Трехфазный двигатель в однофазной сети: 3 схемы
Владелец гаража или частного дома часто нуждается в работе станка либо наждака с асинхронным электродвигателем для обработки металлов, древесины. А в наличии имеется только напряжение 220 вольт.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети в этом случае можно выполнить несколькими способами. Здесь я буду рассматривать три доступные и распространенные схемы конденсаторного запуска.
Все они не раз опробованы на личном опыте.
Содержание статьи
Сразу предупреждаю опытных электриков, открывших эту статью: материал подготовлен для начинающих мастеров. Поэтому он объемный. Если нет желания все читать, то вот вам краткие советы:
- используйте схему треугольник, предварительно проверив исправность двигателя;
- выбирайте рабочие конденсаторы из расчета 70 микрофарад на 1 киловатт мощности, а пусковые увеличьте в 2-3 раза;
- в процессе наладки откорректируйте емкости по величине нагрузки и нагреву обмоток;
- не забывайте соблюдать меры безопасности с электрическим током и инструментом.
Все остальное рекомендую новичкам внимательно прочитать и осмыслить в той последовательности, как я излагаю.
На своем опыте не раз убеждался, что первоначальная проверка технического состояния оборудования позволяет исключить многие ошибки, экономит общее время работы, значительно предотвращает травмы и аварии.
Трехфазный асинхронный двигатель: на что обратить внимание до его подключения
За небольшим исключением асинхронник нам достается в неизвестном состоянии. Очень редко на него есть свидетельство о проверке и заверенная гарантия от электролаборатории.
Даже в этом случае я рекомендую убедиться в его исправности лично.
Механическое состояние статора и ротора: что может мешать работе двигателя
Неподвижный статор состоит из трех частей: среднего корпуса и двух боковых крышек, стянутых шпильками. Обращайте внимание на зазор между ними, усилие стягивания гайками.
Корпус должен быть плотно сжат. Внутри него на подшипниках вращается ротор. Попробуйте покрутить его от руки. Оцените приложенное усилие: как работают подшипники, нет ли биений.
Без должного опыта мелкие дефекты таким способом не выявить, но случай грубого заклинивания сразу проявится. Послушайте шумы: нет ли при вращении задевания ротором элементов статора.
После включения двигателя на холостой ход и непродолжительной работы еще раз послушайте звуки вращающихся частей.
В идеале лучше разобрать статор, оценить визуально его состояние, промыть загрязненные подшипники ротора и полностью заменить их смазку.
Электрические характеристики статорных обмоток: как проверять схему сборки
Все основные параметры электродвигателя производитель указывает на специальной табличке, прикрепленной к корпусу статора.
Этим заводским характеристикам можно верить только в том случае, если вы уверены, что после завода никто из электриков не изменил схему подключения обмоток и не сделал непроизвольных ошибок. А случаи такие мне попадались.
Да и сама табличка со временем может стереться или потеряться. Поэтому предлагаю разобраться с технологией раскрутки ротора.
Для понимания электротехнических процессов, протекающих внутри статора двигателя, удобно представить его в виде обыкновенного тороидального трансформатора, когда на кольцевом сердечнике магнитопроводе симметрично расположены три равнозначные обмотки.
Схема статора собрана внутри закрытого корпуса, из которого выведены только шесть концов обмоток.
Они маркируются и подключаются на закрытом крышкой клеммнике для сборки по схеме звезды или треугольника типовой перестановкой перемычек.
На правой части картинки показана сборка треугольника. Схему расположения перемычек для звезды публикую ниже.
Электрические методики проверки схемы сборки обмоток
Но не все так однозначно, как может показаться на первый взгляд. Существует целый ряд двигателей с отклонением от этих правил.
Например, производитель может выпускать электродвигатели не универсального использования, а для работы в конкретных условиях с подключением обмоток по схеме звезды.
В этом случае он может собрать три конца обмоток внутри корпуса статора, а наружу вывести только четыре провода для подключения к потенциалам фаз и нуля.
Монтаж этих концов обычно выполняется в районе задней крышки. Для переключения обмоток на треугольник потребуется вскрывать корпус и делать дополнительные выводы.
Это не сложная работа. Но она требует бережного обращения с лаковым покрытием медного провода. При изгибах проволоки возможно его повреждение, что повлечет нарушение изоляции и создаст межвитковое замыкание.
После перемонтажа схемы рекомендую дополнительно покрывать внешние слои обмоток лаком, а затем хорошо просушить их до окончательной сборки теплым воздухом.
Что делать, если маркировка выводов отсутствует
На старом асинхронном двигателе провода могут быть сняты с клемм, а заводская маркировка утеряна. Попадались и такие экземпляры, когда из корпуса просто торчали наружу шесть концов. Их необходимо вызвонить и промаркировать.
Работу выполняем в два этапа:
- Проверяем принадлежность концов обмоткам.
- Определяем и маркируем каждый вывод.
На первом этапе работаем мультиметром или тестером в режиме омметра. Ставим первый щуп произвольно на один вывод, а вторым — ищем из пяти оставшихся проводов тот, где прибор покажет закороченную цепь. Помечаем оба конца, как принадлежащие к одной обмотке.
С оставшимися четырьмя выводами поступаем аналогично. В итоге мы получаем три пары проводов от каждой обмотки.
Как найти конец и начало обмотки: 2 способа
Можно вести поиск с помощью вольтметра:
- и батарейки;
- или источника пониженного переменного напряжения.
Первый метод основан на том, что импульс тока, поданный на одну из трех обмоток, трансформируется в двух остальных.
Для этого на произвольно выбранный конец К1 подключают минус батарейки, а плюсовым контактом кратковременно касаются второго вывода. По цепи проходит импульсный бросок тока и наводит ЭДС в двух других обмотках.
С помощью вольтметра постоянного тока по отклонению стрелки проверяется полярность наведенного напряжения в каждой обмотке. Началом помечается тот вывод, который соответствует положительному потенциалу (стрелка прибора движется вправо при замыкании и влево при размыкании цепи батарейкой).
После маркировки концов рекомендую сделать контрольную проверку правильности их нанесения подачей импульса на другую обмотку.
Второй способ основан на использовании источника переменного напряжения безопасной величины 12-36 вольт.
