Досвід

Як підключити трифазний електродвигун в мережу 220 В: підключаємо самостійно за схемою трифазний електродвигун в мережу

Трифазні асинхронні двигуни абсолютно заслужено є наймасовішими в світі, завдяки тому, що вони дуже надійні, вимагають мінімального технічного обслуговування, прості у виготовленні і не вимагають при підключенні будь-яких складних і дорогих пристроїв, а то й потрібно регулювання швидкості обертання. Більшість верстатів в світі наводяться в дію саме трифазними асинхронними двигунами, вони також приводять в дію насоси, електроприводи різних корисних і потрібних механізмів.Але як бути тим, хто в особистому домоволодінні не має трифазного електропостачання, а в більшість випадків це саме так. Як бути, якщо хочеться в домашній майстерні поставити стаціонарну циркулярну пилку, електрофуганок або токарний верстат? Хочеться порадувати читачів нашого порталу, що вихід з цього скрутного становища є, причому досить просто реалізований. У цій статті ми маємо намір розповісти, як підключити трифазний двигун в мережу 220 В.

Як підключити трифазний електродвигун в мережу 220 В

Принципи роботи трифазних асинхронних двигунів

Розглянемо коротко принцип роботи асинхронного двигуна в своїх «рідних» трифазних мережах 380 В. Це дуже допоможе згодом адаптувати двигун для роботи в інших, "не рідних» умовах – однофазних мережах 220 В.

Пристрій асинхронного двигуна

Більшість вироблених в світі трифазних двигунів – це асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором (АДКЗ), які не мають ніякої електричної контактної зв'язку статора і ротора. У цьому їх основна перевага, так як щітки та колектори, – найслабше місце будь-якого електродвигуна, вони схильні до інтенсивного зносу, вимагають технічного обслуговування і періодичної заміни.Розглянемо пристрій АДКЗ. Двигун в розрізі показаний на малюнку.

Трифазний асинхронний двигун з короткозамкненим ротором в розрізіВ литому корпусі (7) зібраний весь механізм електродвигуна, що включає дві основні частини – нерухомий статор і рухливий ротор. У статорі є сердечник (3), який набраний з листів спеціальної електротехнічної сталі (сплаву заліза і кремнію), яка володіє хорошими магнітними властивостями. Сердечник набраний з листів через те, що в умовах змінного магнітного поля в провідниках можуть виникнути вихрові струми Фуко, які в статорі нам абсолютно не потрібні. Додатково кожен лист сердечника ще покритий з обох сторін спеціальним лаком, щоб взагалі звести нанівець протікання струмів. Нам від сердечника потрібні тільки магнітні його властивості, а не властивості провідника електричного струму.У пазах сердечника покладена обмотка (2), виконана з мідного емальованого дроту. Якщо бути точним, то обмоток в трифазному асинхронному двигуні як мінімум три – по одній на кожну фазу. Причому покладені це обмотки в пази сердечника з певним порядком – кожна розташована так, що знаходиться під кутовим відстанню в 120 ° до іншої. Кінці обмоток виведені в клемник (на малюнку вона розташована в нижній частині двигуна).Ротор поміщений всередину сердечника статора і вільно обертається на валу (1). Зазор між статором і ротором для підвищення ККД намагаються зробити мінімальним – від полумілліметра до 3 мм. Сердечник ротора (5) також набраний з електротехнічної сталі і в ньому теж є пази, але вони призначені не для обмотки з дроти, а для короткозамкнених провідників, які розташовані в просторі так, що нагадують біляче колесо (4), за що і отримали своє назва.

Білки можуть пишатися тим, що в їх честь назвали одну з головних деталей двигунаБільче колесо складається з поздовжніх провідників, які пов'язані і механічно, і електрично з торцевими кільцями Зазвичай біляче колесо виготовляють шляхом заливання в пази сердечника розплавленого алюмінію, а заодно ще формують монолітом і кільця, і крильчатки вентиляторів (6). У АДКЗ великої потужності в якості провідників клітини застосовують мідні стрижні, зварені з торцевими мідними кільцями.

Що таке трифазний струм

Для того щоб зрозуміти які сили змушують обертатися ротор АДКЗ, треба розглянути що таке трифазна система електропостачання, тоді все встане на свої місця. Ми всі звикли до звичайної однофазної системі, коли в розетці є тільки два або три контакту, один з яких фаза (L), другий робочий нуль (N), а третій захисний нуль (PE). Середньоквадратичне фазна напруга в однофазної системі (напруга між фазою і нулем) дорівнює 220 В. Напруга (а при підключенні навантаження і струм) в однофазних мережах змінюються за синусоїдальним законом.

