Трехфазные двигатели в однофазной сети: схемы включения и выбор конденсаторов

В электротехнике часто бывают варианты, когда подключается электрический мотор, собранный для пуска от сети 380 вольт к бытовой сети. Применяются накопители емкости для пуска электрических моторов.

Конденсаторы могут отличаться по виду исполнения и назначению, не каждый накопитель емкости применяется в стартовом пуске электрического мотора в сети 220. По этим причинам надо понимать, как сделать расчет пускового конденсатора, какой вид стартового накопителя надо выбрать, чем они отличаются в работе электрического мотора с сетью 220 вольт. Рассмотрим, что собой представляет емкостной накопитель.

Назначение конденсатора

Когда ставится вопрос, что такое пусковой конденсатор, рекомендуется рассмотреть принцип работы накопителя емкости, зачем нужны конденсаторы для запуска электродвигателя. В его конструкции применяется свойство проводников − поляризация, когда расположенные близко один от другого проводника заряжаются. Для снятия заряда в конструкции конденсатора применяются пластины, располагаются они напротив друг друга, между ними устанавливается диэлектрик.

Конструкция конденсатора

Современные производители емкостных накопителей предлагают «condenser» разных модификаций, с разными значениями, для разного применения. Покупателю остается только выбрать накопитель для схемы.

В электрических моторах применяются конденсаторы пусковые для электродвигателей, которые работают от 220 вольт. Пусковой конденсатор нужен, чтобы раскрутить вал электрического двигателя, часто он находится под нагрузкой.

Конденсаторы в своей конструкции имеют особенности, это:

• в качестве диэлектрика выступает разный материал, в электролитических изделиях марки СВВ – оксидная пленка, которая наносится на один из встроенных электродов;
• полярные емкости – это небольшие размеры, но способны накапливать большую емкость;
• неполярный condenser (элемент схемы), обладает большими габаритами, но включается в цепь без учета полярности, характеризуется высокой стоимостью.

В системе пуска электрического мотора в сети на 220 применяется рабочий накопитель емкости и пусковой конденсатор, пусковой накопитель работает только в момент старта электродвигателя, пока ротор не наберет необходимых для работы оборотов. Пусковой элемент в цепи определяет следующие факторы:

1. Пусковой накопитель электрического заряда приближает электрическое поле в момент старта к круговому полю электромотора;
2. Дает возможность значительно повысить параметры магнитного потока;
3. Увеличивает пусковой момент, улучшает работу электродвигателя.

Емкостной накопитель марки СВВ60

Когда в штатном порядке предусматриваются пуск трехфазного двигателя от бытовой электросети и дальнейшая его эксплуатация, наличие емкости в цепи пуска продлевает длительность эффективного использования мотора, так как часто на валу находится рассчитанная нагрузка. Неполярные конденсаторы имеют большее рабочее напряжение.

Электромотор на 3 фазы в электросети 220в

Есть разные виды старта электромоторов промышленного применения в электросети 220 вольт, но чаще применяются пусковые конденсаторы для старта электродвигателя. Этот способ основывается на включении третьей статорной обмотки в цепь питания через condenser, сдвигающий фазу.

Мотор электрический 3-х фазный для сети 220В

Для пуска двигателя с конденсаторным стартом необходимо, чтобы емкость накопителя могла меняться от оборотов двигателя, что реализовать практически невозможно. По этой причине специалисты рекомендуют управлять электрическим двигателем в две ступени: когда проводится старт электромотора, в работе используются два накопителя емкости, достигнув рабочих оборотов двигателя, пусковой накопитель отключается, остается только рабочий конденсатор.

Как сделать расчет конденсаторов

Правильное применение включения указывается в паспортных данных электромотора. Если там показано, что двигатель может работать от сети питания 380/220в, тогда для 220 надо применить конденсатор для электродвигателя и подключить его по следующей схеме.

Схема электромотора в сети 220В

Работает схема следующим образом: включая выключатель П1, замыкаем его контакты П1.1, а также П1.2. В этот момент надо сразу нажать на кнопку «Разгон», когда электромотор наберет нужные обороты, ее отпускают. Реверс, или обратное вращение электродвигателя, в этом подключении можно реализовать при помощи переключателя SA1, но после полной остановки двигателя.

Различают подбор накопителя емкости Ср, когда обмотки электромотора соединены по схеме ∆ – треугольник, вычисляется формулой:

где:

• накопитель (capacitors) рабочий (Ср), измеряется (мкФ);
• ток, электромотора (I), измеряется (А);
• напряжение сети (U), измеряется (В).

Расчет накопителя емкости Ср, когда обмотки электромотора соединены по схеме Y – звезда, вычисляется формулой:

где:

• накопитель (capacitors) рабочий (Ср), измеряется (мкФ);
• ток, электромотора (I), измеряется (А);
• напряжение сети (U), измеряется (В).

Потребляемый ток электромотором вычисляется формулой:

По формуле:

• мощность двигателя можно посмотреть в паспортных данных или на шильдике, закрепленном на корпусе электромотора (Р), измеряется в ваттах (Вт);
• КПД (коэффициент полезного действия) – h;
• коэффициент мощности электромотора – cos j;
• сетевое напряжение (U), измеряется в вольтах (B).