Концы двух любых обмоток замыкают в параллель и на них подключают вольтметр. На оставшуюся третью обмотку подают переменное напряжение и смотрят на показание прибора.
Если наведенная ЭДС соответствует поданному напряжению, то эти две обмотки включены в одной полярности. Одинаково помечают их начала и концы. При нулевом показании вольтметра концы одной из обмоток необходимо вывернуть и сделать повторный замер.
Затем одну из промаркированных обмоток, например №3, соединяют с первой и подключают к ним вольтметр. На освободившуюся №2 снова подают переменное напряжение. По величине ЭДС на вольтметре судят о полярности выводов.
После окончания маркировки делают контрольный замер для проверки выполненной работы.
Когда нет под рукой понижающего трансформатора или безопасного блока питания, то опытный электрик с правом самостоятельной работы под напряжением, может воспользоваться обыкновенной лампой накаливания ватт на 60.
Ее используют в качестве делителя напряжения, подключая последовательно к одной обмотке электродвигателя. На собранную цепочку подают 220 вольт, а на двух других измеряют напряжение вольтметром.
Такая проверка опасна. Ею не стоит заниматься необученным людям: можно легко получить электрическую травму.
Как оценить состояние изоляции обмоток
Отдельная часть блогеров умалчивает о необходимости этой проверки. Они считают, что без нее можно обойтись в большинстве случаев.
Однако до включения двигателя под напряжение я рекомендую:
- взять мегаомметр с выходным напряжением на 1000 вольт;
- проверить им изоляцию между каждой отдельной обмоткой и корпусом, а также между всеми обмотками;
- если она выше 0,5 Мом, то считать стартер исправным. В противном случае придется его ремонтировать. Довольно часто помогает просушка сухим и теплым воздухом.
Проверку изоляции электродвигателя мегаомметром необходимо обязательно проводить до его подключения под нагрузку. Однако она не способна выявить повреждения диэлектрического слоя, вызывающие межвитковые замыкания обмотки.
При сборке двигателя каждая катушка статора мотается медным проводом одной длины и сечения. Поэтому все они имеют строго одинаковое резистивное сопротивление.
Если в обмотке возникло межвитковое замыкание, то его, как правило, можно определить замером мультиметра в режиме омметра. Для этого внимательно анализируйте и сравнивайте активные сопротивления каждой цепочки.
Как проверяют магнитное поле статора на заводе
При подаче напряжения на исправный электродвигатель создается вращающееся магнитное поле. Его визуально оценивают с помощью металлического шарика, который повторяет вращение.
Я не призываю вас повторять такой опыт. Пример этот призван помочь понять, что работа асинхронного двигателя основана на взаимодействии магнитных полей статора и ротора.
Только правильное подключение обмоток обеспечивает вращение шарика или ротора.
Мощность электродвигателя и диаметр провода обмотки
Это две взаимосвязанных величины потому, что поперечное сечение проводника выбирается по способности противостоять нагреву от протекающего по нему току.
Чем толще провод, тем большую мощность можно передавать по нему с допустимым нагревом.
Если на двигателе отсутствует табличка, то о его мощности можно судить по двум признакам:
- Диаметру провода обмотки.
- Габаритам сердечника магнитопровода.
После вскрытия крышки статора проанализируйте их визуально.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезды
Начну с предупреждения: даже опытные электрики во время работы допускают ошибки, которые называются «человеческий фактор». Что уж говорить про домашних мастеров…
Поэтому рекомендую в обязательном порядке подачу напряжения на собранную схему выполнять только через отдельный автоматический выключатель SF, правильно подобранный по нагрузке. Он спасет жизнь и здоровье.
Схема подключения звезды показана на картинке.
Концы обмоток собраны в одну точку горизонтальными перемычками внутри клеммной коробки. На нее никакие внешние провода не подключены.
Фаза (через автоматический выключатель) и ноль бытовой проводки подаются на две разные клеммы начал обмоток. К свободной клемме (на рисунке Н2) подключена параллельная цепочка из двух конденсаторов: Cp — рабочий, Сп — пусковой.
Рабочий конденсатор соединен второй обкладкой жестко с фазным проводом, а пусковой — через дополнительный выключатель SA.
При запуске электродвигателя ротор необходимо раскрутить из состояния покоя. Он преодолевает усилия трения подшипников, противодействия среды. На этот период требуется повысить величину магнитного потока статора.
Делается это за счет увеличения тока через дополнительную цепочку пускового конденсатора. После выхода ротора на рабочий режим его нужно отключить. Иначе пусковой ток перегреет обмотку двигателя.
Выполнять отключение цепочки пуска простым переключателем не всегда удобно. Для автоматизации этого процесса используют схемы с реле или пускателями, работающими по времени.
Среди мастеров самодельщиков пользуется популярностью кнопка пуска от советских стиральных машин активаторного типа. У нее встроено два контакта, один из которых после включения отключается автоматически с задержкой: то, что надо в нашем случае.
Если приглядитесь внимательно на принцип подачи однофазного напряжения, то увидите, что 220 вольт приложены к двум последовательно подключенным обмоткам. Их общее электрическое сопротивление складывается, ослабляя величину протекающего тока.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезды используется для маломощных устройств, отличается повышенными потерями энергии до 50% от трехфазной системы питания.
Схема треугольник: преимущества и недостатки
Подключение электродвигателя по этому способу предполагает использование той же внешней цепочки, что и у звезды. Фаза, ноль и средняя точка нижних обкладок конденсаторов монтируются последовательно на три перемычки клеммной коробки.
За счет переключения выводов обмоток по схеме треугольника подводимое напряжение 220 создает больший ток в каждой обмотке, чем у звезды. Здесь меньшие потери энергии, выше КПД.
Подключение двигателя по схеме треугольника в однофазной сети позволяет полезно использовать до 70-80% потребляемой мощности.
Для формирования фазосдвигающей цепочки здесь требуется использовать меньшую емкость рабочих и пусковых конденсаторов.
При включении двигатель он может начать вращение не в ту сторону, которая требуется. Нужно сделать ему реверс.
Для этого достаточно в обеих схемах (звезды или треугольника) поменять местами приходящие от сети провода на клеммной колодке. Ток потечет по обмотке в противоположную сторону. Ротор изменит направление вращения.
