Работата на трифазните електродвигатели се счита за много по-ефективна и продуктивна от еднофазните двигатели, предназначени за 220 V. Следователно, ако има три фази, се препоръчва да свържете подходящото трифазно оборудване. В резултат на това свързването на трифазен двигател към трифазна мрежа осигурява не само икономична, но и стабилна работа на устройството. Схемата на свързване не изисква добавяне на стартови устройства, тъй като веднага след стартиране на двигателя в намотките на статора се образува магнитно поле. Основното условие за нормалната работа на такива устройства е правилното свързване и спазването на всички препоръки.
Схеми на свързване
Създаденото от трите намотки магнитно поле осигурява въртенето на ротора на електродвигателя. Така електрическата енергия се преобразува в механична.
Връзката може да се осъществи по два основни начина - звезда или триъгълник. Всеки от тях има своите предимства и недостатъци. Звездната верига осигурява по-плавно стартиране на уреда, но мощността на двигателя пада с около 30% от номиналната стойност. В този случай делта връзката има определени предимства, тъй като няма загуба на мощност. Това обаче има и своя особеност, свързана с текущото натоварване, което рязко се увеличава по време на стартиране. Това състояние има отрицателно въздействие върху изолацията на проводниците. Изолацията може да се счупи и двигателят да се повреди напълно.
Особено внимание трябва да се обърне на европейското оборудване, оборудвано с електрически двигатели, предназначени за напрежение 400/690 V. Те се препоръчват за свързване към нашите 380 волтови мрежи само по метода на делта. Ако са свързани със звезда, такива двигатели веднага изгарят при натоварване. Този метод е приложим само за битови трифазни електродвигатели.
Съвременните устройства имат съединителна кутия, в която се извеждат краищата на намотките. Техният брой може да бъде три или шест. В първия случай диаграмата на свързване първоначално се приема като звезден метод. Във втория случай електродвигателят може да бъде свързан към трифазна мрежа и по двата начина. Тоест при звездна верига трите края, разположени в началото на намотките, са свързани в общ обрат. Противоположните краища са свързани към фазите на мрежата 380 V, от която се захранва. При опцията триъгълник всички краища на намотките са свързани последователно един към друг. Фазите са свързани към три точки, в които краищата на намотките са свързани помежду си.
Използване на верига звезда-триъгълник
Комбинирана схема на свързване, известна като "звезда-триъгълник", се използва сравнително рядко. Позволява плавен старт със схема звезда, а по време на основната работа се включва триъгълник, осигуряващ максимална мощност на уреда.
Тази схема на свързване е доста сложна, изискваща използването на три намотки, инсталирани във връзките наведнъж. Първият MP е свързан към мрежата и с краищата на намотките. MP-2 и MP-3 са свързани към противоположните краища на намотките. Връзката триъгълник се прави към втория стартер, а връзката звезда към третия. Едновременното задействане на втория и третия стартер е строго забранено. Това ще доведе до късо съединение между фазите, свързани към тях. За да се предотвратят подобни ситуации, между тези стартери е инсталирана блокировка. Когато един MP се включи, контактите на другия се отварят.
Цялата система работи на следния принцип: едновременно с включването на MP-1 се включва MP-3, свързан със звезда. След плавен старт на двигателя, след определен период от време, зададен от релето, настъпва преход към нормален режим на работа. След това MP-3 се изключва и MP-2 се включва според триъгълна диаграма.
Трифазен двигател с магнитен стартер
Свързването на трифазен двигател с помощта на магнитен стартер се извършва по същия начин, както чрез прекъсвач. Тази схема е просто допълнена с блок за включване/изключване със съответните бутони START и STOP.
Една нормално затворена фаза, свързана към двигателя, е свързана към бутона START. При натискане контактите се затварят, след което тече ток към двигателя. Все пак трябва да се отбележи, че ако бутонът СТАРТ бъде освободен, контактите ще бъдат отворени и няма да се подава захранване. За да се предотврати това, магнитният стартер е оборудван с друг допълнителен контактен конектор, така нареченият самозадържащ се контакт. Функционира като заключващ елемент и предотвратява прекъсване на веригата при изключване на бутона START. Веригата може да бъде напълно изключена само с помощта на бутона STOP.
По този начин свързването на трифазен двигател към трифазна мрежа може да се извърши по различни начини. Всеки от тях е избран в съответствие с модела на устройството и специфичните условия на работа.
Както е известно, когато трифазен асинхронен двигател е свързан към еднофазна мрежа, според обичайните кондензаторни вериги: "триъгълник" или "звезда", мощността на двигателя се използва само наполовина (в зависимост от използвания двигател).
Освен това стартирането на двигателя под товар е трудно.
Тази статия описва метод за свързване на двигател без загуба на мощност.
В различни любителски електромеханични машини и устройства най-често се използват трифазни асинхронни двигатели с ротор с катерица. За съжаление, трифазна мрежа в ежедневието е изключително рядко явление, така че за да ги захранват от обикновена електрическа мрежа, аматьорите използват кондензатор с фазово изместване, което не позволява реализирането на пълна мощност и стартови характеристики на двигателя . Съществуващите тиристорни устройства за "фазоизместване" намаляват мощността на вала на двигателя в още по-голяма степен.
Показана е версия на електрическата схема за стартиране на трифазен електродвигател без загуба на мощност ориз. 1.
Намотките на двигателя 220/380 V са свързани в триъгълник, а кондензаторът C1 е свързан, както обикновено, паралелно с една от тях. Кондензаторът се "помага" от индуктор L1, свързан паралелно с другата намотка. С определено съотношение на кондензатора C1, индуктивността на индуктора L1 и мощността на товара можете да получите фазово изместване между напреженията на трите товарни клона, равно точно на 120 °.
На ориз. 2показва векторна диаграма на напрежението за устройството, показано на фиг. 1, с чисто активен товар R във всеки клон. Линеен ток Il във векторна форма е равен на разликата между токовете Iз и Ia, а по абсолютна стойност съответства на стойността Iф√3, където Iф=I1=I2=I3=Uл/R е фазовият ток на натоварване, Ul= U1=U2=U3=220 V — линейно напрежение на мрежата. 