Графік змінного синусоїдального напруги.З наведеного графіка амплітудно-часової характеристики видно, що амплітудне значення напруга не 220 В, а 310 В. Щоб у читачів не було ніяких «незрозумілостей» і сумнівів, автори вважають своїм обов'язком повідомити, що 220 В – це не амплітудне значення, а середньоквадратичне або діюче. Він так само U = U_max/ √2 = 310 / 1,414≈220 В. Для чого це робиться? Тільки для зручності розрахунків. За еталон беруть постійну напругу, за його здатності зробити якусь роботу. Можна сказати, що синусоїдальна напруга з амплітудним значенням в 310 В за певний проміжок часу зробить таку ж роботу, яка б зробила постійна напруга 220 В за той же проміжок часу.Треба відразу сказати, що практично вся генерується електроенергія в світі трифазна. Просто з однофазної енергією простіше управлятися в побуті, більшості споживачів електроенергії достатньо й однієї фази для роботи, так і однофазні проводки набагато дешевше. Тому з трифазної системи «висмикується» один фазний і нульовий провідник і направляються до споживачів – квартирах або будинках. Це добре видно в під'їзних щитах, де видно, як з однієї фази провід йде в одну квартиру, з іншого в другу, з третьої в третю. Це так само добре видно на стовпах, від яких лінії йдуть до приватних домоволодінь.Трифазну напругу, на відміну від однофазного, має не один фазний провід, а три: фаза A, фаза B і фаза C. Фази ще можуть позначати L1, L2, L3. Крім фазних проводів, природно, присутній ще загальний для всіх фаз робочий нуль (N) і захисний нуль (PE). Розглянемо амплітудно-часову характеристику трифазного напруги.

Амплітудно тимчасова характеристика і векторна діаграма трифазного струмуЗ графіків видно, що трифазну напругу – це сукупність трьох однофазних, з амплітудою 310 В і середньоквадратичним значенням фазного (між фазою і робочим нулем) напруги в 220 В, причому фази зміщені відносно один одного з кутовим відстанню 2 * π / 3 або 120 ° . Різниця потенціалів між двома фазами називають лінійною напругою і воно дорівнює 380 В, так як векторна сума двох напруг буде U_л=2*U_ф*sin (60 °) = 2 * 220 *√3/2=220*√3 = 220 * 1,73 = 380,6 В, де U_л – лінійна напруга між двома фазами, а U_ф – фазна напруга між фазою і нулем.Трифазний струм легко генерувати передавати до місця призначення і надалі перетворювати в будь-який потрібний вид енергії. У тому числі і в механічну енергію обертання АДКЗ.

Як працює трифазний асинхронний двигун

Якщо подати перемінна напруга на обмотки статора, то через них почнуть протікати струми. Вони, в свою чергу, викличуть магнітні потоки, також змінюються за синусоїдальним законом і також зсунуті по фазі на 2 * π / 3 = 120 °. З огляду на, що обмотки статора розташовані в просторі на такому ж кутовому відстані – 120 °, всередині сердечника статора утворюється обертове магнітне поле.Це постійно змінюється поле перетинає «біляче колесо» ротора і викликає в ньому ЕРС (електрорушійну силу), яка також буде пропорційна швидкості зміни магнітного потоку, що на математичній мові означає похідну від магнітного потоку за часом.Так як магнітний потік змінюється за синусоїдальним законом, значить, ЕРС буде змінюватися за законом косинуса, адже (sinx)’=cosx. Зі шкільного курсу математики відомо, що косинус «випереджає» синус на π / 2 = 90 °, тобто, коли косинус досягає максимуму, синус його досягне через π / 2 – через чверть періоду.Під впливом ЕРС в роторі, а, точніше, в білячому колесі виникнуть великі струми, з огляду на, що провідники замкнуті накоротко і мають низький електричний опір. Ці струми утворюють своє магнітне поле, яке поширюється по сердечнику ротора і починає взаємодіяти з полем статора. Різнойменні полюса, як відомо, притягуються, а однойменні відштовхуються одна від одної. Виникаючі сили створюють момент змушує ротор обертатися.Магнітне поле статора обертається з певною частотою, яка залежить від мережі живлення і кількості пар полюсів обмоток. Розраховується частота за такою формулою:n₁=f₁*60/p, де

• f₁ – частота змінного струму.
• p – число пар полюсів обмоток статора.

