Тема очень востребованная и вызывающая множество вопросов. Для начала разберемся какие бывают асинхронные электродвигатели переменного тока и в каких случаях применяется подключение через конденсаторы. Затем рассмотрим схемы и формулы для выбора конденсаторов.
Двигатели по способу питания делятся на трехфазные и однофазные. Вначале разберемся с подключением через конденсатор трехфазного ЭД.
Трехфазные асинхронные электродвигатели получили широкое применение в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, быту. ЭД состоит из статора, ротора, клеммной коробки, щитов с подшипниками, вентилятора и кожуха вентилятора.
Стягивающие шпильки я уже снимать не стал, чтобы добраться до статора с ротором. Но выпирающая часть, на которой сидит вентилятор и есть ротор. Ротор - вращающаяся часть, статор неподвижная (на рисунке его не видно).
Далее посмотрим на клеммник более внимательно. С одной стороны у нас С1-С2-С3, а ниже - С4-С5-С6. Это начала и концы обмоток фаз электродвигателя. У нас имеются три фазы, так как двигатель трехфазный - С1-С4, С2-С5, С3-С6. Также присутствует на фото ржавый болт заземления, он находится в клеммнике сверху слева.
Соединение, которое видно на фотографии называется “звезда”. Я уже писал - аналогично и для электродвигателей. Сбоку на фотографии я добавил как выглядит схематично звезда для данного электродвигателя и треугольник. Вся разница в расположении перемычек. Их комбинации определяют схему соединения ЭД.
Электродвигатель может работать от однофазной сети и без дополнительных мер и схем. Например, при повреждении одной из фаз. Однако, в данном случае произойдет снижение частоты вращения. Снижение частоты вращения приведет к увеличению скольжения, что в свою очередь вызовет увеличение тока двигателя.
А возрастание тока приведет к нагреву обмоток. При такой ситуации необходимо разгрузить ЭД до 50%. Работа в таком режиме возможна, однако, если двигатель остановится, то повторно пуститься уже не получится.
Повторный пуск не произойдет, так как магнитное поле статора будет пульсирующим и, коротко говоря, из-за направленности определенных векторов в противоположные стороны ротор будет неподвижен. Чтобы двигатель пустился, нам необходимо изменить расположение этих векторов. Для этого и используют элементы, которые сдвигают фазы векторов. Рассмотрим схему, которая реализует эту возможность.
На схеме мы видим, что обмотка разделилась на две ветви - пусковую и рабочую. Пусковая используется с начала пуска до разворота двигателя, затем отключается и используется только рабочая. Для отключения пусковой можно использовать кнопку, например. Нажал и держи пока не развернулся двигатель, а потом отпускай и цепочка разорвана.
Фазосдвигающими элементами могут выступать сопротивления или конденсаторы. Разница в применении тех или иных в форме магнитного поля. И если, говорить проще, то выбирают конденсаторы, так как при одном значении пускового момента, меньший пусковой ток будет при использовании конденсаторов.
А при одинаковых пусковых токах у схем с конденсатором будет больше начальный вращающий момент, то есть движок будет быстрее разгоняться, что несомненно лучше для эксплуатации.
Важно: подключение через конденсаторы производят для двигателей до 1,5кВ. Вычислено, что для более мощных ЭД стоимость емкостных элементов превысит стоимость самого движка, следовательно, их установка является нерентабельной. Хотя, если достать их нахаляву, что в нашем пространстве не редкость, то можно и попробовать.
Так как конденсаторы выгоднее во многих смыслах для пуска ЭД, то разберем пару схемок пуска с применением конденсаторов. Для схемы соединения “треугольник” и для схемы соединения “звезда”.
Пусковая ветвь будет использоваться до момента разворота ЭД, рабочая - напротяжении всей работы двигателя.
Существуют различные схемы и в каждой конденсаторы выбираются по своему. Для схем, приведенных выше выбор конденсаторов осуществляется по двум формулам:
схема “звезда”:
Рабочая емкость = 2800*Iном.эд/Uсети
схема “треугольник”:
Рабочая емкость = 4800*Iном/Uсети
Пусковая емкость в обоих случаях принимается равной 2-3 от рабочей.