На кондензатор С1 се подава напрежение Uc1=U2, токът през него е равен на Ic1 и изпреварва с 90° напрежението във фаза.
По същия начин напрежение UL1=U3 се прилага към индуктор L1, токът през него IL1 изостава от напрежението с 90°.
Ако абсолютните стойности на токовете Ic1 и IL1 са равни, тяхната векторна разлика, с правилния избор на капацитет и индуктивност, може да бъде равна на Il.
Фазовото отместване между токовете Ic1 и IL1 е 60°, следователно триъгълникът на векторите Il, Ic1 и IL1 е равностранен, а тяхната абсолютна стойност е Ic1=IL1=Il=Iph√3. От своя страна фазовият ток на натоварване Iph = P/ЗUL, където P е общата мощност на товара.
С други думи, ако капацитетът на кондензатора C1 и индуктивността на бобината L1 са избрани така, че когато към тях се приложи напрежение от 220 V, токът през тях ще бъде равен на Ic1=IL1=P/(√3⋅Uл )=P/380, показано в ориз. 1схема L1C1 ще осигури трифазно напрежение към товара с точно фазово изместване.
маса 1
| П, У | IC1=IL1, A | C1, µF | L1, Gn |
|---|---|---|---|
| 100 | 0.26 | 3.8 | 2.66 |
| 200 | 0.53 | 7.6 | 1.33 |
| 300 | 0.79 | 11.4 | 0.89 |
| 400 | 1.05 | 15.2 | 0.67 |
| 500 | 1.32 | 19.0 | 0.53 |
| 600 | 1.58 | 22.9 | 0.44 |
| 700 | 1.84 | 26.7 | 0.38 |
| 800 | 2.11 | 30.5 | 0.33 |
| 900 | 2.37 | 34.3 | 0.30 |
| 1000 | 2.63 | 38.1 | 0.27 |
| 1100 | 2.89 | 41.9 | 0.24 |
| 1200 | 3.16 | 45.7 | 0.22 |
| 1300 | 3.42 | 49.5 | 0.20 |
| 1400 | 3.68 | 53.3 | 0.19 |
| 1500 | 3.95 | 57.1 | 0.18 |
IN маса 1дадени са текущи стойности Ic1=IL1. капацитетът на кондензатора C1 и индуктивността на индуктора L1 за различни стойности на общата мощност на чисто активния товар.
Истинският товар под формата на електродвигател има значителна индуктивна компонента. В резултат на това линейният ток изостава във фаза от тока на активния товар с определен ъгъл φ от порядъка на 20...40°.
На табелките на електрическите двигатели обикновено не се посочва ъгълът, а неговият косинус - добре познатият cosφ, равен на съотношението на активния компонент на линейния ток към общата му стойност.
Индуктивният компонент на тока, протичащ през товара на устройството, показано в ориз. 1, могат да бъдат представени под формата на токове, преминаващи през някои индуктори Ln, свързани паралелно с активни товарни съпротивления (Фиг. 3, а), или, еквивалентно, успоредно на C1, L1 и мрежовите проводници.
от ориз. 3, бможе да се види, че тъй като токът през индуктивността е противофазен на тока през капацитета, LH индукторите намаляват тока през капацитивния клон на веригата за фазово изместване и го увеличават през индуктивния. Следователно, за да се поддържа фазата на напрежението на изхода на веригата за фазово изместване, токът през кондензатора C1 трябва да се увеличава и намалява през намотката
Векторната диаграма за товар с индуктивен компонент става по-сложна. Фрагмент от него, който ви позволява да направите необходимите изчисления, е показан на ориз. 4.
Общият линеен ток Il се разлага тук на два компонента: активен Ilcosφ и реактивен Ilsinφ.
В резултат на решаването на системата от уравнения за определяне на необходимите стойности на ток през кондензатор C1 и бобина L1:
IC1sin30° + IL1sin30° = Iлcosφ, IC1cos30° - IL1cos30° = Iлsinφ, 
получаваме следните стойности на тези токове:
IC1 = 2/√3⋅Iлsin(φ+60°), IL1 = 2/√3⋅Iлcos(φ+30°).
При чисто активен товар (φ=0) формулите дават предварително получения резултат Ic1=IL1=Il.
На ориз. 5Показани са зависимостите на съотношенията на токовете Ic1 и IL1 към Il от cosφ, изчислени по тези формули. За (cosφ = √3/2 = 0,87) токът на кондензатора C1 е максимален и равен на 2/√3Il = 1,15. Il, а токът на индуктора L1 е наполовина по-малък.
Същите отношения могат да се използват с добра степен на точност за типични стойности на cosφ, равни на 0,85...0,9.
таблица 2
| П, У | IC1, A | IL1, А | C1, µF | L1, Gn |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 0.35 | 0.18 | 5.1 | 3.99 |
| 200 | 0.70 | 0.35 | 10.2 | 2.00 |
| 300 | 1.05 | 0.53 | 15.2 | 1.33 |
| 400 | 1.40 | 0.70 | 20.3 | 1.00 |
| 500 | 1.75 | 0.88 | 25.4 | 0.80 |
| 600 | 2.11 | 1.05 | 30.5 | 0.67 |
| 700 | 2.46 | 1.23 | 35.6 | 0.57 |
| 800 | 2.81 | 1.40 | 40.6 | 0.50 |
| 900 | 3.16 | 1.58 | 45.7 | 0.44 |
| 1000 | 3.51 | 1.75 | 50.8 | 0.40 |
| 1100 | 3.86 | 1.93 | 55.9 | 0.36 |
| 1200 | 4.21 | 2.11 | 61.0 | 0.33 |
| 1300 | 4.56 | 2.28 | 66.0 | 0.31 |
| 1400 | 4.91 | 2.46 | 71.1 | 0.29 |
| 1500 | 5.26 | 2.63 | 76.2 | 0.27 |
IN маса 2стойностите на токовете IC1, IL1, протичащи през кондензатор C1 и индуктор L1, са дадени при различни стойности на общата мощност на натоварване с горната стойност cosφ = √3/2.