Как подобрать конденсаторы: 3 важных критерия
Трехфазный двигатель создает вращающееся магнитное поле статора за счет равномерного прохождения синусоид токов по каждой обмотке, разнесенных в пространстве на 120 градусов.
В однофазной сети такой возможности нет. Если подключить одно напряжение на все 3 обмотки сразу, то вращения не будет — магнитные поля уравновесятся. Поэтому на одну часть схемы подают напряжение, как есть, а на другую сдвигают ток по углу вращения конденсаторами.
Сложение двух магнитных полей создает импульс моментов, раскручивающих ротор.
От характеристик конденсаторов (величины емкости и допустимого напряжения) зависит работоспособность создаваемой схемы.
Для маломощных двигателей с легким запуском на холостом ходу в отдельных случаях допустимо обойтись только рабочими конденсаторами. Всем остальным движкам потребуется пусковой блок.
Обращаю внимание на три важных параметра:
- емкость;
- допустимое рабочее напряжение;
- тип конструкции.
Как подобрать конденсаторы по емкости и напряжению
Существуют эмпиреческие формулы, позволяющие выполнять простой расчет по величине номинального тока и напряжения.
Однако люди в формулах часто путаются. Поэтому при контроле расчета рекомендую учесть, что для мощности в 1 киловатт требуется подбирать емкость на 70 микрофарад для рабочей цепочки. Зависимость линейная. Смело ей пользуйтесь.
Доверять всем этим методикам можно и нужно, но теоретические расчеты необходимо проверить на практике. Конкретная конструкция двигателя и прилагаемые нагрузки на него всегда требуют корректировок.
Конденсаторы рассчитываются под максимальное значение тока, допустимого по условиям нагрева провода. При этом расходуется много электроэнергии.
Если же электродвигатель преодолевает нагрузки меньшей величины, то емкость конденсаторов желательно снизить. Делают это опытным путем при наладке, замеряя и сравнивая токи в каждой фазе амперметром.
Чаще всего для пуска асинхронного электродвигателя используют металлобумажные конденсаторы.
Они хорошо работают, но обладают низкими номиналами. При сборке в конденсаторную батарею получается довольно габаритная конструкция, что не всегда удобно даже для стационарного станка.
Сейчас
промышленностью выпускаются малогабаритны электролитические конденсаторы, приспособленные для работы с электродвигателями на переменном токе.
Их внутреннее устройство изоляционных материалов приспособлено для работы под разным напряжением. Для рабочей цепочки оно составляет не менее 450 вольт.
У пусковой схемы с условиями кратковременного включения под нагрузку оно уменьшено до 330 за счет снижения толщины диэлектрического слоя. Эти конденсаторы меньше по габаритам.
Это важное условие следует хорошо понимать и применять на практике. Иначе конденсаторы на 330 вольт взорвутся при длительной работе.
Скорее всего для конкретного двигателя одним конденсатором не отделаться. Потребуется собирать батарею, используя последовательное и параллельное соединение их.
При параллельном подключении общая емкость суммируется, а напряжение не меняется.
Последовательное соединение конденсаторов уменьшает общую емкость и делит приложенное напряжение на части между ними.
Какие типы конденсаторов можно использовать
Номинальное напряжение сети 220 вольт — это действующая величина. Ее амплитудное значение составляет 310 вольт. Поэтому минимальный предел для кратковременной работы при запуске выбран 330 V.
Запас напряжения до 450 V для рабочих конденсаторов учитывает броски и импульсы, которые создаются в сети. Занижать его нельзя, а использование емкостей с большим резервом значительно увеличивает габариты батареи, что нерационально.
Для фазосдвигающей цепочки допустимо использовать полярные электролитические конденсаторы, которые созданы для протекания тока только в одну сторону. Схема их включения должна содержать токоограничивающий резистор в несколько Ом.
Без его использования они быстро выходят из строя.
Перед установкой любого конденсатора необходимо проверить его реальную емкость мультиметром, а не полагаться на заводскую маркировку. Особенно это актуально для электролитов: они зачастую преждевременно высыхают.
Схема сдвига фаз токов конденсаторами и дросселем: что мне не понравилось
Это третья обещанная в заголовке конструкция, которую я реализовал два десятка лет назад, проверил в работе, а потом забросил. Она позволяет использовать до 90% трехфазной мощности двигателя, но обладает недостатками. О них позже.
Собирал я преобразователь трехфазного напряжения на мощность 1 киловатт.
В его состав входят:
- дроссель с индуктивным сопротивлением на 140 Ом;
- конденсаторная батарея на 80 и 40 микрофарад;
- регулируемый реостат на 140 Ом с мощностью 1000 ватт.
Одна фаза работает обычным способом. Вторая с конденсатором сдвигает ток вперед на 90 градусов по ходу вращения электромагнитного поля, а третья с дросселем формирует его отставание на такой же угол.
В создании фазосдвигающего магнитного момента участвуют токи всех трех фаз статора.
Корпус дросселя пришлось собирать механической конструкцией из дерева на пружинах с резьбовой настройкой воздушного зазора для наладки его характеристик.
Конструкция реостата — это вообще «жесть». Сейчас его можно собрать из мощных сопротивлений, купленных в Китае.
Мне даже приходила мысль использовать водяной реостат.
Но я от нее отказался: уж слишком опасная конструкция. Просто намотал на асбестовой трубе толстую стальную проволоку для проведения эксперимента, положил ее на кирпичи.
Когда запустил двигатель циркулярной пилы, то он работал нормально, выдерживал приложенные нагрузки, нормально распиливал довольно толстые колодки.
Все бы хорошо, но счетчик намотал двойную норму: этот преобразователь берет такую же мощность на себя, как и двигатель. Дроссель и проволока неплохо нагрелись.
Из-за высокого потребления электроэнергии, низкой безопасности, сложной конструкции я не рекомендую такой преобразователь.
Меры безопасности при подключении трехфазного двигателя: напоминание
Сначала я повторюсь с рекомендацией использовать все подключения только через отдельный автоматический выключатель. Это очень важно.
Работы по наладке схемы под напряжением должны выполнять обученные люди. Знание ТБ — обязательное условие.
Использование разделительного трансформатора значительно сокращает риск попасть под действие тока. Поэтому используйте его при любых наладочных работах под напряжением.