В формулах выше Iном - это номинальный ток фазы электродвигателя. Если посмотреть на табличку, где через дробь указываются два тока, то это будет меньший из них. Uсети - напряжение питающей сети(~127, ~220). Значит, вычислили мы ёмкость и следующим шагом нам надо знать напряжение на конденсаторе. Для схем приведенных на рисунках выше напряжение на конденсаторе равняется 1,15 от напряжения сети. Но это напряжение переменного тока, а для выбора конденсаторов надо знать напряжение постоянного тока. Тут нам и понадобится небольшая табличка:
Например, напряжение сети ~220, умножаем на 1,15 получаем 253. В таблице смотрим переменка 250 соответствует постоянке 400В для емкости до 2мкФ, или 600В для емкостей 4-10мкФ. Нужно, чтобы номинальное напряжение конденсатора было равно или больше расчетного.
Вот так, шаг за шагом, мы разобрали как подключить трехфазный асинхронный электродвигатель в однофазную сеть и что для этого необходимо рассчитать и знать. Существуют и другие схемы для подключения двигателя через конденсатор, но эти вопросы рассмотрим в другой раз в другой статье.
Если не хотите потерять этот материал, то поделитесь им с друзьями в социальных сетях!
Однофазные двигатели - это электрические машины небольшой мощности. В магнитопроводе однофазных двигателей находится двухфазная обмотка, состоящая из основной и пусковой обмотки.
Две обмотки нужны для того, что бы вызвать вращение ротора однофазного двигателя. Самые распространенные двигатели такого типа можно разделить на две группы: однофазные двигатели с пусковой обмоткой и двигатели с рабочим конденсатором.
У двигателей первого типа пусковая обмотка включается через конденсатор только на момент пуска и после того как двигатель развил нормальную скорость вращения, она отключается от сети. Двигатель продолжает работать с одной рабочей обмоткой. Величина конденсатора обычно указывается на табличке-шильдике двигателя и зависит от его конструктивного исполнения.
У однофазных асинхронных двигателей переменного тока с рабочим конденсатором вспомогательная обмотка включена постоянно через конденсатор. Величина рабочей емкости конденсатора определяется конструктивным исполнением двигателя.
То есть если вспомогательная обмотка однофазного двигателя пусковая, ее подключение будет происходить только на время пуска, а если вспомогательная обмотка конденсаторная, то ее подключение будет происходить через конденсатор, который остается включенным в процессе работы двигателя.
Знать устройство пусковой и рабочей обмоток однофазного двигателя надо обязательно. Пусковая и рабочие обмотки однофазных двигателей отличаются и по сечению провода и по количеству витков. Рабочая обмотка однофазного двигателя всегда имеет сечение провода большее, а следовательно ее сопротивление будет меньше.
Посмотрите на фото наглядно видно, что сечение проводов разное. Обмотка с меньшим сечением и есть пусковая. Замерять сопротивление обмоток можно и стрелочным и цифровым тестерами, а также омметром. Обмотка, у которой сопротивление меньше - есть рабочая.
Рис. 1. Рабочая и пусковая обмотки однофазного двигателя
А теперь несколько примеров, с которыми вы можете столкнуться:
Если у двигателя 4 вывода, то найдя концы обмоток и после замера, вы теперь легко разберетесь в этих четырех проводах, сопротивление меньше - рабочая, сопротивление больше - пусковая. Подключается все просто, на толстые провода подается 220в. И один кончик пусковой обмотки, на один из рабочих. На какой из них разницы нет, направление вращения от этого не зависит. Так же и от того как вы вставите вилку в розетку. Вращение, будет изменятся, от подключения пусковой обмотки, а именно - меняя концы пусковой обмотки.
Следующий пример. Это когда двигатель имеет 3 вывода. Здесь замеры будут выглядеть следующим образом, например - 10 ом, 25 ом, 15 ом. После нескольких измерений найдите кончик, от которого показания, с двумя другими, будут 15 ом и 10 ом. Это и будет, один из сетевых проводов. Кончик, который показывает 10 ом, это тоже сетевой и третий 15 ом будет пусковым, который подключается ко второму сетевому через конденсатор. В этом примере направление вращения, вы уже не измените, какое есть такое и будет. Здесь, чтобы поменять вращение, надо будет добираться до схемы обмотки.
Еще один пример, когда замеры могут показывать 10 ом, 10 ом, 20 ом. Это тоже одна из разновидностей обмоток. Такие, шли на некоторых моделях стиральных машин, да и не только. В этих двигателях, рабочая и пусковая - одинаковые обмотки (по конструкции трехфазных обмоток). Здесь разницы нет, какой у вас будет рабочая, а какая пусковая обмотка. , также осуществляется через конденсатор.