За такава схема за фазово изместване използвайте кондензатори MBGO, MBGP, MBGT, K42-4 за работно напрежение най-малко 600 V или MBGCH, K42-19 за напрежение най-малко 250 V.
Дроселът е най-лесно да се направи от трансформатор с форма на пръчка от стар тръбен телевизор. Токът на празен ход на първичната намотка на такъв трансформатор при напрежение 220 V обикновено не надвишава 100 mA и има нелинейна зависимост от приложеното напрежение.
Ако в магнитната верига се въведе празнина от около 0,2...1 mm, токът ще се увеличи значително и зависимостта му от напрежението ще стане линейна.
Мрежовите намотки на трансформаторите на превозни средства могат да бъдат свързани така, че номиналното напрежение върху тях да е 220 V (джъмпер между щифтове 2 и 2"), 237 V (джъмпер между щифтове 2 и 3") или 254 V (джъмпер между щифтове 3 и 3 ") . Мрежовото напрежение най-често се подава към клеми 1 и 1". В зависимост от вида на връзката, индуктивността и токът на намотката се променят.
IN маса 3Стойностите на тока в първичната намотка на трансформатора TS-200-2 са дадени, когато към него се прилага напрежение от 220 V при различни пролуки в магнитната сърцевина и различни включвания на секции на намотката.
Картографиране на данни маса 3 и 2ни позволява да заключим, че посоченият трансформатор може да бъде монтиран във веригата за фазово изместване на двигател с мощност от приблизително 300 до 800 W и, като изберете междината и веригата на намотката, да получите необходимата стойност на тока.
Индуктивността също се променя в зависимост от синфазното или антифазното свързване на електрическата мрежа и намотките с ниско напрежение (например нажежаема жичка) на трансформатора.
Максималният ток може леко да надвишава номиналния ток в работен режим. В този случай, за да се облекчи термичният режим, е препоръчително да се премахнат всички вторични намотки от трансформатора; някои от намотките с ниско напрежение могат да се използват за захранване на веригите за автоматизация на устройството, в което работи електродвигателят.
Таблица 3
| Пролука в магнитна верига, мм |
Ток в мрежовата намотка, A, при свързване на клеми към напрежение, V |
||
|---|---|---|---|
| 220 | 237 | 254 | |
| 0.2 | 0.63 | 0.54 | 0.46 |
| 0.5 | 1.26 | 1.06 | 0.93 |
| 1 | - | 2.05 | 1.75 |
IN маса 4Дадени са номиналните стойности на токовете на първичните намотки на трансформаторите на различни телевизори и приблизителните стойности на мощността на двигателя, с които е препоръчително да се използват възможно натоварване на електродвигателя.
Таблица 4
| Трансформатор | Номинална ток, А |
Мощност мотор, W |
|---|---|---|
| TS-360M | 1.8 | 600...1500 |
| TS-330K-1 | 1.6 | 500...1350 |
| ST-320 | 1.6 | 500...1350 |
| ST-310 | 1.5 | 470...1250 |
| TCA-270-1, TCA-270-2, TCA-270-3 |
1.25 | 400...1250 |
| TS-250, TS-250-1, TS-250-2, TS-250-2M, TS-250-2P |
1.1 | 350...900 |
| TS-200K | 1 | 330...850 |
| TS-200-2 | 0.95 | 300...800 |
| TS-180, TS-180-2, TS-180-4, TS-180-2V |
0.87 | 275...700 |
При по-ниско натоварване необходимото фазово изместване вече няма да се поддържа, но стартовите характеристики ще се подобрят в сравнение с използването на един кондензатор.
Експерименталното изпитване беше проведено както с чисто активен товар, така и с електрически двигател.
Активните функции на натоварване се изпълняват от две паралелно свързани лампи с нажежаема жичка с мощност 60 и 75 W, включени във всяка верига на натоварване на устройството (виж Фиг. 1), което съответства на обща мощност от 400 W В съответствие с маса 1капацитетът на кондензатора C1 беше 15 μF. Пролуката в магнитопровода на трансформатора TS-200-2 (0,5 mm) и веригата за свързване на намотките (при 237 V) бяха избрани така, че да осигурят необходимия ток от 1,05 A.
Напреженията U1, U2, U3, измерени на товарните вериги, се различават едно от друго с 2...3 V, което потвърждава високата симетрия на трифазното напрежение.
Проведени са и експерименти с трифазен асинхронен двигател с короткозатворен ротор AOL22-43F с мощност 400 W. Той работеше с кондензатор C1 с капацитет 20 μF (между другото, същият, както когато двигателят работеше само с един кондензатор за изместване на фазата) и с трансформатор, чиято празнина и връзка на намотките бяха избрани от условие за получаване на ток от 0,7 A.
В резултат на това беше възможно бързо стартиране на двигателя без стартов кондензатор и значително увеличаване на въртящия момент при спиране на шайбата на вала на двигателя.
За съжаление е трудно да се извърши по-обективна проверка, тъй като в аматьорски условия е почти невъзможно да се осигури нормализирано механично натоварване на двигателя.
Трябва да се помни, че веригата за фазово изместване е последователна осцилираща верига, настроена на честота от 50 Hz (за опция за чисто активно натоварване) и тази верига не може да бъде свързана към мрежата без товар. 
В различни любителски електромеханични машини и устройства в повечето случаи се използват трифазни асинхронни двигатели с ротор с катерица. Уви, трифазна мрежа в ежедневието е много рядко явление, следователно, за да ги захранват от обикновена електрическа мрежа, аматьорите използват кондензатор с фазово изместване, което не позволява пълната мощност и стартови свойства на двигателя осъзнах.
Асинхронните трифазни електродвигатели, а именно те, поради широкото им разпространение, често трябва да се използват, се състоят от неподвижен статор и движещ се ротор. Намотъчните проводници са положени в процепите на статора с ъглово разстояние 120 електрически градуса, чиито начала и краища (C1, C2, C3, C4, C5 и C6) са изведени в съединителната кутия.