З частотою змінного струму все зрозуміло – вона в наших мережах електропостачання становить 50 Гц. Число пар полюсів відображає, скільки пар полюсів є на обмотці або обмотках, що належать одній фазі. Якщо до кожної фази підключається одна обмотка, що відстоїть на 120 ° від інших, то число пар полюсів буде дорівнює одиниці. Якщо однією до однієї фазі підключаються дві обмотки, тоді число пар полюсів буде дорівнює двом і так далі. Відповідно і змінюється кутова відстань між обмотками. Наприклад, при числі пар полюсів рівним двом, в статорі розміщується обмотка фази A, яка займає сектор не 120 °, а 60 °. Потім за нею йде обмотка фази B, що займає такий же сектор, а потім і фази C. Далі чергування повторюється. При збільшенні пар полюсів відповідно зменшуються сектора обмоток. Такі заходи дозволяють зменшити частоту обертання магнітного поля статора і відповідно ротора.Наведемо приклад. Припустимо, трифазний двигун має одну пару полюсів і підключений до трифазної мережі частотою 50 Гц. Тоді магнітне поле статора буде обертатися з частотою n₁= 50 * 60/1 = 3000 об / хв. Якщо збільшити кількість пар полюсів – у стільки ж разів зменшиться частота обертання. Щоб підняти обороти двигуна, треба збільшити частоту змінного струму, що живить обмотки. Щоб змінити напрямок обертання ротора, треба поміняти місцями дві фази на обмоткахСлід зазначити, що частота обертання ротора завжди відстає від частоти обертання магнітного поля статора, тому двигун і називається асинхронним. Чому це відбувається? Уявімо, що ротор обертається з тією ж швидкістю, що і магнітне поле статора. Тоді біляче колесо не буде «пронизувати» змінне магнітне поле, а воно буде для ротора постійним. Відповідно не буде наводитися ЕРС і перестануть протікати струми, нічого очікувати взаємодії магнітних потоків і зникне момент, що приводить ротор в рух. Саме тому ротор знаходиться «в постійному прагненні» наздогнати статор, але ніколи не наздожене, так як зникне енергія, яка змушує обертатися вал двигуна.Різницю частот обертання магнітного поля статора і вала ротора називають частотою ковзання, і вона розраховується за формулою:∆n =n₁-n_2, де

• n1 – частота обертання магнітного поля статора.
• n2 – частота обертання ротора.

Ковзанням називається відношення частоти ковзання до частоти обертання магнітного поля статора, він розраховується за формулою: S = Δn /n₁=(n₁—n₂)/ n₁.

Способи підключення обмоток асинхронних двигунів

Більшість АДКЗ має три обмотки, кожна з яких відповідає своїй фазі і має початок і кінець. Системи позначення обмоток можуть бути різними. В сучасних електродвигунах прийнята система позначення обмоток U, V і W, а їх висновки позначають цифрою 1 початок обмотки і цифрою 2 – її кінець, тобто обмотка U має два висновки U1 і U2, обмотка V-V1 і V2, а обмотка W – W1 і W2.Однак ще до сих пір в експлуатації перебувають асинхронні двигуни, зроблені за часів СРСР і мають стару систему маркування. У них початку обмоток позначаються C1, C2, C3, про кінці C4, C5, C6. Значить, перша обмотка має висновки C1 і C4, друга C2 і C5, а третя C3 і C6. Відповідність старих і нових систем позначень представлено на малюнку.

Старі і нові позначення обмоток двигунівРозглянемо, як можуть з'єднуватися обмотки в АДКЗ.

з'єднання зіркою

При такому з'єднанні всі кінці обмоток об'єднують в одній точці, а до їх засадам підключають фази. На принциповій схемі такий спосіб підключення дійсно нагадує зірку, за що і отримав назву.

Підключення обмоток асинхронного двигуна зіркоюПри з'єднанні зіркою до кожної обмотці окремо докладено фазной напруга в 220 В, а до двох обмоток, з'єднаних послідовно лінійна напруга 380 В. Головна перевага такого способу підключення – це невеликі струми запуску, так як лінійна напруга докладено до двох обмоток, а не до однієї. Це дозволяє двигуну «м'яко» стартувати, але потужність його буде обмежена, так як протікають струми в обмотках будуть менше, ніж при іншому способі підключення.

з'єднання трикутником

При такому з'єднанні обмотки об'єднують в трикутник, коли початок однієї обмотки з'єднується з кінцем наступної – і так по колу. Якщо лінійна напруга в трифазній мережі 380 В, то через обмотки будуть протікати струми набагато більших величин, ніж при з'єднанні зіркою. Тому потужність електродвигуна буде вище.

