Что такое асинхронный двигатель электрике

Тонкости подключения трехфазного двигателя в сеть 220 Вольт

Подключение трехфазного двигателя в сеть 220 Вольт через конденсаторы

Трехфазный асинхронный двигатель можно подключить в сеть 220 Вольт практически без потери мощности, если использовать для подключения конденсатор. Именно конденсаторная емкость позволяет нивелировать падения мощности трехфазного двигателя в однофазной сети.

Асинхронные двигатели широко применяются в быту для самых различных целей. Кто-то делает из такого двигателя сверлильный станок, а кто-то самодельный рейсмус. Как бы там ни было, но для того, чтобы сделать станок, сначала нужно разобраться с подсоединением двигателя на 380 Вольт для работы в однофазной сети.

Актуальность применения электромагнитного тормоза

Преобразователь частоты может некоторое время удерживать ротор в неподвижном состоянии путем подачи на двигатель постоянного напряжения. Однако электропривод способен находиться в таком режиме лишь несколько минут, после чего начинают перегреваться обмотки. Поэтому в ряде случаев применяют электродвигатели с тормозом. Прежде всего это относится к грузоподъемному оборудованию — кранам, лифтам и проч.

Электромеханический тормоз позволяет быстро останавливать привод и удерживать его в неподвижном состоянии сколь угодно долго. Обычно такая необходимость продиктована соображениями безопасной эксплуатации оборудования.

Типовые схемы подключения электродвигателя

Наиболее простым в подключении является коллекторный двигатель со щеточным возбуждением магнитного поля ротора. Коллекторным электродвигателем оснащаются электроинструменты, стиралки, кофемолки, электромясорубки и прочие приборы, где время работы мотора одного включения небольшое, но важно, чтобы двигатель был максимально компактным, высокооборотным и мощным.

Подключение к двигателю простейшее. От однофазной сети напряжение подается через замыкаемую кнопку «Пуск» на обмотки статора и ротора последовательного соединения. Пока кнопка в нажатом состоянии, двигатель работает. На статоре может выполняться две обмотки, в этом случае с помощью переключателя двигатель способен работать на пониженной скорости вращения.

Коллекторные двигатели имеют малый ресурс и крайне чувствительны к качеству угольно-графитовых щеток, которыми через медное кольцо подается питание на ротор.

Подключение однофазного асинхронника

Устройство асинхронного электродвигателя на 220 В приведено на схеме. По сути, это стальной корпус с уложенными внутри двумя обмотками — рабочей и пусковой. Коллектор представляет собой алюминиевую цилиндрическую болванку, насаженную на рабочий вал. Преподаватели и инженеры любят подчеркивать, что у такого прибора обмоток не две, а три, имея в виду цилиндр ротора. Но практики оперируют только пусковой и рабочей обмотками.

Из всех способов и схем подключения однофазного асинхронного электродвигателя на практике используют только три:

1. С балластными сопротивлениями на пусковой обмотке;
2. С кнопочным или релейным пускателем и стартовым конденсатором в цепи пусковой обмотки;
3. С постоянно включенным рабочим конденсатором на пусковой обмотке.

Кроме того, используется комбинация последних двух, в этом случае, в дополнение к рабочему конденсатору, в схеме присутствует реле или тиристорный ключ, с помощью которых в момент пуска подключается дополнительная группа стартовых конденсаторов.

Асинхронные двигатели обладают невысоким стартовым моментом вращения, поэтому для запуска приходится прибегать к подключению по схеме дополнительных устройств в виде реле пускателя, балластного сопротивления или мощных конденсаторов.

Достаточно просто подключить однофазный асинхронный электромотор с помощью балластного сопротивления и пускателя, как на схеме.

В любых однофазных асинхронных двигателях имеется две обмотки. Они могут быть изготовлены по схеме с разделением на четыре вывода или на три вывода. В последнем случае один из выводов является общим. Чтобы определить, какие контакты к какой обмотке относятся, потребуется схема двигателя, или можно прозвонить выводы мультиметром. Пара, дающая максимальное сопротивление, означает, что измерение выполнено через две обмотки одновременно, как на схеме. Далее берем оставшийся третий вывод и через него меряем поочередно, как по схеме, сопротивления на первой и второй клемме. Рабочая обмотка асинхронного однофазного двигателя будет иметь минимальное сопротивление 10-13 Ом, сопротивление пусковой будет промежуточным 30-35 Ом.