Свързване триъгълник (за 220 волта)
Свързване звезда (за 380 волта)
Разклонителна кутия за трифазен двигател с позиции на джъмпера за свързване звезда
Когато трифазен двигател е включен към трифазна мрежа, ток започва да тече през неговите намотки в различно време на свой ред, създавайки въртящо се магнитно поле, което взаимодейства с ротора, принуждавайки го да се върти. Когато двигателят е свързан към еднофазна мрежа, не се създава въртящ момент, способен да задвижи ротора.
Ако можете да свържете двигателя отстрани към трифазна мрежа, тогава определянето на мощността не е трудно. Поставяме амперметър на прекъсване в една от фазите. Да стартираме. Умножаваме показанията на амперметъра по фазовото напрежение.
В добра мрежа е 380. Получаваме мощността P=I*U. Изваждаме 10-12% за ефективност. Получавате действително правилния резултат.
Има механични уреди за измерване на оборотите. Въпреки че е възможно да се определи и на ухо.
Сред различните методи за свързване на трифазни електродвигатели към еднофазна мрежа, най-често срещаният е свързването на третия контакт чрез фазово изместващ кондензатор.
Свързване на трифазен двигател към еднофазна мрежа
Скоростта на въртене на трифазен двигател, работещ от еднофазна мрежа, остава почти същата, както когато е свързан към трифазна мрежа. Уви, това не може да се каже за мощността, чиито загуби достигат значителни стойности. Ясните стойности на загубата на мощност зависят от превключващата верига, условията на работа на двигателя и стойността на капацитета на кондензатора за фазово изместване. Приблизително трифазен двигател в еднофазна мрежа губи в рамките на 30-50% от собствената си мощност.
Не много трифазни електродвигатели са готови да работят добре в еднофазни мрежи, но повечето от тях се справят напълно задоволително с тази задача - с изключение на загубата на мощност. Основно за работа в еднофазни мрежи се използват асинхронни двигатели с ротор с катерица (A, AO2, AOL, APN и др.).
Асинхронните трифазни двигатели са проектирани за 2 номинални мрежови напрежения - 220/127, 380/220 и т.н. По-често се срещат електродвигатели с работно напрежение на намотките 380/220V (380V за звезда, 220 за триъгълник). Най-високото напрежение е за "звездата", най-ниското - за "триъгълника". В паспорта и върху табелата на двигателя, в допълнение към други характеристики, са посочени работното напрежение на намотките, тяхната схема на свързване и вероятността от нейната промяна.
Етикети за трифазен двигател
Обозначението на табела A гласи, че намотките на двигателя могат да бъдат свързани както като "триъгълник" (при 220V), така и като "звезда" (при 380V). Когато свързвате трифазен двигател към еднофазна мрежа, по-добре е да използвате триъгълник, тъй като в този случай двигателят ще загуби по-малко мощност, отколкото когато е включен като звезда.
Табела B ви информира, че намотките на двигателя са свързани в конфигурация звезда, а съединителната кутия не взема предвид възможността за превключването им към триъгълник (няма повече от 3 клеми). В този случай всичко, което остава, е или да се примирите с голяма загуба на мощност, като свържете двигателя в звездна конфигурация, или, след като сте проникнали в намотката на електрическия мотор, опитайте се да извадите липсващите краища, за да свържете намотките в делта конфигурация.
Ако работното напрежение на двигателя е 220/127V, тогава двигателят може да бъде свързан само към еднофазна 220V мрежа, като се използва схема звезда. Когато включите 220V в триъгълник, двигателят ще изгори.
Начало и край на намотки (различни опции)
Вероятно основната трудност при свързването на трифазен двигател към еднофазна мрежа е да се разберат електрическите проводници, които влизат в съединителната кутия или, при липса на такава, просто излизат от двигателя.
Най-често срещаният вариант е, когато намотките в съществуващ 380/220V двигател вече са свързани в триъгълник. В този случай просто трябва да свържете тоководещите електрически проводници и работните и стартовите кондензатори към клемите на двигателя съгласно схемата на свързване.
Ако намотките в двигателя са свързани със „звезда“ и има възможност да се промени на „триъгълник“, тогава такъв случай също не може да се класифицира като трудоемък. Просто трябва да смените веригата за свързване на намотките на "триъгълник", като използвате джъмпери за това.
Определяне на началото и края на намотките. Ситуацията е по-трудна, ако 6 проводника се изведат в съединителната кутия, без да се посочи принадлежността им към конкретна намотка и да се маркират началото и краищата. В този случай се свежда до решаването на два проблема (въпреки че преди да направите това, трябва да опитате да потърсите в интернет някаква документация за електрическия мотор. Може да описва за какво се отнасят електрическите проводници с различни цветове.):
идентифициране на двойки проводници, свързани с една намотка;
намиране на началото и края на намотките.
Първият проблем се решава чрез „звънене“ на всички проводници с тестер (измерване на съпротивление). Когато няма устройство, възможно е да го решите с помощта на електрическа крушка от фенерче и батерии, свързвайки съществуващите електрически проводници във веригата последователно с електрическата крушка. Ако последният свети, това означава, че двата тествани края принадлежат към една и съща намотка. Този метод идентифицира 3 чифта проводници (A, B и C на фигурата по-долу), свързани с 3 намотки.
Определяне на двойки проводници, принадлежащи към една намотка
Втората задача е да определите началото и края на намотките, тук ще бъде малко по-сложно и ще ви трябва батерия и волтметър. Цифровият не е подходящ за тази задача поради инерция. Процедурата за определяне на краищата и началото на намотките е показана на диаграми 1 и 2.
Намиране на началото и края на намотките
Към краищата на една намотка (например A) е свързана батерия, а към краищата на другата (например B) е свързан стрелков волтметър. Сега, когато прекъснете контакта на проводници А с батерията, стрелката на волтметъра ще се завърти в някаква посока. След това трябва да свържете волтметър към намотка C и да извършите същата операция с прекъсване на контактите на батерията. Ако е необходимо, промяна на полярността на намотка C (превключване на краищата C1 и C2) е необходимо да се гарантира, че стрелката на волтметъра се люлее в същата посока, както в случая на намотка B. Намотка A се проверява по същия начин - с батерия свързан към намотка C или B.