Специальный инструмент электрика с диэлектрическими рукоятками не только облегчает работу, но и сохраняет здоровье. Не пренебрегайте им!
В заключение рекомендую посмотреть полезное видео владельца Сергея Герасимчука по подключению трехфазного двигателя к однофазной сети.
Если остались вопросы или заметили неточности, то воспользуйтесь разделом комментариев.
Схемы подключения трехфазного двигателя — двигатели, рассчитанные на работу от трехфазной сети, имеют производительность гораздо выше, чем однофазные моторы на 220 вольт. Поэтому, если в рабочем помещении проведены три фазы переменного тока, то оборудование необходимо монтировать с учетом подключения к трем фазам. В итоге, трехфазный двигатель, подключенный к сети, дает экономию энергии, стабильную эксплуатацию устройства. Не нужно подключать дополнительные элементы для запуска. Единственным условием хорошей работы устройства является безошибочное подключение и монтаж схемы, с соблюдением правил.
Схемы подключения трехфазного двигателя
Из множества созданных схем специалистами для монтажа асинхронного двигателя практически используют два метода:
- Схема звезды.
- Схема треугольника.
Названия схем даны по методу подключения обмоток в питающую сеть. Чтобы на электродвигателе определить, по какой схеме он подключен, необходимо посмотреть указанные данные на металлической табличке, которая установлена на корпусе двигателя.
Даже на старых образцах моторов можно определить метод соединения статорных обмоток, а также напряжение сети. Эта информация будет верна, если двигатель уже был в эксплуатации, и никаких проблем в работе нет. Но иногда нужно произвести электрические измерения.
Схемы подключения трехфазного двигателя звездой дают возможность плавного запуска мотора, но мощность оказывается меньше номинального значения на 30%. Поэтому по мощности схема треугольника остается в выигрыше. Существует особенность по нагрузке тока. Сила тока резко увеличивается при запуске, это отрицательно сказывается на обмотке статора. Возрастает выделяемое тепло, которое губительно воздействует на изоляцию обмотки. Это приводит к нарушению изоляции, и поломке электродвигателя.
Много европейских устройств, поставленных на отечественный рынок, имеют в комплекте европейские электродвигатели, действующие с напряжением от 400 до 690 В. Такие 3-фазные моторы необходимо монтировать в сеть 380 вольт отечественного напряжения только по треугольной схеме обмоток статора. В противном случае моторы сразу будут выходить из строя. Российские моторы на три фазы подключаются по звезде. Изредка производится монтаж схемы треугольника для получения от двигателя наибольшей мощности, применяемой в специальных видах промышленного оборудования.
Изготовители сегодня дают возможность подключать трехфазные электромоторы по любой схеме. Если в монтажной коробке три конца, то произведена заводская схема звезды. А если есть шесть выводов, то мотор можно подключать по любой схеме. При монтаже по звезде нужно три вывода начал обмоток объединить в один узел. Остальные три вывода подать на фазное питание напряжением 380 вольт. В схеме треугольника концы обмоток соединяют последовательно по порядку между собой. Фазное питание подсоединяется к точкам узлов концов обмоток.
Проверка схемы подключения мотора
Представим худший вариант выполненного подключения обмоток, когда на заводе не обозначены выводы проводов, сборка схемы проведена во внутренней части корпуса мотора, и наружу выведен один кабель. В этом случае необходимо разобрать электродвигатель, снять крышки, разобрать внутреннюю часть, разобраться с проводами.
Метод определения фаз статора
После разъединения выводных концов проводов применяют мультиметр для измерения сопротивления. Один щуп подключают к любому проводу, другой подносят по очереди ко всем выводам проводов, пока не найдется вывод, принадлежащий к обмотке первого провода. Аналогично поступают на остальных выводах. Нужно помнить, что обязательна маркировка проводов, любым способом.
Если в наличии нет мультиметра или другого прибора, то используют самодельные пробники, сделанные из лампочки, проводов и батарейки.
Полярность обмоток
Чтобы найти и определить полярность обмоток, необходимо применить некоторые приемы:
- Подключить импульсный постоянный ток.
- Подключить переменный источник тока.
Оба способа действуют по принципу подачи напряжения на одну катушку и его трансформации по магнитопроводу сердечника.
Как проверить полярность обмоток батарейкой и тестером
На контакты одной обмотки подключают вольтметр с повышенной чувствительностью, который может отреагировать на импульс. К другой катушке быстро присоединяют напряжение одним полюсом. В момент подключения контролируют отклонение стрелки вольтметра. Если стрелка двигается к плюсу, то полярность совпала с другой обмоткой. При размыкании контакта стрелка пойдет к минусу. Для 3-й обмотки опыт повторяют.
Путем изменения выводов на другую обмотку при включении батарейки определяют, насколько правильно сделана маркировка концов обмоток статора.
Проверка переменным током
Две любые обмотки включают параллельно концами к мультиметру. На третью обмотку включают напряжение. Смотрят, что показывает вольтметр: если полярность обеих обмоток совпадает, то вольтметр покажет величину напряжения, если полярности разные, то покажет ноль.
Полярность 3-й фазы определяют путем переключения вольтметра, изменения положения трансформатора на другую обмотку. Далее, производят контрольные измерения.
Схема звезды
Этот тип схемы подключения трехфазного двигателя образуется путем соединения обмоток в разные цепи, объединенные нейтралью и общей точкой фазы.
Такую схему создают после того, как проверена полярность обмоток статора в электромоторе. Однофазное напряжение на 220В через автомат подают фазу на начала 2-х обмоток. К одной врезают в разрыв конденсаторы: рабочие и пусковые. На третий конец звезды подводят нулевой провод питания.
Величину емкости конденсаторов (рабочих) определяют по эмпирической формуле:
С = (2800 · I) / U
Для схемы запуска емкость повышают в 3 раза. В работе мотора при нагрузке нужно контролировать величину токов обмоток измерениями, корректировать емкость конденсаторов по средней нагрузке привода механизма. В противном случае произойдет, перегрев устройства, пробой изоляции.
Подключение мотора в работу хорошо делать через выключатель ПНВС, как показано на рисунке.
