подключения, напряжение, а также другие параметры. Если нет никаких данных, то необходимо при помощи мультиметра прозвонить все обмотки, после чего правильно соединить их.
Определение емкостей фазосдвигающих конденсаторов. Рабочий и пусковой конденсаторы
Самый простой способ включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть, это с помощью одного фазосдвигающего конденсатора. В качестве такого конденсатора нужно использовать только неполярные конденсаторы, а не полевые (электролитические).
Фазосдвигающий конденсатор.
При подключении трехфазного электродвигателя к трехфазной сети пуск обеспечивается за счет переменного магнитного поля. А при подключении двигателя к однофазной сети достаточный сдвиг магнитного поля не создается, поэтому нужно использовать фазосдвигающий конденсатор.
Емкость фазосдвигающего конденсатора нужно рассчитать так:
- для соединения «треугольником»: Сф=4800•I/U;
- для соединения «звездой»: Сф=2800•I/U.
Об этих типах соединения можно подробнее ознакомиться тут:
В этих формулах: Сф – емкость фазосдвигающего конденсатора, мкФ; I– номинальный ток, А; U– напряжение сети, В.
Номинальный ток, тоже можно высчитать, так: I=P/(1,73•U•n•cosф).
В этой формуле такие сокращения: P – мощность электродвигателя, обязательно в кВт; cosф – коэффициент мощности; n – КПД двигателя.
Коэффициент мощности или смещения тока к напряжению, а также КПД электродвигателя указывается в паспорте или в табличке (шильдике) на двигателе. Значения эти двух показателей часто бывают одинаковыми и чаще всего равны 0,8-0,9.
Грубо можно определить емкость фазосдвигающего конденсатора так: Сф=70•P. Получается так, что на каждые 100 Вт нужно по 7мкФ емкости конденсатора, но это не точно.
В конечном итоге правильность определения емкости конденсатора покажет работа электродвигателя. Если двигатель не будет запускаться, значит, емкости мало. В случае, когда двигатель при работе сильно нагревается, значит, емкости много.
Рабочий конденсатор.
Найденной по предложенным формулам емкости фазосдвигающего конденсатора достаточно только для пуска трехфазного электродвигателя, не нагруженного. То есть, когда на валу двигателя нет никаких механических передач.
Рассчитанный конденсатор будет обеспечивать работу электродвигателя и когда он выйдет на рабочие обороты, поэтому такой конденсатор еще называется рабочим.
Пусковой конденсатор.
Ранее было сказано, что ненагруженный электродвигатель, то есть небольшой вентилятор, шлифовальный станок можно запустить от одного фазосдвигающего конденсатора. А вот, запустить сверлильный станок, циркулярную пилу, водяной насос уже не получиться запустить от одного конденсатора.
Чтобы запустить нагруженный электродвигатель нужно к имеющемуся фазосдвигающему конденсатору кратковременно добавить емкости. А конкретно, нужно уже к подсоединенному рабочему конденсатору подключить параллельно еще один фазосдвигающий конденсатор. Но только на короткое время на 2 – 3 секунды. Потому что когда электродвигатель наберет высокие обороты, через обмотку, к торой подключены два фазосдвигающих конденсатора, будет протекать завышенный ток. Большой ток нагреет обмотку электродвигателя, и разрушит ее изоляцию.
Подключенный дополнительно и параллельно конденсатор к уже имеющемуся фазосдвигающему (рабочему) конденсатору называется пусковым.
Для слабонагруженных электродвигателей вентиляторов, циркулярных пил, сверлильных станков емкость пускового конденсатора выбирается равной емкости рабочего конденсатора.
Для нагруженных двигателей водяных насосов, циркулярных пил нужно выбирать емкость пускового конденсатора в два раза больше, чем у рабочего.
Очень удобно, для точного подбора нужных емкостей фазосдвигающих конденсаторов (рабочего и пускового) собрать батарею параллельно соединенных конденсаторов. Конденсаторы соединенные вместе нужно взять небольшими емкостями 2, 4, 10, 15 мкФ.
При выборе по напряжению любого конденсатора нужно пользоваться универсальным правилом. Напряжение, на которое конденсатор рассчитан должно быть в 1,5 раз выше того напряжения, куда он будет подключен.