В крайна сметка всички манипулации трябва да доведат до следното: когато контактите на батерията се счупят с някоя от намотките, на другите две трябва да се появи електрически потенциал със същата полярност (стрелката на устройството се люлее в една посока). Сега остава само да маркирате заключенията на първия пакет като начало (A1, B1, C1), а заключенията на другия като краища (A2, B2, C2) и да ги свържете според желания модел - “ триъгълник” или “звезда” (когато напрежението на двигателя е 220 /127V).
Извличане на липсващи краища. Вероятно най-трудният вариант е, когато двигателят има сливане на намотки в звездна конфигурация и няма възможност да го превключите към триъгълник (в разпределителната кутия се въвеждат не повече от 3 електрически проводника - началото на намотките C1 , C2, C3).
В този случай, за да включите двигателя според веригата "триъгълник", трябва да вкарате липсващите краища на намотките C4, C5, C6 в кутията.
Схеми за свързване на трифазен двигател към еднофазна мрежа
Триъгълна връзка. В случай на домашна мрежа, въз основа на убеждението за получаване на по-голяма изходна мощност, еднофазното свързване на трифазни двигатели в триъгълна верига се счита за по-подходящо. С всичко това тяхната мощност може да достигне 70% от номиналната. 2 контакта в съединителната кутия са свързани директно към електрическите проводници на еднофазна мрежа (220V), а третият - през работния кондензатор Cp към всеки от първите 2 контакта или електрическите проводници на мрежата.
Осигуряване на стартиране. Възможно е да стартирате трифазен двигател без товар с помощта на работещ кондензатор (повече подробности по-долу), но ако електродвигателят има някакъв товар, той или няма да стартира, или ще набира скорост изключително бавно. След това за бърз старт се нуждаете от спомагателен стартов кондензатор Sp (изчисляването на капацитета на кондензаторите е описано по-долу). Стартовите кондензатори се включват само по време на стартиране на двигателя (2-3 секунди, докато скоростта достигне приблизително 70% от номиналната), след което стартовият кондензатор трябва да бъде изключен и разреден.
Удобно е да стартирате трифазен двигател с помощта на специален превключвател, чиято двойка контакти се затваря при натискане на бутона. Когато се пусне, някои контакти се отварят, а други остават включени - до натискане на бутона "стоп".
Ключ за стартиране на електродвигатели
Обратен. Посоката на въртене на двигателя зависи от това към кой контакт ("фаза") е свързана третата фазова намотка.
Посоката на въртене може да се контролира чрез свързване на последния чрез кондензатор към двупозиционен превключвател, свързан чрез двата си контакта към първата и втората намотка. В зависимост от позицията на превключвателя, двигателят ще се върти в едната или другата посока.
Фигурата по-долу показва схема с пусков и работещ кондензатор и бутон за реверс, което позволява удобно управление на трифазен двигател.
Схема за свързване на трифазен двигател към еднофазна мрежа, с реверс и бутон за свързване на стартов кондензатор
Звездна връзка. Подобна схема за свързване на трифазен двигател към мрежа с напрежение 220V се използва за електродвигатели, чиито намотки са проектирани за напрежение 220/127V.
Кондензатори.Необходимият капацитет на работните кондензатори за работа на трифазен двигател в еднофазна мрежа зависи от веригата на свързване на намотките на двигателя и други характеристики. За звездна връзка капацитетът се изчислява по формулата:
Cp = 2800 I/U
За триъгълна връзка:
Cp = 4800 I/U
Където Cp е капацитетът на работния кондензатор в микрофаради, I е токът в A, U е мрежовото напрежение във V. Токът се изчислява по формулата:
I = P/(1,73 U n cosph)
Където P е мощността на електрическия двигател в kW; n - ефективност на двигателя; cosф - фактор на мощността, 1.73 - коефициент, който определя съответствието между линейни и фазови токове. Ефективността и факторът на мощността са посочени в паспорта и върху табелката на двигателя. Традиционно тяхната стойност се намира в спектъра от 0,8-0,9.
На практика стойността на капацитета на работния кондензатор, когато е свързан в триъгълник, може да се изчисли по опростената формула C = 70 Pn, където Pn е номиналната мощност на електродвигателя в kW. Според тази формула за всеки 100 W мощност на електродвигателя се нуждаете от около 7 μF работен капацитет на кондензатора.
Правилният избор на капацитет на кондензатора се проверява от резултатите от работата на двигателя. Ако стойността му е по-голяма от необходимата при тези условия на работа, двигателят ще прегрее. Ако капацитетът е по-малък от необходимия, изходната мощност на двигателя ще стане много ниска. Има смисъл да се търси кондензатор за трифазен двигател, като се започне с малък капацитет и постепенно се увеличава стойността му до рационална. Ако е възможно, много по-добре е да изберете капацитет, като измерите тока в електрическите проводници, свързани към мрежата и към работния кондензатор, например с токова клеща. Текущата стойност трябва да е по-близо. Измерванията трябва да се извършват в режима, в който ще работи двигателят.
При определяне на стартовия капацитет първо изхождаме от изискванията за създаване на необходимия стартов въртящ момент. Не бъркайте началния капацитет с капацитета на стартовия кондензатор. В горните диаграми началният капацитет е равен на сумата от капацитетите на работните (Cp) и началните (Sp) кондензатори.
Ако поради условията на работа електрическият двигател стартира без натоварване, тогава първоначалният капацитет традиционно се приема за същия като работния капацитет, с други думи, не е необходим стартов кондензатор. В този случай схемата на свързване е опростена и по-евтина. За да се опрости това и като цяло да се намалят разходите на веригата, е възможно да се организира възможността за изключване на товара, например, като се даде възможност за бърза и удобна промяна на позицията на двигателя, за да се изпусне ремъчното задвижване, или като се направи задвижването на ремъка притискаща ролка, например, като съединителя на ремъка на мотоблокове.