Редактировал А. Повный
Однофазный двигатель может быть коллекторным или с короткозамкнутым ротором. С коллекторным двигателем все достаточно просто: два выходящих из корпуса двигателя проводочка воткнули в розетку — подключение состоялось. С подключением однофазного двигателя с короткозамкнутым ротором придется повозиться. Все дело в определении выводов.
Параллельно рабочей обмотке (РО)
в однофазном двигателе подключается пусковая (ПО)
для создания хоть какого-то вращающегося магнитного поля.
Однофазный двигатель с четырьмя выводами
имеет ПО постоянного подключения. Она действует в паре с основной, не отключаясь, только подключение делается через (Рис.а). Схема подключения такого однофазного двигателя очень удобна, так как все проводочки легко доступны, их можно с помощью переключателя менять местами для выполнения (Рис.а1). 
Определяются они без особого труда: вызвонить омметром и найти прозванивающиеся пары.
Например, омметр определил замкнутую цепь первого вывода со вторым, а третьего — с четвертым. Значит, 1 и 2 — одна обмотка, 3 и 4 — другая. Четвертый провод соединяем со вторым (или первый с третьим, все равно) — это общий. не имеют значения. Далее все подключение по рисунку а или а1.
Немного сложнее разобраться с двигателем с тремя выходящими жилами
. В таких случаях ПО подключается кратковременно: двигатель раскрутился, и она отключается, иначе сгорит. Как происходит подобная коммутация?
Для этого придумали пуско-защитное реле
. Функция его заключается не только в подключении ПО, но и для создания ее оптимального времени отключения.
Во время запуска через электромагнитную катушку
проходит большой ток. В этот момент ее сердечник втягивается и воздействует на контакт, управляющий ПО (Рис, 1 и 2). После запуска ток падает, отпускается сердечник, пусковая цепь разрывается.
При межвитковом замыкании
в рабочей обмотке ток постоянно высокий, ПО остается в работе, двигатель задымился. Для защиты вмонтировано тепловое реле с биметаллической пластиной, отключающее Х3 от сети.
Если двигатель в течение короткого времени то включится, то отключится, значит, срабатывает тепловая защита. Причина или в межвитковом замыкании, или в пониженном (повышенном) напряжении сети.
Обратите внимание на странный, на первый взгляд, рисунок 3. Это крышка от пуско-защитного аппарата, на которой указана маркировка подключаемых к нему проводов и обозначена стрелка. С маркировкой все понятно — концы не перепутать при подключении. А вот стрелка указывает на положение релюшки в пространстве
: она всегда должна быть обращена вверх. Будучи еще начинающим электриком, я ремонтировал стиральную машину. Перевернул ее вверх дном. Оказалось, всего-то надо ремень заменить. Заменил, попробовал включить — заработала… и задымилась, двигатель сгорел.
Уже спустя некоторое время узнал, что на перевернутой релюшке контакт остается замкнутым, тогда как в нормальном положении под силой тяжести после отключения катушки он отпадает вниз. А у меня как раз в перевернутой машине оказался внизу. Просто надо было для пробного включения перевернуть аппарат, чтобы стрелка вновь показывала наверх.
Как же выполняется подключение однофазного двигателя с неизвестными тремя проводами
? Сопротивление ПО (Х1-Х3) в несколько раз больше сопротивления РО (Х2-Х3). Х3 выходит от места соединения ПО и РО (см. Рис. б).
Сначала промаркируем жилы, чтоб не запутаться (те же Х1, Х2 и Х3). Замеряем сопротивление, например, между Х1 и Х2, получилось, скажем, 60 Ом. Замерили Х1-Х3 — 45 Ом. Между Х2 и Х3 — только 15. Все это записали.
Смотрим самое большое (60) — общее всех обмоток. 15 — рабочая обмотка, 45 — пусковая. Находим тот проводок, с которым остальные два показывают 15 и 45 Ом. Это будет наш Х3.
Можно открыть крышку двигателя и визуально определить ПО: она намотана более тонким сечением.
Вот, пожалуй, и все!
Мар 23 2016
Прежде всего, нужно выяснить, что за двигатель перед нами находится. Не всегда можно с полной уверенностью об этом сказать однозначно.
Внешний вид ни о чем не говорит, а шильдик старого двигателя может не соответствовать реальной начинке агрегата. Вот почему мы предлагаем кратенько рассмотреть, какие асинхронные и коллекторные двигатели бывают.
Ну и, между прочим, расскажем, чем одно отличается от другого с точки зрения эксплуатации и некоторых свойств, как внешних, так и внутренних. И, конечно, мы поговорим про подключение однофазного двигателя к сети переменного тока.