Підключення обмоток асинхронного двигуна трикутникомПри з'єднанні трикутником в момент запуску АДКЗ споживає великі пускові струми, які можуть в 7-8 разів перевищувати номінальні і здатні викликати перевантаження мережі, тому на практиці інженери знайшли компроміс – запуск двигуна і його розкручування до номінальних обертів проводиться за схемою зірка, а потім відбувається автоматичне перемикання на трикутник.

Як визначити, за якою схемою підключені обмотки двигуна?

Перш ніж підключати трифазний двигун до однофазної мережі 220 В, необхідно з'ясувати за якою схемою підключені обмотки і при якому робочому напрузі може працювати АДКЗ. Для цього необхідно вивчити табличку з технічними характеристиками – «шильдик», який повинен бути на кожному двигуні.

На такий табличці – «шильдике», можна дізнатися багато корисної інформаціїНа табличці є вся необхідна інформація, яка допоможе підключити двигун до однофазної мережі. На представленому шильдике видно, що двигун має потужність 0,25 кВт і кількість обертів 1370 об / хв, що говорить про наявність двох пар полюсів обмоток. Значок Δ / Y означає, що обмотки можна з'єднати як трикутником, так і зіркою, причому наступний показник 220/380 В свідчить про те, що при з'єднанні трикутником напруга мережі живлення має бути 220 В, а при з'єднанні зіркою – 380 В. Якщо такий двигун підключити в мережу 380 в трикутником, то обмотки його згорять.

За підключення такого двигуна в мережу 220 В краще не братисяНа наступному шильдике можна побачити, що такий двигун можна підключити тільки зіркою і тільки в мережу 380 В. Швидше за все в клемній коробці у такого АДКЗ буде тільки три висновки. Досвідчені електрики зможуть підключити і такий двигун до мережі 220 В, але для цього треба буде розкривати задню кришку, щоб дістатися до висновків обмоток, потім знайти початок і кінець кожної обмотки і провести необхідну комутацію. Завдання сильно ускладнюється, тому автори не рекомендують підключати такі двигуни до мережі 220 В, тим більше що більшість сучасних АДКЗ можуть підключатися по-різному.На кожному двигуні є клемна коробка, розташована найчастіше зверху. У цій коробці є входи для кабелів живлення, а зверху вона закрита кришкою, яку необхідно зняти за допомогою викрутки.

Як кажуть електрики і патологоанатоми: «Розтин покаже»Під кришкою можна побачити шість клем, кожна з яких відповідає або початку, або наприкінці обмотки. Крім цього клеми з'єднуються перемичками, і по їх розташуванню можна визначити, за якою схемою підключені обмотки.

Розтин клемної коробки показало, що у «пацієнта» очевидна «зоряна хвороба»На фото «розкритої» коробки видно, що дроти, що ведуть до обмоток підписані і перемичками з'єднані в одну точку кінці всіх обмоток – V2, U2, W2. Це свідчить про те, що має місце з'єднання зіркою. З першого погляду може здатися, що кінці обмоток розташовані в логічному порядку V2, U2, W2, а початку «переплутані» – W1, V1, U1. Однак, це зроблено з певною метою. Для цього розглянемо клемник АДКЗ з підключеними обмотками по схемі трикутник.

Такий стан перемичок говорить про те, що обмотки підключені трикутником. Замість однієї перемички застосований відрізок рожевого дротиНа малюнку видно, що положення перемичок змінюється – з'єднуються початку і кінці обмоток, причому клеми розташовані так, що ті ж перемички використовуються для перекоммутации. Тоді стає зрозуміло чому «переплутані» клеми – так легше перекидати перемички. На фотографії видно, що клеми W2 і U1 з'єднані відрізком проводу, але в базовій комплектації нових двигунів завжди присутні саме три перемички.Якщо після «розтину» клемної коробки виявляється така картина, як на фотографії, то це означає, що двигун призначений для зірки і трифазної мережі 380 В.