Стартирането под товар изисква наличието на допълнителен резервоар (Sp), който се свързва временно за стартиране на двигателя. Увеличаването на превключваемия капацитет води до увеличаване на стартовия момент и при определена специфична стойност моментът достига максималната си стойност. По-нататъшното увеличаване на капацитета води до обратния ефект: началният въртящ момент започва да намалява.
Въз основа на условието за стартиране на двигателя при товар, който е най-близък до номиналния товар, началният капацитет трябва да бъде 2-3 пъти по-голям от работния капацитет, т.е. ако капацитетът на работния кондензатор е 80 µF, тогава капацитетът на началният кондензатор трябва да бъде 80-160 µF, което ще осигури начален капацитет (сума от капацитета на работния и стартовия кондензатор) 160-240 µF. Въпреки че, ако двигателят има малък товар при стартиране, капацитетът на стартовия кондензатор може да е по-малък или изобщо да не съществува.
Стартовите кондензатори работят за кратко време (само няколко секунди през целия период на свързване). Това дава възможност при стартиране на двигателя да се използват по-евтини стартови електролитни кондензатори, специално предназначени за тази цел.
Имайте предвид, че за двигател, свързан към еднофазна мрежа чрез кондензатор, работещ при липса на товар, намотката, захранвана през кондензатора, носи ток с 20-30% по-висок от номиналния. Следователно, ако двигателят се използва в режим на недостатъчно натоварване, капацитетът на работния кондензатор трябва да бъде сведен до минимум. Но тогава, ако двигателят е стартиран без стартов кондензатор, последният може да е необходим.
Много по-добре е да използвате не 1 голям кондензатор, а няколко много по-малки, отчасти поради възможността за избор на добър капацитет, свързване на допълнителни или изключване на ненужни, последните се използват като начални. Необходимият брой микрофаради се получава чрез свързване на няколко кондензатора паралелно, въз основа на факта, че общият капацитет в паралелна връзка се изчислява по формулата:
Определяне на началото и края на фазовите намотки на асинхронен електродвигател
Инструкции
По правило за свързване на трифазен електродвигател се използват три проводника и захранващо напрежение 380. В мрежа от 220 волта има само два проводника, така че за да работи двигателят, трябва да се подаде напрежение и към третия проводник. За тази цел се използва кондензатор, който се нарича работен кондензатор.
Капацитетът на кондензатора зависи от мощността на двигателя и се изчислява по формулата:
C=66*P, където C е капацитетът на кондензатора, μF, P е мощността на електродвигателя, kW.
Това означава, че за всеки 100 W мощност на двигателя е необходимо да изберете около 7 µF капацитет. Така 500-ватов двигател изисква кондензатор с капацитет 35 µF.
Необходимият капацитет може да бъде сглобен от няколко кондензатора с по-малък капацитет, като ги свържете паралелно. След това общият капацитет се изчислява по формулата:
Cобщо = C1+C2+C3+…..+Cn
Важно е да запомните, че работното напрежение на кондензатора трябва да бъде 1,5 пъти по-голямо от захранването на електродвигателя. Следователно, при захранващо напрежение от 220 волта, кондензаторът трябва да бъде 400 волта. Могат да се използват кондензатори от следните типове: KBG, MBGCh, BGT.
За свързване на двигателя се използват две схеми на свързване - "триъгълник" и "звезда".
Ако в трифазна мрежа двигателят е свързан според триъгълна верига, тогава го свързваме към еднофазна мрежа съгласно същата схема с добавяне на кондензатор.
Свързването звезда на двигателя се извършва съгласно следната схема.
За работа на електрически двигатели с мощност до 1,5 kW капацитетът на работния кондензатор е достатъчен. Ако свържете двигател с по-висока мощност, тогава такъв двигател ще се ускори много бавно. Следователно е необходимо да се използва стартов кондензатор. Той е свързан паралелно с работния кондензатор и се използва само по време на ускоряване на двигателя. След това кондензаторът се изключва. Капацитетът на кондензатора за стартиране на двигателя трябва да бъде 2-3 пъти по-голям от капацитета на работния.
Сред различните методи за стартиране на трифазни електродвигатели в еднофазна мрежа, по-често срещаният се основава на свързване на третата намотка чрез фазово изместващ кондензатор. Необходимата мощност, развивана от двигателя в този случай е 50...60% от мощността му при трифазна работа. Не всички трифазни електродвигатели обаче работят добре, когато са свързани към еднофазна мрежа. Сред такива електродвигатели можем да подчертаем например тези с двойна секция на ротор с катерица от серията MA. В тази връзка при избора на трифазни електродвигатели за работа в еднофазна мрежа трябва да се даде предпочитание на двигатели от серията A, AO, AO2, APN, UAD и др.
За нормална работа на електродвигател, стартиран от кондензатор, е необходимо капацитетът на използвания кондензатор да варира в зависимост от скоростта. На практика това условие е доста трудно за изпълнение, така че те използват двустепенно управление на двигателя. При стартиране на двигателя се свързват два кондензатора, а след ускорение единият кондензатор се изключва и остава само работният кондензатор.
1.2. Изчисляване на характеристики и части на електродвигател.
Ако, например, информационният лист на двигателя показва, че захранващото му напрежение е 220/380, тогава двигателят е свързан към еднофазна мрежа съгласно диаграмата, показана на фиг. 1
Схема за свързване на трифазен електродвигател към мрежа 220 V
C r – работен кондензатор;
C p – пусков кондензатор;
P1 – комутатор на пакети
След включване на партидния превключвател P1, контактите P1.1 и P1.2 се затварят, след което трябва незабавно да натиснете бутона „Ускорение“. След набиране на скорост, бутонът се освобождава. Реверсирането на електродвигателя се осъществява чрез превключване на фазата на неговата намотка с ключ SA1.