Этот вопрос – коллекторный перед нами двигатель или асинхронный – нужно решить в первую очередь. И именно это сделать проще всего.
Коллектором называется барабан, разделённый медными секциями, по форме близкими к прямоугольной, и сделанными из меди.
Это так называемый токосъёмник, потому что в коллекторных двигателях ротор всегда питается электрическим током. Постоянным или переменным, но поле создаётся именно приложенным напряжением.
Каждый коллекторный двигатель имеет в своём составе как минимум две щётки.
Трёхфазные встретить очень трудно. Сведения о таких агрегатах встречаются в литературе середины прошлого века. И применялись коллекторные трёхфазные двигатели там, где требовалось регулировать скорость вращения вала в очень широких пределах.
Итак, любой такой мотор имеет щётки и медный барабан, разделённый на секции. Не заметить все это даже невооружённым глазом достаточно сложно. Примеры коллекторных двигателей: (См. также: Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети)
Как видите, коллекторные двигатели широко используются, потому что обеспечивают сравнительно простой реверс, реализуемый переменой коммутации обмоток. А скорость регулируется изменением угла отсечки питающего напряжения, либо же амплитуды.
К общим недостаткам коллекторных двигателей относятся:
Итак, коллекторные двигатели сравнительно шумные. Достаточно вспомнить пылесос. Но стиральная машина в режиме стирки работает не так громко? Да, на низких оборотах коллекторные двигатели очень хороши.
В общем и целом все хорошо в меру. Коллекторные двигатели позволяют получить хорошую мощность (в смысле крутящего момента), как на старте, так и после разгона.
При этом сравнительно просто регулируются обороты. Вот почему в бытовой технике асинхронные двигатели применяются там, где требуется тишина. В основном это вентиляторы и вытяжки (да и то не всегда).
Что касается серьёзных нагрузок, то это требует внесения серьёзных конструктивных изменений. В результате повышаются стоимость, размеры, сложность.
Итак, коллекторный двигатель отличается наличием… коллектора. Даже если его нельзя увидеть снаружи (скрыт кожухом), то всегда можно заметить графитовые щётки на прижимных пружинках. Эта деталь требует замены со временем, поэтому без вариантов можно будет отличить коллекторный двигатель от асинхронного.
Мы уже договорились, что трёхфазные коллекторные двигатели достать сложно, поэтому в данном разделе речь пойдёт только об асинхронных машинах. Их не так уж и много, так что перечислим:
Катушки статора могут внутри объединяться в звезду, что делает невозможным напрямую включение в однофазную сеть.
Это небольшое устройство обрывает цепь, когда вал уже раскручен. Потому что пусковая обмотка нужна только на начальном этапе. В дальнейшем она будет только мешать и снижать КПД двигателя.
Иногда такие двигатели называют бифилярными. Потому что пусковая обмотка наматывается двойным проводом для снижения реактивного сопротивления.
Это помогает уменьшить ёмкость конденсатора, что весьма критично. Ярким примером однофазных двигателей асинхронного типа с пусковой обмоткой являются компрессоры бытовых холодильников.
Такие двигатели можно часто найти внутри напольных вентиляторов.
Конденсатор даёт сдвиг фаз на 90 градусов, что позволяет задать не только направление вращения, но и поддержать нужную форму электромагнитного поля внутри ротора. Обычно прямо на корпусе такого двигателя конденсатор и крепится.
А теперь о том, как отличить однофазные двигатели асинхронного типа от трёхфазных. В последнем случае внутри всегда имеется три равноценных обмотки.
Поэтому всегда можно найти три пары контактов, которые при исследовании тестером дают одинаковое сопротивление. Например, 9 Ом.
Если обмотки объединены в звезду внутри, то выводов с одинаковым сопротивлением будет три. Из них любая пара даёт одни и те же показания на экране мультиметра. Сопротивление в каждом случае равно двум обмоткам.
Поскольку ток должен куда-то выходить, то иногда такой трёхфазный двигатель имеет вывод нейтрали. Это центр звезды, который с каждый из трёх других проводов даёт одно и то же сопротивление, вдвое меньшее, нежели при попарной прозвонке.
Указанные выше симптомы говорят нам, что перед нами двигатель трёхфазный, а значит, под тему сегодняшнего разговора не подпадает.
У рассматриваемых в этой рубрике моторов обмоток обычно две. Одна из них, как это было сказано выше, либо пусковая, либо конденсаторная (вспомогательная).