В нем уже сделана пара контактов замыкания, которые вместе подают напряжение на 2 схемы путем кнопки «Пуск». Во время отпускания кнопки цепь разрывается. Такой контакт применяют для запуска цепи. Полное отключение питания делают, нажав на «Стоп».
Схема треугольника
Схемы подключения трехфазного двигателя треугольником является повтором прошлого варианта в запуске, но имеет отличие методом включения обмоток статора.
Токи, проходящие в них, больше значений цепи звезды. Рабочие емкости конденсаторов нуждаются в повышенных номинальных емкостях. Они рассчитываются по формуле:
С = (4800 · I) / U
Правильность выбора емкостей также вычисляют по отношению токов в катушках статора путем измерения с нагрузкой.
Двигатель с магнитным пускателем
Трехфазный электродвигатель работает через магнитный пускатель по аналогичной схеме с автоматическим выключателем. Такая схема имеет дополнительно блок включения и выключения, с кнопками Пуск и Стоп.
Одна фаза, нормально замкнутая, соединенная с мотором, подключается к кнопке Пуск. При ее нажатии контакты замыкаются, ток идет к электромотору. Необходимо учитывать, что при отпускании кнопки Пуск, клеммы разомкнутся, питание отключится. Чтобы такой ситуации не произошло, магнитный пускатель дополнительно оборудуют вспомогательными контактами, которые называют самоподхватом. Они блокируют цепь, не дают ей разорваться при отпущенной кнопке Пуск. Выключить питание можно кнопкой Стоп.
В результате, 3-фазный электромотор можно подключать к сети трехфазного напряжения совершенно разными методами, которые выбираются по модели и типу устройства, условиям эксплуатации.
Подключение мотора от автомата
Общий вариант такой схемы подключения выглядит как на рисунке:
Здесь показан автомат защиты, который выключает напряжение питания электромотора при чрезмерной нагрузке по току, и по короткому замыканию. Автоматический защитный выключатель – это простой 3-полюсный выключатель с тепловой автоматической характеристикой нагруженности.
Для примерного расчета и оценки нужного тока тепловой защиты, необходимо мощность по номиналу двигателя, рассчитанного на работу от трех фаз, увеличить в два раза. Номинальная мощность указывается на металлической табличке на корпусе мотора.
Такие схемы подключения трехфазного двигателя вполне могут работать, если нет других вариантов подключения. Длительность работы нельзя прогнозировать. Это тоже самое, если скрутить алюминиевый провод с медным. Никогда не знаешь, через какое время скрутка сгорит.
При применении схемы подключения трехфазного двигателя нужно аккуратно выбрать ток для автомата, который должен быть на 20% больше тока работы мотора. Свойства тепловой защиты выбрать с запасом, чтобы при запуске не сработала блокировка.
Если для примера, двигатель на 1,5 киловатта, наибольший ток 3 ампера, то автомат нужен минимум на 4 ампера. Преимуществом этой схемы соединения мотора является низкая стоимость, простое исполнение и техобслуживание.
Если электродвигатель в одном числе, и работает полную смену, то есть следующие недостатки:
- Нельзя отрегулировать тепловой ток сработки автоматического выключателя. Чтобы защитить электромотор, ток защитного отключения автомата устанавливают на 20% больше рабочего тока по номиналу мотора. Ток электродвигателя нужно через определенное время замерять клещами, настраивать ток тепловой защиты. Но у простого автоматического выключателя нет возможности настроить ток.
- Нельзя дистанционно выключить и включить электродвигатель.
Похожие темы:
Среди электрических машин, предназначенных для совершения механической работы, одними из наиболее продуктивных считаются трехфазные агрегаты. Вращение ротора осуществляется посредством одновременного воздействия магнитного потока от фазных обмоток. Что и обеспечивает одновременное усилие сразу трех моментов, пропорционально взаимодействующих друг с другом. Как можно выполнить подключение трехфазного двигателя в зависимости от их конструктивных особенностей и параметров электрической сети мы рассмотрим далее.
Общая информация
Подключение трехфазных двигателей подразумевает относительно сложную операцию, которая требует понимания процессов, протекающих в электроустановке. Для чего необходимо рассмотреть как составляющие элементы, так и их назначение.
Конструктивно трехфазные электродвигатели состоят из:
- Статора с магнитопроводом;
- Ротора с валом;
- Обмоток.
В зависимости от типа двигателя встречаются модели с короткозамкнутым или фазным ротором. В одних ротор вращается только за счет электромагнитного поля, наводимого от обмоток статора, в других, вращение вала получает усилие от поля ротора при протекании тока в его обмотках. Для включения трехфазных двигателей необходимо разобраться с тем, как фазы обмоток соединяются между собой.
Схемы подключения обмоток двигателя
В трехфазных асинхронных электродвигателях применяется два варианта соединения – в звезду и треугольник. В трехфазных асинхронных электрических машинах, в зависимости от модели, можно реализовать схему:
- Звезда;
- Треугольник;
- Звезда и треугольник.
Простейший способ определения возможностей конкретного асинхронного электромотора – посмотреть на шильд (металлическая пластина с техническими параметрами). На них обозначается в том числе и номинал рабочего напряжения для соответствующего соединения. Здесь может указываться обозначение только для звезды, только для треугольника или и тот и другой вариант одновременно, пример такой маркировки приведен на рисунке ниже:
Пример обозначения на шильдеЕсли шильд отсутствует или информация на нем стерлась, то схему подключения можно узнать, открыв блок распределения начал обмотки (БРНО). Если вы увидите 6 выводов, имеющих клеммные соединения, можно определить тип включения обмоток. Гораздо хуже, когда борно имеет только три вывода, а подключение производится внутри корпуса. В этом случае нужно разобрать трехфазный электромотор, чтобы увидеть способ соединения.
Звезда
Схема подключения трехфазного двигателя звездой предусматривает, что начало каждой обмотки объединяется в одну точку, а к их концам подключаются фазы от питающей линии. Такой тип обеспечивает значительно более плавный пуск и относительно щадящий режим работы. Однако мощность, с которой вращается ротор, в полтора раза ниже, чем при подключении треугольником. Схематически данное подключение выглядит следующим образом:
Схема подключения звездаКак видите на рисунке, концы выводов обмоток трехфазного двигателя A2, B2, C2 соединены в один электрический узел. А к клеммам A1, B1, C1 – подключаются фазные провода, как правило, на 220 или 380 вольт.