Включение однофазных асинхронных моторов через пускатель очень простое, достаточно правильно выполнить соединение контактов с пускателем и сетевым кабелем по приведенной схеме. Управление запуском асинхронного двигателя простейшее, достаточно нажать кратковременно на кнопку пускателя, и мотор начнет работу. Выключение выполняется через обесточивание схемы. Управление асинхронными двигателями только с помощью пускателей является неэкономичным и не всегда эффективным способом раскрутить вал, особенно для высокооборотных моторов с небольшим моментом вращения.

Более экономичной является схема подключения электродвигателя 220 с конденсатором. Подключая через конденсаторы, как на приведенных схемах, получаем сдвиг фаз между двумя магнитным вращающимися потоками.

На практике отдают предпочтение схемам с одним конденсатором и комбинированной схеме с рабочим и пусковым конденсаторами. Кратковременным подключением пускового конденсатора на валу двигателя создается мощный стартовый вращающий момент, время запуска сокращается в разы.

Важно правильно подобрать емкость стартового конденсатора. Обычно для качественного запуска подключаемая к однофазному асинхроннику емкость конденсатора выбирается по схеме – на каждые 100 Вт мощности должно приходиться 7мкФ номинала.

Подключение трехфазных электродвигателей

В сравнении с однофазными трехфазные моторы обладают большей мощностью и пусковым моментом. Как правило, в домашних условиях такой электродвигатель применяется для деревообрабатывающих станков и приспособлений. При наличии трехфазной сети порядок подключения еще проще, чем у предыдущих асинхроников. Необходимо выполнить установку четырехконтактного пускателя и выполнить соединение по приведенной на корпусе схеме с контактами трехфазной сети. Такие электродвигатели допускают два вида подключений коммутацией – в виде звезды или треугольника.

Конкретные варианты соединения обмоток по схеме звезда, а чаще треугольника определяются паспортным напряжением и указаниями производителя. В случае необходимости такие электродвигатели могут также подключаться с помощью переходных конденсаторов к однофазной сети. Для этого выполняют подключение, как на схеме.

Для одного киловатта мощности необходим рабочий конденсатор емкостью в 70 мкФ и пусковой в 25 мкФ. Рабочее напряжение не менее 600 В.

Зачастую возникает проблема в определении, какие выводы относятся к обмоткам электродвигателя. Для этого можно собрать схему, приведенную на рисунке.

Ко второму зажиму подключают один из шести контактов обмоток. Вторым проводом сети, к которому подключена контрольная лампа на 220 В, поочередно касаются всех остальных контактов двигателя. При вспыхивании лампы определяют второй контакт обмотки. Проводку маркируют и убирают в сторону, а остальные контакты продолжают прозванивать по приведенной схеме. При прозвоне необходимо следить, чтобы контакты проводки не касались друг друга. Кроме того, нужно будет определить входные и выходные клеммы для каждой обмотки, прежде чем соединять их звездой или треугольником.

Возможные схемы подключения обмоток электродвигателей

Асинхронные электродвигатели имеют три обмотки, каждая из которых имеет начало и конец и соответствует своей фазе. Системы обозначения обмоток могут быть разными. В современных электродвигателях принята система обозначения обмоток U, V и W, а их выводы обозначают цифрой 1 начало обмотки и цифрой 2 – её конец, то есть обмотка U имеет два вывода: U1 и U2, обмотка V – V1 и V2, а обмотка W – W1 и W2.

Однако до сих пор ещё в эксплуатации находятся старые асинхронные двигатели, сделанные во времена СССР и имеющие старую советскую систему маркировки. В них начала обмоток обозначаются C1, C2, C3, а концы — C4, C5, C6. Значит, первая обмотка имеет выводы C1 и C4, вторая — C2 и C5, а третья — C3 и C6.

Обмотки трёхфазных электродвигателей можно подключать по двум различным схемам: звездой (Y) или треугольником (Δ).

Подключение электродвигателя по схеме звезда

Название схемы подключения обусловлено тем, что при соединении обмоток по данной схеме (см. рисунок справа), визуально это напоминает трёхлучевую звезду.

Как видно из схемы подключения электродвигателя, все три обмотки своим одним концом соединены вместе. При таком подключении (сеть 220/380 В), к каждой обмотке отдельно подходит напряжение 220 В, а к двум обмоткам, соединённым последовательно, – напряжение 380 В.