Капацитетът на работния кондензатор Cp в случай на свързване на намотките на двигателя в триъгълник се определя по формулата:
, Където
U - мрежово напрежение, V
А в случай на свързване на намотките на двигателя в „звезда“, тя се определя по формулата:
, Където
Ср – капацитет на работния кондензатор в μF;
I – ток, консумиран от електродвигателя в A;
U - мрежово напрежение, V
Токът, консумиран от електродвигателя в горните формули, при известна мощност на електродвигателя, може да се изчисли от следния израз:
, Където
P – мощност на двигателя във W, посочена в паспорта му;
h – ефективност;
cos j – фактор на мощността;
U - мрежово напрежение, V
Капацитетът на началния кондензатор Sp се избира 2..2,5 пъти по-голям от капацитета на работния кондензатор. Тези кондензатори трябва да са проектирани за напрежение 1,5 пъти напрежението на мрежата. За мрежа от 220 V е по-добре да използвате кондензатори като MBGO, MBPG, MBGCh с работно напрежение 500 V и по-високо. При кратковременно включване електролитни кондензатори от типа K50-3, EGC-M, KE-2 с работно напрежение над 450 V могат да се използват като стартови кондензатори за по-голяма надеждност, електролитни кондензатори се свързват последователно, свързвайки техните отрицателни проводници заедно и са шунтирани с диоди (фиг. 2)
Схема на свързване на електролитни кондензатори за използване като стартови кондензатори.
Общият капацитет на свързаните кондензатори ще бъде (C1+C2)/2.
На практика стойностите на капацитета на работните и стартовите кондензатори се избират в зависимост от мощността на двигателя съгласно таблицата. 1
Маса 1.Стойността на капацитета на работните и стартовите кондензатори на трифазен електродвигател зависи от неговата мощност при свързване към мрежа от 220 V.
Трябва да се подчертае, че в електродвигател с кондензатор, стартиран в режим на празен ход, през намотката, подадена през кондензатора, протича ток с 20...30% над номиналния. В тази връзка, ако двигателят често се използва в режим на недостатъчно натоварване или на празен ход, тогава в този случай капацитетът на кондензатора Cp трябва да бъде намален. Може да се случи, че по време на претоварване електрическият двигател се забави, след което, за да го стартирате, стартовият кондензатор се свързва отново, премахвайки напълно товара или го намалява до минимум.
Капацитетът на стартовия кондензатор Cn може да бъде намален при стартиране на електрически двигатели на празен ход или с малък товар. За да включите например електродвигател AO2 с мощност 2,2 kW при 1420 rpm, можете да използвате работен кондензатор с капацитет 230 μF и стартов кондензатор - 150 μF. В този случай електродвигателят стартира уверено с малко натоварване на вала.
1.3. Преносим универсален блок за стартиране на трифазни електродвигатели с мощност около 0,5 kW от мрежа 220 V.
За да стартирате електродвигатели от различни серии, с мощност около 0,5 kW, от еднофазна мрежа без обръщане, можете да сглобите преносим универсален стартов блок (фиг. 3)
Схема на преносим универсален блок за стартиране на трифазни електродвигатели с мощност около 0,5 kW от мрежа 220 V без реверс.
Когато натиснете бутона SB1, магнитният стартер KM1 се задейства (превключвателят SA1 е затворен) и неговата собствена контактна система KM 1.1, KM 1.2 свързва електрическия двигател M1 към мрежата 220 V веднага с това, 3-та контактна група KM 1.3 затваря бутона SB1. След като двигателят се ускори напълно, превключвателят SA1 изключва стартовия кондензатор C1. Двигателят се спира с натискане на бутон SB2.
1.3.1. Подробности.
Устройството използва електродвигател A471A4 (AO2-21-4) с мощност 0,55 kW при 1420 об / мин и магнитен стартер тип PML, предназначен за променливо напрежение 220 V. Бутоните SB1 и SB2 са сдвоени тип PKE612. Превключвател T2-1 се използва като превключвател SA1. В устройството постоянният резистор R1 е навит тип PE-20, а резисторът R2 е тип MLT-2. Кондензатори С1 и С2 тип МБГЧ за напрежение 400 V. Кондензатор С2 е съставен от паралелно свързани кондензатори 20 μF 400 V. Лампа HL1 тип KM-24 и 100 mA.
Стартовото устройство е монтирано в желязна кутия с размери 170x140x50 mm (фиг. 4) 
1 – тяло
2 – дръжка за носене
3 – сигнална лампа
4 – изключвател на стартов кондензатор
5 – Бутони “Старт” и “Стоп”.
6 – модифициран електрически щепсел
7 – табло със съединителни гнезда
На горния панел на кутията има бутони "Старт" и "Стоп" - предупредителна светлина и превключвател за изключване на стартовия кондензатор. На предния панел на корпуса на устройството има конектор за свързване на електрически двигател.
За да изключите стартовия кондензатор, можете да използвате допълнително реле K1, тогава няма нужда от превключвател SA1 и кондензаторът ще се изключи автоматично (фиг. 5)
Схема на пусково устройство с автоматично изключване на пусковия кондензатор.
Когато натиснете бутона SB1, релето K1 се активира и контактната двойка K1.1 включва магнитния стартер KM1, а K1.2 включва стартовия кондензатор Sp. Магнитният стартер KM1 е самоблокиращ се с помощта на собствена контактна двойка KM 1.1, а контактите KM 1.2 и KM 1.3 свързват електродвигателя към мрежата. Задръжте бутона "Старт" натиснат, докато двигателят ускори напълно, след което го отпуснете. Релето K1 е изключено и изключва стартовия кондензатор, който се разрежда през резистор R2. По това време магнитният стартер KM 1 остава включен и захранва електродвигателя в работен режим. За да спрете електродвигателя, натиснете бутона „Стоп“. В подобрено стартово устройство съгласно диаграмата на фиг. 5 можете да използвате реле от типа MKU-48 или нещо подобно.
2. Въвеждане на електролитни кондензатори в схемите за стартиране на електродвигатели.
При свързване на трифазни асинхронни електродвигатели към еднофазна мрежа обикновено се използват обикновени хартиени кондензатори. Но практиката показва, че вместо масивни хартиени кондензатори можете да използвате оксидни (електролитни) кондензатори, които имат най-малки размери и са по-достъпни за закупуване. Еквивалентна схема за замяна на конвенционален хартиен кондензатор е показана на фиг. 6
Схема за подмяна на хартиен кондензатор (а) с електролитен (b, c).