Такому двигуну краще повертатися в свою «рідну стихію» – в ланцюзі трифазного змінного струму

Відео: Відмінний фільм про трифазні синхронні двигуни, який ще не встигли розфарбувати

Як підключити трифазний електродвигун в мережу 220 В

Підключити трифазний двигун в однофазну мережу 220 В можна, але при цьому треба бути готовим пожертвувати значним зниженням його потужності – в кращому випадку вона складе 70% від паспортної, але для більшості цілей це цілком прийнятно.Основною проблемою підключення є створення обертового магнітного поля, яке наводить ЕРС в короткозамкненим роторі. У трифазних мережах реалізувати це просто. При генерації трифазної електроенергії в обмотках статора наводиться ЕРС через те, що всередині сердечника обертається намагнічений ротор, який приводиться в рух енергією падаючої води на ГЕС або паровою турбіною на ГЕС і АЕС. Він створює обертове магнітне поле. У двигунах відбувається зворотне перетворення – змінюється магнітне поле приводить в обертання ротор.В однофазних мережах отримати обертове магнітне поле складніше – треба вдатися до деяких «хитрощів». Для цього треба зрушити фази в обмотках по відношенню один до одного. В ідеальному випадку потрібно зробити так, що фази будуть зрушені по відношенню один до одного на 120 °, але на практиці це важко реалізувати, оскільки такі пристрої мають складні схеми, коштують досить дорого і їх виготовлення і настройка вимагають певної кваліфікації. Тому в більшості випадків застосовують прості схеми, при цьому кілька жертвуючи потужністю.

Зрушення фаз за допомогою конденсаторів

Електричний конденсатор відомий своєю унікальною властивістю не пропускати постійний струм, але пропускати змінний. Залежність струмів, що протікають через конденсатор, від прикладеної напруги показана на графіку.

Струм в конденсаторі завжди буде «лідирувати» на чверть періодуЯк тільки до конденсатору прикладають зростаюче по синусоїді напруження, він відразу «накидається» на нього і починає заряджатися, так як спочатку був розряджений. Струм в цей момент буде максимальним, але в міру заряду він буде зменшуватися і досягне мінімуму в той момент, коли напруга досягне свого піку.Як тільки напруга буде зменшуватись, конденсатор зреагує на це і буде починати розряджатися, але струм при цьому буде йти в зворотному напрямку, у міру розряду він буде збільшуватися (зі знаком мінус) до тих пір, поки зменшується напруга. До моменту, коли напруга дорівнює нулю струм досягає свого максимуму.Коли напруга починає зростати зі знаком мінус, то йде перезарядка конденсатора і ток поступово наближається від свого негативного максимуму до нуля. У міру зменшення негативного напруги і прагненні його до нуля йде розряд конденсатора зі збільшенням струму через нього. Далі, цикл повторюється заново.З графіка видно, що за один період змінного синусоїдального напруги, конденсатор два рази заряджається і два рази розряджається. Струм, що протікає через конденсатор, випереджає напругу на чверть періоду, тобто – 2*π/4=π/2=90°. Ось таким простим шляхом можна отримати фазовий зсув в обмотках асинхронного двигуна. Зрушення фаз в 90 ° не є ідеальним в 120 °, але цілком достатній для того, щоб на роторі з'явився необхідний обертальний момент.Зрушення фаз також можна отримати, застосувавши котушку індуктивності. У цьому випадку все станеться навпаки – напруга буде випереджати ток на 90 °. Але на практиці застосовують більше ємнісний зрушення фаз через більш простий реалізації і менших втрат.

Схеми підключення трифазних двигунів в однофазну мережу

Існує дуже багато варіантів підключення АДКЗ, але ми розглянемо тільки найбільш часто використовувані і найбільш легко реалізовані. Як було розглянуто раніше, для зсуву фази досить підключити паралельно будь-якої з обмоток конденсатор. позначення C_р говорить про те, що це робочий конденсатор.

Так підключають робочий конденсаторСлід зазначити, що з'єднання обмоток в трикутник краще, так як з такого АДКЗ можна «зняти» корисної потужності більше, ніж із зірки. Але існують двигуни, призначені для роботи в мережах з напругою 127/220 В. Про що обов'язково повинна бути інформація на етикетці.

Дуже рідкісний представник у великому сімействі асинхронних двигунівЯкщо читачам зустрінеться такий двигун, то – це можна вважати успіхом, так як його можна включати в мережу 220 В за схемою зірка, а це забезпечить і плавний пуск, і до 90% від паспортної номінальної потужності. Промисловістю випускаються АДКЗ спеціально призначені для роботи в мережах 220 В, які можуть називати конденсаторними двигунами.

Як двигун не називай – він все одно асинхронний з короткозамкнутим роторомСлід звернути увагу, що на табличці зазначено робочу напругу 220 В і параметри робочого конденсатора 90 мкФ (микрофарад, 1 мкФ = 10 -6 Ф) і напруга 250 В. Можна з упевненістю сказати, що цей двигун фактично є трифазним, але адаптований для однофазного напруги.Для полегшення пуску потужних АДКЗ в мережах 220 В крім робочого застосовують ще й пусковий конденсатор, який включається на нетривалий час. Після старту і набору номінальних оборотів пусковий конденсатор відключають, і обертання ротора підтримує тільки робочий конденсатор.