Если рассматривать данную схему на примере борна, выглядеть оно будет так:
Соединение обмоток звездойТреугольник
Чтобы подключить электродвигатель треугольником вам необходимо подвести конец одной обмотки к началу другой. И таким образом замкнуть обмотки в своеобразное кольцо, в точки соединения которых и подключаются выводы питающей линии. Схема соединения треугольником обеспечивает максимальный момент и усилие на валу, что особенно актуально для больших нагрузок. Однако и ток в обмотках при номинальной нагрузке также пропорционально повысится, не уже говоря о режимах перегрузки.
Поэтому включение трехфазного двигателя треугольником и требует понижения напряжения. К примеру, если одну и ту же электрическую машину можно подключить с соединением обмоток и треугольником, и звездой, то звезда будет иметь напряжение питания 380, а треугольник 220 вольт или 220 и 127 вольт соответственно. Схематически подключение обмоток треугольником будет выглядеть так:
Схема подключения треугольникКак видите, соединение производится от A2 к B1, от B2 к C1, от C2 к A1, в некоторых моделях электрических машин маркировка выводов может отличаться, но на крышке борна будет отображаться их принадлежность к той или иной обмотке и возможные варианты соединения между собой.
Соединение обмоток треугольникомВарианты подключения
Трехфазные двигатели имеют отличные характеристики, довольно широкий модельный ряд и применяются в самых разнообразных устройствах. Поэтому их применяют как в промышленных устройствах с трехфазным питанием, так и в бытовых однофазных электроустановках. Далее разберем оба варианта подключения электрических машин.
В однофазную сеть
Конструктивная особенность трехфазного агрегата, в отличии от однофазных асинхронных двигателей, состоит в необходимости сдвига фаз в обмотках, иначе вращения вала не будет происходить. Чтобы изменить ситуацию одну фазу разделяют для всех трех обмоток, в две из которых включаются дополнительная индуктивность и пусковая емкость. Которые и обеспечивают сдвиг тока и напряжения относительно напряжения в сети. Индуктивность позволяет осуществить сдвиг напряжения в отрицательную область до -90°, а вот однофазный конденсатор, наоборот, в положительную до +90°.
Графически функция отставания напряжения от тока будет выглядеть следующим образом:
Изменение тока и напряжения на емкости и индуктивностиОднако на практике смещение обеспечивается только емкостными элементами, которые включаются в цепь электроснабжения одной из обмоток, а две другие запускаются между фазным и нулевым проводом. Схема подключения трехфазного двигателя в однофазной цепи приведена на рисунке ниже:
Схема включения в однофазную сетьРасчет конденсаторного пуска производится по формуле:
Сраб = (2800*I)/U — для включения трехфазного двигателя звездой
Cраб = (4800*I)/U — для включения трехфазного двигателя треугольником
Пусковой конденсатор используется только в нагруженном пуске, поэтому в легком запуске его можно не применять. Тогда вместо емкости пускового будет задействоваться рабочий.
В трёхфазную сеть
В трехфазной сети, несмотря на наличие необходимого типа питающего напряжения, всегда используется магнитный пускатель для приведения двигателя во вращение. Производить запуск без пускателя или контактора довольно опасно, поэтому они являются неотъемлемым элементом.
Схема включения в трехфазную сетьНа рисунке выше приведена обычная схема подключения двигателя к трехфазной сети, которая работает по такому принципу:
- подача напряжения на двигатель от сети производится через рубильник 1.
- далее, при включении кнопки пуска 6 осуществляется питание катушки контактора 4, которая притягивает силовые контакты пускателя 3;
- после чего двигатель начинает вращение, а пусковая кнопка 6 шунтируется через повторитель 5;
- для остановки трехфазного двигателя используется кнопка Стоп – 7, находящаяся в нормально замкнутом положении;
- защита двигателя от перегрузки контролирует токовую нагрузку в сети и при возникновении угрозы размыкает контакты 2.
Данная схема может упрощаться в связи с конструктивными особенностями применяемых пускателей. Так как некоторые из них изготавливаются без повторителей, могут иметь функцию реверсирования трехфазного двигателя или выпускаться без защиты. Более детальную информацию о магнитных пускателях вы можете почерпнуть из соответствующей статьи на сайте: https://www.asutpp.ru/elektromagnitnyj-puskatel.html
Видео по теме
Схема Подключения Трехфазного Двигателя — tokzamer.ru
Последний подключается параллельно первому.
Причем большее напряжение для схемы подключения звездой, а меньшее — для треугольника.
Ограничивайте доступ посторонних к монтажу до его завершения. Она является самой простой и безотказной.
Как подключить трехфазный двигатель через магнитный пускатель.
Пишите комментарии, буду рад прислушаться к вашему мнению.
К одной врезают в разрыв конденсаторы: рабочие и пусковые. Каждый из них выбирается в соответствии с моделью агрегата и конкретными условиями эксплуатации.
Номинальная мощность указывается на металлической табличке на корпусе мотора. Приблизительно можно сказать, что двигатель, рассчитанный на трехфазное питание, при включении в однофазную сеть потеряет от 30 до 50 процентов мощности.
Полярность 3-й фазы определяют путем переключения вольтметра, изменения положения трансформатора на другую обмотку. Если для примера, двигатель на 1,5 киловатта, наибольший ток 3 ампера, то автомат нужен минимум на 4 ампера.
Очень сложное соединение требует навыков и не рекомендуется к реализации новичками.
Подключение электродвигателя на 220В треугольником и звездой Демонстрация работы Какой вид лучше
Варианты подключения 3-х фазного двигателя к электросети
Ввиду того, что конструкция движка в таком варианте усложняется, чаще применяется электродвигатель, подключение которого обеспечивается переключением между этими схемами. Двигатель с магнитным пускателем Трехфазный электродвигатель работает через магнитный пускатель по аналогичной схеме с автоматическим выключателем. На третью обмотку включают напряжение.
Включение такого двигателя в сеть v приводит к снижению его номинальной мощности в з раза. Это можно легко заметить, проанализировав его конструкцию.