В этом случае выводов обычно три или четыре. И даже если на корпусе не укреплён конденсатор, то можно попробовать рассуждать о предназначении тех или иных контактов следующим образом: (См. также: Подключение электродвигателя 380 на 220 Вольт с конденсатором)
Полярность не играет роли, потому что направление вращения задаётся либо способом включения вспомогательной обмотки, либо коммутацией катушек.
Проще говоря, если осуществить подключение однофазного электродвигателя этого типа с одной лишь основной обмоткой, то в начальный период времени вал стоит на месте. И куда его раскрутишь, туда и будет идти вращение.
Что касается двух других выводов, то сопротивление между ними будет наибольшим (равняется обеим обмоткам, включённым последовательно).
Самое маленькое значение, как и прежде будет на рабочей обмотке, а фазу на пусковую нужно подавать через конденсатор. Это обеспечит сдвиг в нужную сторону.
Обычно такой двигатель вращается лишь в одном направлении, потому что нельзя изменить полярность включения ёмкости. Однако существуют сведения (которые мы проверим на эпюрах как-нибудь в другой раз), что если подать на рабочую катушку напряжение через конденсатор, а пусковую включить напрямую, то образуется реверс.
А в общем случае возможность подключить электродвигатель с 3 проводами на обратное вращение не предоставляется.
Теперь пара слов о том, как отличить бифилярный двигатель от конденсаторного. Следует сказать, что в общем и целом разница чисто номинальная.
Схема подключения однофазного двигателя схожа в том и другом случае. Но бифилярная обмотка не предназначена для того, чтобы работать все время. Она будет мешать и снижать КПД.
Поэтому она обрывается после набора оборотов пускозащитным реле (как это, например, бывает в бытовых холодильниках), либо центробежными выключателями.
Считается, что пусковая обмотка в этом случае работает несколько секунд. По общепринятым нормам она должна обеспечить запуск хотя бы 30 раз в час с длительностью 3 секунды каждый.
И хотя разница номинальная, профессионалы отмечают одну особенность, по которой можно судить, находится перед нами бифилярный или конденсаторный двигатель. И это сопротивление вспомогательной обмотки.
Если оно отличается от номинала рабочей более чем в 2 раза, то скорее всего двигатель бифилярный. Соответственно, обмотка его пусковая. Конденсаторный же двигатель работает за счёт двух катушек. Обе они постоянно находятся под напряжением.
Тест нужно проводить с осторожностью, потому что при отсутствии термопредохранителей или других средств защиты пусковая обмотка может и сгореть. После этого придётся каждый раз вал раскручивать вручную, что явно не всем может понравиться.
В некоторых случаях бывает целесообразно подключение однофазного асинхронного двигателя к однофазной сети осуществить по той же схеме, как это было сделано в предшествующем оборудовании.
Например, почти каждый холодильник снабжён пускозащитным реле, а это вообще отдельная тема для разговора.
Потому что параметры этого устройства тесно связаны с типом используемого двигателя и взаимная замена возможна далеко не в каждом случае (нарушение этого простого правила может привести к поломке).
Итак, ещё раз упомянем, что выводов в том и другом случае может быть как 3, так и четыре. Это только то, что касается обмоток.
Кроме всего прочего может наличествовать пара контактов для термопредохранителя. Ну, и все, что мы описали выше, включая центробежный выключатель. В каждом из этих случаев при прозвонке сопротивление либо весьма мало, либо наоборот имеется разрыв.
Кстати, не забудьте при определении сопротивления каждый конец катушки пробовать на корпус. Изоляция обычно бывает не ниже 20 МОм. В противном случае стоит задуматься о наличии пробоя.
Мы также допускаем, что трёхфазный двигатель, имеющий внутреннюю коммутацию обмоток по типу звезды может иметь выход нейтрали на корпус. В этом случае двигатель требует непременного заземления, под которая должна наличествовать клемма (но ещё более вероятно, что мотор просто вышел из строя из-за пробоя изоляции).
Мы уже рассказывали, как подобрать конденсатор для пуска трёхфазного двигателя, но та методика в нашем случае явно не годится.
Любители рекомендуют произвести попытку входа в так называемый резонанс. При этом потребление агрегата на 9 кВт может составить порядка (!) 100 Вт.
Это не значит, что вал потянет полную нагрузку, но в холостом режиме потреблением станет минимальным. Как подключить электродвигатель этим способом?
А так, в общем, подключение однофазного двигателя с пусковой обмоткой осуществляется по электрической схеме, указанной на корпусе.
Там могут быть приведены, например, следующие данные:
Итак, если брать однофазный асинхронный двигатель, схема подключения чаще всего указана на корпусе.