Пусковий конденсатор «дає стусана» при старті двигунаПусковий конденсатор – C_п, Підключають паралельно робочому C_р . З електротехніки відомо, що при паралельному з'єднанні ємності конденсаторів складаються. Для його «активації» застосовують кнопковий вимикач SB, утримуваний кілька секунд. Ємність пускового конденсатора зазвичай мінімум в два з половиною рази вище, ніж робітника, причому зберігати заряд він може досить довго. При випадковому дотику до його висновків можна отримати досить сильно відчутний розряд через тіло. Для того щоб розрядити C_п застосовують резистор, підключений паралельно. Тоді після відключення пускового конденсатора від мережі, буде відбуватися його розряд через резистор.Його вибирають з досить великим опором 300 кОм-1 мОм і розсіюваною потужністю не менше 2 Вт.

Розрахунок ємності робочого і пускового конденсатора

Для впевненого запуску і стійкої роботи АДКЗ в мережах 220 В слід найбільш точно підібрати ємності робочого і пускового конденсаторів. При недостатньої ємності C_р на роторі буде створюватися недостатній момент для підключення будь-якої механічної навантаження, а надлишкова ємність може привести до протікання занадто високих струмів, що в результаті може привести до межвитковое замикання обмоток, яке «лікується» тільки дуже дорогої перемотуванням.Як же розрахувати необхідну ємність і робоча напруга пускового і робочого конденсаторів. Наведемо ці дані в таблиці.

Наведених формул в таблиці цілком достатньо для того, щоб розрахувати необхідну ємність конденсаторів. У паспортах і на шильдиках може вказуватися ККД або робочий струм. Залежно від цього можна обчислити необхідні параметри. У будь-якому випадку тих даних буде достатньо. Для зручності наших читачів, можна скористатися калькулятором, який швидко розрахує необхідну робочу і пускову ємність.

Калькулятор: Розрахунок ємності робочого і пускового конденсатора для асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором

Розраховану ємність конденсатора краще не збільшувати, так як це може привести до перегріву обмоток двигуна. Після того як двигун буде запущений під розрахованої навантаженням, можна виміряти робочий струм і скорегувати ємність, розрахувавши її за залежністю її від напруги і струму. Швидше за все, вона виявиться нижче. На електродвигунах потужністю менше 500 Вт пусковий конденсатор може взагалі не знадобитися, все залежить від того чи є механічне навантаження на валу ротора. Наприклад, запуск циркулярної пилки, електрофуганка, наждаку, – відбувається без навантаження, а насосу – відразу під навантаженням.При виборі конденсаторів необхідно враховувати, що в момент запуску на них може впливати більш високу напругу, ніж номінальна. Тому, якщо двигун буде працювати в мережі 220 В, то конденсатор повинен бути з номінальною напругою не менше, ніж 1,5 * 220 = 360 В, а краще 400-450 В. Також необхідно враховувати те, що робочий конденсатор задіяний в усі час роботи двигуна, а пусковий – тільки під час запуску. У чому відмінність і схожість пускових і робочих конденсаторів показано в таблиці нижче.

Ємності робочих конденсаторів зазвичай складають десятки, а то і сотні микрофарад. Природно, що чим більше ємність і вище робоча напруга, тим об'ємніше буде конденсатор. Розглянемо в таблиці нижче, які конденсатори можуть застосовуватися в якості робітників і пускових.

Послідовне і паралельне з'єднання конденсаторів

Буває така необхідність, коли під рукою немає ємності з потрібним номіналом. Найчастіше її не вистачає і, «як на зло», є розсип конденсаторів іншої ємності. Вихід з цієї ситуації дуже простий – якщо з'єднати конденсатори паралельно, то результуюча ємність буде дорівнює сумі все ємностей конденсаторів. Слід зазначити, що при такому з'єднанні всі конденсатори бажано використовувати з одним робочим напругою, так як напруга на їх електродах буде однаковим. Наприклад, треба зібрати конденсаторних батарей 50 мкФ з напругою 400 В. Для цього можна підібрати 5 конденсаторів по 10 мкФ типу МГБО і всі вони повинні мати таку ж напругу. Якщо хоча б один з конденсаторів матиме напруга нижче, наприклад 160 В, то він через нетривалий час вийде з ладу.