Положителната полувълна на променлив ток преминава през веригата VD1, C2, а отрицателната полувълна VD2, C2. Въз основа на това е възможно да се използват оксидни кондензатори с допустимо напрежение, което е половината от това на конвенционалните кондензатори със същия капацитет. Например, ако в схема за еднофазна мрежа с напрежение 220 V се използва хартиен кондензатор с напрежение 400 V, тогава при замяната му, съгласно горната диаграма, можете да използвате електролитен кондензатор с напрежение 200 V. В горната диаграма капацитетът на двата кондензатора е подобен и се избира по същия начин като метода за избор на хартиени кондензатори за стартово устройство.
2.1. Свързване на трифазен двигател към еднофазна мрежа с помощта на електролитни кондензатори.
Диаграмата за свързване на трифазен двигател към еднофазна мрежа с въвеждането на електролитни кондензатори е показана на фиг. 7.
Схема за свързване на трифазен двигател към еднофазна мрежа с помощта на електролитни кондензатори.
В горната диаграма SA1 е превключвателят за посоката на въртене на двигателя, SB1 е бутонът за ускорение на двигателя, електролитните кондензатори C1 и C3 се използват за стартиране на двигателя, C2 и C4 се използват по време на работа.
Избор на електролитни кондензатори във веригата, показана на фиг. 7 се създава най-добре с помощта на токови клещи. Токовете се определят в точките A, B, C и равенството на токовете в тези точки се постига чрез метода на поетапно избиране на капацитета на кондензатора. Измерванията се извършват при натоварен двигател в режима, в който е предвидена неговата работа. Диодите VD1 и VD2 за мрежа от 220 V се избират с много допустимо обратно напрежение над 300 V. Максималният ток в посока на диода зависи от мощността на двигателя. За електрически двигатели с мощност до 1 kW са подходящи диоди D245, D245A, D246, D246A, D247 с постоянен ток от 10 A. За по-висока мощност на двигателя от 1 kW до 2 kW трябва да вземете големи диоди подходящ постоянен ток или поставете няколко по-малки диода паралелно, като ги монтирате на радиатори.
Трябва да се плати ВНИМАНИЕ!фактът, че ако диодът е претоварен, може да настъпи разбивка и през електролитния кондензатор ще тече променлив ток, което може да доведе до неговото нагряване и експлозия.
3. Свързване на мощни трифазни двигатели към еднофазна мрежа.
Кондензаторната верига за свързване на трифазни двигатели към еднофазна мрежа ви позволява да получавате по-малко от 60% от номиналната мощност от двигателя, докато ограничението на мощността на електрифицираното устройство е ограничено до 1,2 kW. Това очевидно не е достатъчно за работа с електрически самолет или електрически трион, чиято мощност трябва да бъде 1,5...2 kW. Проблемът в този случай може да бъде решен чрез въвеждане на електродвигател с по-висока мощност, например с мощност 3...4 kW. Моторите от този тип са проектирани за напрежение 380 V, техните намотки са свързани звезда и клемната кутия съдържа само 3 клеми. Свързването на такъв двигател към мрежа 220 V води до намаляване на номиналната мощност на двигателя с 3 пъти и с 40% при работа в еднофазна мрежа. Това намаляване на мощността прави двигателя неизползваем за работа, но може да се използва за въртене на ротора на празен ход или при ниско натоварване. Практиката показва, че повечето електрически двигатели уверено ускоряват до номинална скорост и в този случай стартовите токове не надвишават 20 A.
3.1. Усъвършенстване на трифазен двигател.
По-лесно е да преобразувате мощен трифазен двигател в режим на работа, като го преобразувате в еднофазен режим на работа, като същевременно получавате 50% от номиналната мощност. Превключването на двигателя в монофазен режим изисква модификация. Отворете клемната кутия и определете към коя страна на капака на корпуса на двигателя пасват клемите на намотката. Развийте болтовете, закрепващи капака, и го извадете от корпуса на двигателя. Намерете мястото, където 3-те намотки са свързани към обща точка и запоете допълнителен проводник със сечение, съответстващо на напречното сечение на намотката към общата точка. Усукването със запоен проводник е изолирано с електрическа лента или поливинилхлоридна тръба, а допълнителната клема се изтегля в клемната кутия. След това капакът на корпуса се монтира на място.
Схемата за превключване на електродвигателя в този случай ще има формата, показана на фиг. 8.
Схема на превключване на намотките на трифазен електродвигател за включване в еднофазна мрежа.
По време на ускорението на двигателя се използва звездно свързване на намотките със свързване на фазово изместващ кондензатор Sp. В работен режим само една намотка остава свързана към мрежата, а въртенето на ротора се поддържа от пулсиращо магнитно поле. След превключване на намотките кондензаторът Cn се разрежда през резистора Rр. Работата на представената схема беше тествана с двигател тип AIR-100S2Y3 (4 kW, 2800 rpm), инсталиран на домашна дървообработваща машина и показа своята ефективност.
3.1.1. Подробности.
В превключващата верига на намотките на електродвигателя пакетен превключвател за работен ток над 16 A трябва да се използва като превключващо устройство SA1, например превключвател тип PP2-25/N3 (двуполюсен с неутрална , за ток от 25 A). Превключвателят SA2 може да бъде от всякакъв тип, но за ток над 16 A. Ако не се изисква реверс на двигателя, тогава този превключвател SA2 може да бъде изключен от веригата.
Недостатък на предложената схема за свързване на мощен трифазен електродвигател към еднофазна мрежа може да се счита за чувствителността на двигателя към претоварване. Ако натоварването на вала достигне половината от мощността на двигателя, тогава скоростта на въртене на вала може да намалее, докато спре напълно. В този случай товарът се отстранява от вала на двигателя. Превключвателят първо се премества в позиция „Ускорение“, а по-късно в позиция „Работа“ и последващата работа продължава.