Первая задача решается «прозваниванием» всех проводов тестером замером сопротивления. Если электрические и механические режимы соответствуют конструктивно заложенным нормам, асинхронный движок — это самый долгоживущий из всех электромоторов.
Если концы одной обмотки найдены — лампа загорается.
При размыкании контакта стрелка пойдет к минусу. Но будет значительное падение мощности и эффективности его работы.
Кстати на советских пускателях и контакторах были совмещенные блок-контакты, то есть один из них был замкнутым, а второй разомкнутым, в большинстве современных контакторов нужно устанавливать сверху приставку блок-контактов, в которой есть пары дополнительных контактов как раз для этих целей. Преимуществом этой схемы соединения мотора является низкая стоимость, простое исполнение и техобслуживание.
Но таких накопителей не найти в магазинах. При запуске мощного асинхронного двигателя от Вт или при пуске маломощного, но с начальной нагрузкой, подсоединяют его к В через рабочий и пусковой конденсаторы.
Как подключить кнопку пуска трехфазного двигателя
Читайте дополнительно: Оформление энергетического паспорта
Выбор схемы включения электродвигателя
Другие подключения электродвигателя Схем несколько: Более часто, чем вариант описанный, применяется схема с конденсатором, который поможет значительно уменьшить мощность. Тогда запуск будет следующим: Питание подается через тумблер или специальную кнопку; Нажимается кнопка пускового конденсатора; Она удерживается до тех пор, пока электродвигатель не разгонится; Кнопка пуска отпускается, отчего ее пружины размыкают цепочку конденсатора.
Это приведет к короткому замыканию между фазами, подключенными к ним. При включении пускателя К1 реле времени включает К3 и двигатель запускается по схеме звезда. Во время отпускания кнопки цепь разрывается.
Схема звезды Этот тип схемы подключения двигателя образуется путем соединения обмоток в разные цепи, объединенные нейтралью и общей точкой фазы. Это нужно, чтобы не допустить короткого замыкания в силовой цепи. В современных агрегатах имеется коробка подключения, в которую выводятся концы обмоток.
Обратите внимание на левую часть схемы, отличия подключения силовых контактов КМ-1 и КМ-2 состоят в порядке подключения фаз. Номинальное напряжение 3хВ — вам меньше повезло, так как двигатель может плохо запускать или вообще не запускаться если подключать его в сеть В, но стоит попробовать, возможно работать будет! В статоре асинхронного двигателя на В расположены три отдельные обмотки, которые соединяются между собой в треугольник или звезду и к трем лучам или вершинам подключаются 3 разноименные фазы.
Для 3-проводного варианта в клеммнике будет 3 шпильки, а для 6-проводного — 6 шпилек. Каждый из них выбирается в соответствии с моделью агрегата и конкретными условиями эксплуатации. Остальные три вывода подать на фазное питание напряжением вольт.
Подключение трёхфазного электродвигателя
При включении трехфазного двигателя в однофазную сеть желательно использовать схему «треугольник», поскольку в этом случае двигатель потеряет меньше мощности, чем при подключении «звездой». Обмотки двигателя могут содержать не одну, а несколько спаек, разобраться в которых не так-то и просто. В случае с однофазными моторами это невозможно: они работают только при питании от В. Подбор конденсаторов Емкость конденсаторов для подключения к В необходимо подбирать.
В работе мотора при нагрузке нужно контролировать величину токов обмоток измерениями, корректировать емкость конденсаторов по средней нагрузке привода механизма. Фазное питание подсоединяется к точкам узлов концов обмоток.
Изоляция может быть пробита, а двигатель полностью выходит из строя. Подключение к однофазной сети Для подключения трёхфазного электродвигателя В к однофазной сети В чаще всего используется схема с фазосдвигающими конденсаторами пусковыми и рабочими. Чтобы не допустить этого, магнитный пускатель оборудуется еще одним дополнительным контактным разъемом, так называемым контактом самоподхвата. В этом случае вы не только получите полную мощность двигателя, но и сможете полноценно регулировать его обороты и реверсировать его. Можно подбирать конденсаторы, включив сначала небольшую ёмкость и увеличивая их ёмкость, пока ваш электродвигатель не начнёт развивать требуемую мощность.
Нереверсивная схема магнитного пускателя
Подключение к трёхфазной сети
Принцип работы схемы: Когда автоматический выключатель QF-1 переводят во включенное состояние на силовых контактах контактора и цепи управления появляется напряжение. Российские моторы на три фазы подключаются по звезде.
В коллекторных движках аналогичные задачи решаются намного проще.
Его ёмкость должна быть в 2,5 — 3 раза больше ёмкости рабочего.
Пишите в комментариях! Чаще всего для сдвига фаз используют именно конденсаторы, а не дроссели.
Читайте также: Устройство песчаной подушки под кабель
Концы обжать клеммным наконечником, если они есть, подключить в разрыв конденсатор. Для работы схемы необходимы 3 пускателя. Чревато это коротким замыканием и даже выход из строя автомата УЗО.
Обычно его емкость Сп больше в раза по сравнению с Ср. Проверка переменным током Две любые обмотки включают параллельно концами к мультиметру. Работа по выводу недостающих концов требует определенного навыка.
Схемы подключения трехфазного двигателя. К 3-х и 1-о фазной сети
На практике это условие практически невыполнимо, поэтому при пуске двигателя подключают два конденсатора Ср — рабочий конденсатор; Сп — пусковой конденсатор. В двигателе есть проводник с желто-зеленой изоляцией.
Но у простого автоматического выключателя нет возможности настроить ток. Схема звезды Этот тип схемы подключения двигателя образуется путем соединения обмоток в разные цепи, объединенные нейтралью и общей точкой фазы. Когда включается один МП, у другого происходит размыкание контактов. К сожалению, трехфазная сеть в быту — явление крайне редкое, поэтому для их питания от обычной электрической сети самодельщики применяют: фазосдвигающий конденсатор; тринисторные фазосдвигающие устройства; другие емкостные и индукционно-емкостные фазосдвигающие схемы. Но это уже совсем другая история… Похожие статьи:.
Как подключить магнитный пускатель. Схема подключения.