Послідовне і паралельне з'єднання конденсаторівПаралельне з'єднання роблять найбільш часто. Раніше, коли були недоступні металлополіпропіленовие конденсатори використовувалися металопаперові, які з'єднували паралельно і поміщали в спеціальні ящики. На потужних верстатах такі батареї були досить значних розмірів.Сучасні конденсатори дозволяють обійтися без громіздких ящиків і можуть розміщуватися прямо на корпусі електродвигуна.При послідовному з'єднанні результуюча ємність нічого очікувати бути сумою, а буде обчислюватися за формулою: C =C₁*C₂/(C₁+C₂), де C_1, C₂ – ємності конденсаторів, підключених послідовно. Очевидно, що результуюча ємність буде завжди менше самої найменшою з усіх, підключених послідовно, так як якщо помножити обидві частини виразу 1 / С = 1 / С₁+ 1 / С₂+ … + 1 / С_i на C₁, То отримаємо C₁/C = 1 +C₁/C₂+…C₁/C_i, Що красномовно свідчить про те, що ставлення будь-якої з ємності до загальної буде завжди більше одиниці. Мовою математики це означає, що будь-яка з ємностей більше результуючої.З першого погляду може здатися, що послідовне з'єднання конденсаторів нічого по своїй суті не дає, адже кожен микрофарад ємності коштує грошей і в кращому випадку, якщо підключити дві ємності по 40 мкФ, то результуюча буде всього-то 20 мкФ. Але, як видно з вищенаведеної схеми, прикладена напруга розподіляється по конденсаторів, тому якщо, наприклад, підключити кожен з них з робочою напругою 250 В, то до них сміливо можна прикладати 500 В. А чим вище номінальна робоча напруга конденсатора, тим дорожче він коштує . Тому послідовне з'єднання конденсаторів теж іноді може принести практичну користь.Для зручності пропонуємо читачам нашого порталу скористатися калькулятором, який розраховує ємність двох послідовно з'єднаних конденсаторів.

Калькулятор: Розрахунок результуючої ємності двох послідовно з'єднаних конденсаторів

Застосування електролітичних конденсаторів в якості пускових

В електротехніці і електроніці широко застосовуються електролітичні конденсатори, які фахівці називаю «електроліти». Їх головною особливістю є те, що в якості одного з електродів використовується електроліт (кислота або луг), яким просякнута спеціальний папір. Інший електрод являє собою алюмінієву фольгу, на якій є тонкий шар діоксиду алюмінію Al₂O3. Завдяки цьому ємність електролітичних конденсаторів при рівних габаритах набагато вище, ніж у інших.Зворотним боком медалі електролітичних конденсаторів є забезпечення умови полярності їх підключення в ланцюгах постійного або пульсуючого струму. При неправильному підключенні або появі на електродах електролітичного конденсатора змінної напруги починається прискорений процес деградації, підвищення струмів витоку, що призводить до сильного нагрівання. В результаті тиск всередині конденсатора зростає і це може призвести до вибуху. Не дарма в верхній частині корпусу електроліту є спеціальні насічки – так званий клапан, який при сильному підвищенні тиску просто розривається, але це буде контрольований вибух.Описані раніше в таблиці пускові конденсатори CD60 є електролітичними, але неполярними, які здатні працювати в ланцюгах змінного струму. Це досягається тим, що в них використовується два електроди з алюмінієвої фольги, покриті оксидною плівкою, а папір з електролітом знаходиться посередині між ними. Природно, що габарити (як і ціна) таких конденсаторів в 1,5-2 рази вище, ніж у звичайних електролітів, але зате їх можна включати в ланцюг змінного струму.

Пусковий конденсатор CD60Неполярний електролітичний конденсатор можна отримати з двох полярних, тільки необхідно їх послідовно і зустрічно з'єднати між собою позитивними електродами, а негативними підключати в мережу. Тоді результуюча ємність буде розраховуватися по калькулятору. Наприклад, якщо необхідно отримати неполярний електроліт ємністю в 100 мкФ і напругою 500 В, то треба зустрічно підключити два конденсатори по 200 мкФ і напругою не менше 250 В. Ось якраз тут послідовне з'єднання конденсаторів може допомогти.На практиці часто застосовують підключення електролітичних конденсаторів через діоди. Принципова схема такого підключення представлена ​​на малюнку.