Основным преимуществом подключения электродвигателя по схеме звезда являются небольшие пусковые токи, так как напряжение питания 380 В (межфазное) потребляют сразу 2 обмотки, в отличие от схемы «треугольник». Но при таком подключении мощность питаемого электродвигателя ограничена (главным образом из экономических соображений): обычно по звезде включают относительно слабые электродвигатели.

Подключение электродвигателя по схеме треугольник

Название этой схемы также идёт от графического изображения (см. правый рисунок):

Как видно из схемы подключения электродвигателя – «треугольник», обмотки подключаются последовательно друг к другу: конец первой обмотки соединяется с началом второй и так далее.

То есть к каждой обмотке будет приложено напряжение 380 В (при использовании сети 220/380 В). В этом случае по обмоткам течёт больший ток, по треугольнику обычно включают двигатели большей мощности, чем при соединении по звезде (от 7,5 кВт и выше).

Подключение электродвигателя к трёхфазной сети на 380 В

Последовательность действий такова:

1. Для начала выясняем, на какое напряжение рассчитана наша сеть.
2. Далее смотрим на табличку, которая есть на электродвигателе, она может выглядеть так (звезда Y /треугольник Δ):

3. После идентификации параметров сети и параметров электрического подключения электродвигателя (звезда Y /треугольник Δ), переходим к физическому электрическому подключению электродвигателя.
4. Чтобы включить трёхфазный электродвигатель, нужно одновременно подать напряжение на все 3 фазы.
Достаточно частая причина выхода из строя электродвигателя – работа на двух фазах. Это может произойти из-за неисправного пускателя, или при перекосе фаз (когда напряжение в одной из фаз сильно меньше, чем в двух других).
Есть 2 способа подключения электродвигателя:
— использование автоматического выключателя или автомата защиты электродвигателя

Эти устройства при включении подают напряжение сразу на все 3 фазы. Мы рекомендуем ставить именно автомат защиты электродвигателя серии MS, так как его можно настроить в точности на рабочий ток электродвигателя, и он будет чутко отслеживать его повышение в случае перегрузки. Это устройство в момент пуска даёт возможность некоторое время работать на повышенном (пусковом) токе, не отключая двигатель.
Обычный же автомат защиты требуется ставить с превышением номинального тока электродвигателя, с учётом пускового тока (в 2-3 раза выше номинала).
Такой автомат может отключить двигатель только в случае КЗ или его заклинивания, что часто не обеспечивает нужной защиты.

— использование пускателя

Пускатель представляет собой электромеханический контактор, который замыкает каждую фазу с соответствующей обмоткой электродвигателя.
Привод механизма контактора осуществляется с помощью электромагнита (соленоида).

Устройство электромагнитного пускателя:

Магнитный пускатель устроен достаточно просто и состоит из следующих частей:

(1) Катушка электромагнита
(2) Пружина
(3) Подвижная рама с контактами (4) для подключения питания сети (или обмоток)
(5) Контакты неподвижные для подключения обмоток электродвигателя (сети питания).

При подаче питания на катушку, рама (3) с контактами (4) опускается и замыкает свои контакты на соответствующие неподвижные контакты (5).

Типовая схема подключения электродвигателя с использованием пускателя:

При выборе пускателя следует обращать внимание на напряжение питания катушки магнитного пускателя и покупать его в соответствии с возможностью подключения к конкретной сети (например, если у вас есть только 3 провода и сеть на 380 В, то катушку нужно брать на 380 В, если у вас сеть 220/380 В, то катушка может быть и на 220 В).

5. Проконтролировать, в правильную ли сторону крутится вал.
Если требуется изменить направление вращения вала электродвигателя, то нужно просто поменять местами любые 2 фазы. Это особенно важно при запитывании центробежных электронасосов, имеющих строго определённое направление вращения рабочего колеса

Как подключить поплавковый выключатель к трёхфазному насосу

Из всего вышеописанного становится понятно, что для управления трёхфазным электродвигателем насоса в автоматическом режиме с использованием поплавкового выключателя НЕЛЬЗЯ просто разрывать одну фазу, как это делается с монофазными двигателями в однофазной сети.

Самый простой способ – использовать для автоматизации магнитный пускатель.
В этом случае достаточно поплавковый выключатель встроить последовательно в цепь питания катушки пускателя. При замыкании цепи поплавком будет замыкаться цепь катушки пускателя, и включаться электродвигатель, при размыкании – будет отключаться питание электродвигателя.