Для кратковременного применения можно в качестве пусковых конденсаторов применять накопители электролитические, марки К50-3 или КЭ, напряжение рабочее больше 450 вольт.

Необходимо отметить, когда применяются электролитические накопители емкости, их рекомендуют соединять последовательно для надежности и использовать диодный шунт.

Рассчитать параметр общей емкости можно по формуле:

(С общ.)=С1+С2/2.

В действительности проще использовать таблицы выбора конденсаторов по мощности электродвигателя.

Таблица выбора конденсаторов по мощности электрического двигателя

Важно! Выбирая «capacitors» электромотору, необходимо учесть, что при холостом ходе, накопитель емкости, включенный в обмотку, пропускает электрический ток до 30% выше номинального. Это надо учитывать, исходя из режима эксплуатации электродвигателя. Когда он часто работает без нагрузки или с неполной нагрузкой, емкость (Ср) подбирают с более низким номиналом, а когда происходит перегрузка и остановка двигателя, надо снова произвести пуск.

Переносной блок

На практике часто применяется переносной блок для старта трехфазных электромоторов небольшой мощности в пределах 500 ватт, без условий реверса.

Схема переносного блока

Работа переносного блока происходит следующим образом:

• нажимая кнопку (SB1), подаем питание на пускатель магнитный (КМ1), переключатель (SA1) в положении «замкнут»;
• группа контактов магнитного пускателя (КМ1.1 и КМ1.2) подключает в этот момент электромотор (М1) к электрической сети напряжением 220 вольт;
• одновременно следующая контактная группа магнитного пускателя (КМ3.1) проводит замыкание кнопки (SB1);
• когда электромотор набрал нужное количество оборотов кнопкой (SA1) отключают стартовый capacitors (С1);
• электродвигатель останавливается нажатием на кнопку (SB2).

Реализовывается переносной блок и с автоматическим отключением пускового накопителя емкости, для этого надо в схему ввести дополнительное устройство, реле, которое заменит работу тумблера (SA1). Отличия в применении блока и схемы подключения одного двигателя в том, что с блоком легко работать с несколькими двигателями.

Конденсаторный пуск

Необходимо отметить, что и для запуска однофазного двигателя применяется конденсаторный пуск. Отличие этого вида двигателей от трехфазных электромоторов в том, что они не теряют мощности, но так как пусковой момент низкий, нужен пусковой накопитель емкости.

Электродвигатели такого вида имеют в своей конструкции две статорные обмотки, для работы их применяется такая же схема запуска с использованием конденсатора для однофазного двигателя. В этом случае общий накопитель емкости можно рассчитать из простой пропорции. Если не знаете, как подобрать конденсатор, каждые 0,1 киловатта мощности двигателя – 1 микрофарада емкости.

Особенности конденсаторов, рекомендации

Специалисты проанализировали много вариантов подключения асинхронных электродвигателей, имеющих штатное питание от сети 380 В и переключаемых в работу от сети 220 В, и сделали следующие выводы:

1. Когда для двигателя делается подключение к сети 220 вольт, он теряет 50% своей мощности. Рекомендация – для уменьшения потери мощности сделать переключение обмоток со Y на соединение ∆. Такое переключение также понизит мощность, но не на 50%, а на 30% от номинальной мощности электромотора;
2. Подбирая конденсаторы в основную цепь (рабочий или пусковой), надо учитывать их рабочее напряжение, которое должно быть выше сетевого напряжения в полтора раза, желательно от 400 вольт;
3. Отличается схема электродвигателя питающегося от 220/127 вольт, обязательно надо включать схему Y «звезда», другой вид подключения ∆ «треугольник» сожжет электромотор;
4. Когда нет возможности найти пусковой и рабочий конденсатор для работы и старта двигателя, можно собрать цепочку из параллельно соединенных накопителей емкости. В этом случае: С общ.= сумме всех емкостей конденсаторов (С1+С2+С3…);
5. Если греется мотор в работе, можно занизить параметры рабочего condenser, включенного в обмотку электромотора. В том случае, если движку недостаточно мощи, надо экспериментально поднять параметры рабочего condenser, емкости.

В домашних целях можно использовать трёхфазный электродвигатель, который применяется в промышленности, но учитывайте тот фактор, что будут потери в мощности. Среди любителей переделок популярностью пользуются следующие марки конденсаторов:

• СВВ-60 – это металлизированный полипропиленовый накопитель емкости, его стоимость – 300 руб.;
• марка конденсаторов НТС – пленочные, которые стоят немного дешевле, 200 руб.;
• емкостные накопители Э92 стоимостью до 150 руб.;
• широко распространено применение металлобумажных накопителей емкости марки МБГО.

Встречаются случаи, когда не требуется пусковой конденсатор. Это возможно при запуске электромотора без нагрузки. Но если электромотор имеет большую мощность 3 квт и больше, конденсатор для старта движка необходим.

Видео