Діоди не дозволяють конденсаторів споживати «заборонені плоди»Відомо, що діод пропускає електричний струм тільки в одному напрямку – від анода до катода. Виходить, що позитивні напівперіоди будуть пропускатися тільки до плюса конденсатора, а негативні тільки до мінуса. Це забезпечить роботу конденсатора в штатному режимі. Для розряду пускових конденсаторів паралельно їм підключені резистори потужністю не менше 2 Вт. Після пуску і розгону двигуна пускові конденсатори відключаються і швидко розряджаються через резистори. У такій схемі є істотний недолік – якщо «пробиває» діод, то конденсатор починає працювати як кип'ятильник електроліту. Тому рекомендується прибирати конденсатори в безпечне місце або поміщати в коробку або контейнер.Автори статті рекомендують застосовувати електролітичні конденсатори – як неполярні, так і полярні тільки в ланцюгах пуску і розгону асинхронних двигунів. В якості робочих їх краще не застосовувати.

Відео: Не полярні електролітичні конденсатори

Вибір принципової схеми підключенняОдних пускових і робочих конденсаторів для підключення трифазного електродвигуна до мережі 220 В буде недостатньо. Спочатку треба визначитися з якою схемою буде підключатися двигун, і які комутаційні апарати будуть потрібні для правильного пуску і зупинки.Варіантів підключення трифазних двигунів в мережу 220 В існує дуже багато, але в рамках статті пропонується розглянути тільки два найбільш часто використовуваних і надійних. Принципові схеми представлені на малюнку.

Такі схеми реально працюютьПринципова схема, зображена праворуч, показує підключення АДКЗ за схемою зірка. Як вже зазначалося раніше, такий вид підключення доцільно використовувати в однофазних мережах 220 В тільки для тих двигунів, які призначені для робочих напруг 127/220 В при схемах Δ / Y. Ліва схема показує підключення асинхронного двигуна за схемою трикутник. У цій схемі застосовані для пуску електролітичні конденсатори C1 і C2, підключені спільно з діодами VD1 і VD2. Пояснимо призначення всіх елементів схем.

• І одна і інша схема підключається до мережі 220 В через роз'єми XP1 і XP
• Для захисту від сильних перевантажень по струму або від струмів короткого замикання в схемах застосовані плавкі запобіжники FU1 і FU Вони можуть бути замінені на двополюсний автоматичний вимикач з номіналом 10 або 16 Ампер, в залежності від потужності АДКЗ. Автомат краще брати з характеристикою спрацьовування C або на потужних верстатах навіть D.
• SA1 – це перемикач, який служить для реверсу двигуна. Змінюючи його положення можна змінювати напрямок обертання. У деяких механізмах, наприклад, підйомних, ця дуже може стати в нагоді. У двигунах потужністю до 1 кВт можна цілком застосовувати перемикач тумблерного типу ТВ-1-2 або клавішний на струм до 5 А.
• SB1, SB1.2, SB1.3 – це контакти пускача нажимного кнопкового ПНВС-10У2. Цей апарат має три пари контактів: SB1.1 і SB1.3 – це контакти, які при натисканні на кнопку «Пуск» фіксуються у включеному положенні (вони на корпусі пускача знаходяться зліва і справа), а контакт SB1.2, що знаходиться в центрі , замикається тільки при натисканні на кнопку «Пуск». Це дуже зручно при запуску і розгоні двигуна, утримуючи кнопку 1-3 секунди, двигун стартує і набирає обертів за допомогою пускових конденсаторів, а потім кнопка відпускається, і двигун продовжує працювати без них. Для двигунів до 0,6 кВт застосовують пускачі ПНВС-10, а для більш потужних ПНВС-12.
• KM і KM1 на схемі зліва – це реле струму і його контакти відповідно. Воно також може застосовуватися в схемах підключення АДКЗ. При зростанні струму до величин, що перевищують номінальні, спрацьовує реле KM і замикає контакти KM1.1, підключають пускові конденсатори C1 і C2.При убуванні струму до номінальних величин реле KM відключається і розмикає контакти KM1.1. Зростання робочого струму відбувається найчастіше тоді, коли різко зростає механічне навантаження на валу ротора АДКЗ. В якості реле струму можна використовувати модульне РТ-40У.
• На лівій схемі конденсатор C3 робочий, а C1 і C2 – пускові. На правій схемі C1 – пусковий, а C2 – робочий. Резистори R1 потужністю 2 Вт потрібні для розряду пускових конденсаторів.

Пропоновані схеми успішно працюють вже не один десяток років і довели свою життєздатність, тому і рекомендовані читачам нашого порталу до використання.

Необхідні інструменти та комплектуючі

Для того, щоб підключити електродвигун буде потрібно не такий вже і великий набір електротехнічного та монтажного інструменту.