Подключение электродвигателя к однофазной сети 220 В

Обычно для подключения к однофазной сети 220В используются специальные двигатели, предназначенные для подключения именно к такой сети, и вопросов с их питанием не возникает, т.к. для этого просто требуется вставить вилку (большинство бытовых насосов оснащены стандартной вилкой Шуко) в розетку

Иногда требуется подключение трехфазного электродвигателя к сети 220 В (если, например, нет возможности провести трехфазную сеть).

Максимально возможная мощность электродвигателя, который можно включить в однофазную сеть 220 В, составляет 2,2 кВт.

Самый простой способ – подключить электродвигатель через частотный преобразователь, рассчитанный на питание от сети 220 В.

Следует помнить, что частотный преобразователь на 220 В, выдает на выходе 3 фазы по 220 В. То есть подключить к нему можно только электродвигатель, который имеет напряжение питания на 220 В трёхфазной сети (обычно это двигатели с шестью контактами в распаячной коробке, обмотки которых можно подключить как по звезде, так и по треугольнику). В данном случае требуется подключение обмоток по треугольнику.

Возможно ещё более простое подключение трехфазного электродвигателя в сеть 220 В с использованием конденсатора, но такое подключение приведёт к потере мощности электродвигателя приблизительно на 30%. Третья обмотка запитывается через конденсатор от любой другой.

Данный тип подключения мы рассматривать не будем, так как нормально с насосами такой способ не работает (либо при старте двигатель не запускается, либо электродвигатель перегревается из-за снижения мощности).

Как устроен трехфазный асинхронный двигатель

В большинстве случаев асинхронные двигатели используют конденсаторный запуск, однако бывают и другие способы пуска. В трехфазных электродвигателях в отличие от однофазных имеется три обмотки статора, которые сдвинуты под определённым углом. Угол намотки обмоток статора трехфазного двигателя — 120 градусов, что позволяет создавать вокруг ротора мощное магнитное поле.

Конструкция статора трехфазного электродвигателя состоит из таких элементов:

• Корпуса;
• Магнитопровода и сердечника с обмотками;
• Клеммной коробки.

Стандартное соединение обмоток трехфазного электродвигателя выполнено по схеме «звезда». Также существует менее распространённым способ соединения обмоток трехфазного двигателя, а именно — «треугольник». В любом случае, каждая обмотка статора имеет определённое направление, а также, начало и конец.

Для нумерации обмоток статора электродвигателя используются арабские цифры: 1, 2, 3. Концы обмоток обозначаются буквой и цифрой: К1, К2, К3, а их начало — Н1, Н2, Н3. В некоторых типах электродвигателей маркировка обмоток статора может иметь другое обозначение, например: С1, С2, С3 и С4, С5, С6.

Генератор изготавливается из обычного асинхронного электродвигателя на 220 В.

Нужно снять его якорь, и вырезать в сердечнике полости для мощных неодимовых магнитов. Для этого делаются надпилы, затем металл высверливается и стачивается.

Магниты вклеиваются в пазы с чередованием полярности.

В таком виде генератор сможет производить переменный ток, напряжением около 12-50 В на низких оборотах, но с большими скачками напряжения. Нужно преобразить его в постоянный ток, чтобы подзаряжать аккумуляторы.

Для этого собирается предложенная схема из диодных мостов и конденсаторов.

Из пластиковой канализационной трубы вырезаются лопасти для ветрогенератора.

Под этот двигатель их длина делается 42 см, ширина с одной стороны 9 см, а с другой 3 см. Нужно вырезать 3 лопасти. Если генератор сделан из большого мотора, который сложно раскрутить, то длина и ширина лопастей увеличивается.

Из фанеры с помощью корончатого сверла высверливается диск для крепления лопастей. С двух сторон он укрепляется меньшими дисками. Заготовка размечается и просверливается, затем к ней прикручиваются лопасти.

Полученная крыльчатка прикручивается к валу генератора. В последнем предварительно сверлится отверстие, и нарезается резьба под болт.

Ветрогенератор с крыльчаткой устанавливается на верху в хорошо продуваемом месте. Через собранную из диодных мостов схему от него заряжаются 4 аккумулятора по 12В, соединенные последовательно.

Накопленный на них заряд преобразуется в 220 В переменного тока с помощью инвертора, который подходит для питания бытовых приборов.