Автор Aluarius На чтение 5 мин. Просмотров 6.2k. Опубликовано
Всем электрикам известно, что трехфазные электродвигатели работают эффективнее, чем однофазные на 220 вольт. Поэтому если в вашем гараже проведена подводка питающего кабеля на три фазы, то оптимальный вариант – установить любой станок с мотором на 380 вольт.
При этом нет необходимости добавлять в схему подключения какие-то пусковые устройства, потому что магнитное поле будет образовываться в обмотках статора сразу же после пуска двигателя. Давайте рассмотрим один вопрос, который сегодня встречается часто на форумах электриков. Вопрос звучит так: как правильно провести подключение трехфазного электродвигателя к трехфазной сети?
Схемы подключения
Начнем с того, что рассмотрим конструкцию трехфазного электродвигателя. Нас здесь будут интересовать три обмотки, которые и создают магнитное поле, вращающее ротор мотора. То есть, именно так и происходит преобразование электрической энергии в механическую.
Существует две схемы подключения:
- Звезда.
- Треугольник.
Сразу же оговоримся, что подключение звездой делает пуск агрегата более плавным. Но при этом мощность электродвигателя будет ниже номинальной практически на 30%. В этом плане подключение треугольником выигрывает. Мощность подключенный таким образом мотор не теряет.
Но тут есть один нюанс, который касается токовой нагрузке. Эта величина резко возрастает при пуске, что негативно влияет на обмотку. Высокая сила тока в медном проводе повышает тепловую энергию, которая влияет на изоляцию провода. Это может привести к пробивке изоляции и выходу из строя самого электродвигателя.
Хотелось бы обратить ваше внимание на тот факт, что большое количество европейского оборудования, завезенного на просторы России, укомплектовано европейскими электрическими двигателями, которые работают под напряжением 400/690 вольт. Кстати, снизу фото шильдика такого мотора.
Так вот эти трехфазные электродвигатели надо подключать к отечественной сети 380В только по схеме треугольник. Если подключить европейский мотор звездой, то под нагрузкой он сразу же сгорит.
Отечественные же трехфазные электродвигатели к трехфазной сети подключаются по схеме звезда. Иногда подключение производят треугольником, это делается для того, чтобы выжать из мотора максимальную мощность, необходимую для некоторых видов технологического оборудования.
Производители сегодня предлагают трехфазные электродвигатели, в коробке подключения которых сделаны выводы концов обмоток в количестве трех или шести штук. Если концов три, то это значит, что на заводе внутри мотора уже сделана схема подключения звезда.
Если концов шесть, то трехфазный двигатель можно подключать к трехфазной сети и звездой, и треугольником. При использовании схемы звезда необходимо три конца начала обмоток соединить в одной скрутке. Три остальных (противоположных) подключить к фазам питающей трехфазной сети 380 вольт.
При использовании схемы треугольник нужно все концы соединить между собой по порядку, то есть последовательно. Фазы подключаются к трем точкам соединения концов обмоток между собой. Внизу фото, где показаны два вида подключения трехфазного двигателя.
Схема звезда-треугольник
Такая схема подключения к трехфазной сети используется достаточно редко. Но она существует, поэтому есть смысл сказать о ней несколько слов. Для чего она используется? Весь смысл такого соединения основан на позиции, что при пуске электродвигателя используется схема звезда, то есть плавный пуск, а для основной работы используется треугольник, то есть выжимается максимум мощности агрегата.
Правда, такая схема достаточно сложная. При этом обязательно устанавливаются в соединение обмоток три магнитных пускателя. Первый соединяется с питающей сетью с одной стороны, а с другой стороны к нему подсоединяются концы обмоток. Ко второму и третьему подключаются противоположные концы обмоток. Ко второму пускателю производится подсоединение треугольником, к третьему звездой.
Внимание! Одновременно включать второй и третий пускатели нельзя. Произойдет короткое замыкание между подключенными к ним фазами, что приведет к сбрасыванию автомата. Поэтому между ними устанавливается блокировка. По сути, все будет происходить так – при включении одного, размыкаются контакты у другого.
Принцип работы таков: при включении первого пускателя временное реле включает и пускатель номер три, то есть, подключенного по схеме звезда. Происходит плавный пуск электродвигателя. Реле времени задет определенный промежуток, в течение которого мотор перейдет в обычный режим работы. После чего пускатель номер три отключается, а включается второй элемент, переводя на схему треугольник.
Подключение электрического двигателя через магнитный пускатель
В принципе, схема подключения 3 фазного двигателя через магнитный пускатель практически точно такая же, как и через автомат. Просто в нее добавляется блок включения и выключения с кнопками «Пуск» и «Стоп».
Одна из фаз подключения к электродвигателю проходит через кнопку «Пуск» (она нормально замкнутая). То есть, при ее нажатии смыкаются контакты, и ток начинает поступать на электродвигатель. Но тут есть один момент. Если отпустить Пуск, то контакты разомкнуться, и ток поступать не будет по назначению.
Поэтому в магнитном пускателе есть еще один дополнительный контактный разъем, который называется контактом самоподхвата. По сути, это блокировочный элемент. Он необходим для того чтобы при отжатой кнопке «Пуск» цепь подачи электроэнергии на электродвигатель не прерывалась. То есть, разъединить ее можно было бы только кнопкой «Стоп».
Что можно дополнить к теме, как подключить трехфазный двигатель к трехфазной сети через пускатель? Обратите внимание вот на какой момент. Иногда после долгой эксплуатации схемы подключения трехфазного электродвигателя кнопка «пуск» перестает работать. Основная причина – подгорели контакты кнопки, ведь при пуске двигателя появляется пусковая нагрузка с большой силой тока. Решить эту проблему можно очень просто – почистить контакты.
Бывают в жизни ситуации, когда нужно включить какое-то промышленное оборудование в обычную домашнюю сеть электропитания. Тут же возникает проблема с числом проводов. У машин, предназначенных для эксплуатации на предприятиях, выводов, как правило, три, а бывает и четыре. Что с ними делать, куда их подключать? Те, кто пытался испробовать различные варианты, убедились, что моторы просто так крутиться не хотят. Возможно ли вообще однофазное подключение трехфазного двигателя? Да, добиться вращения можно. К сожалению, в этом случае неизбежно падение мощности почти вдвое, но в некоторых ситуациях это – единственный выход.
Для того чтобы понять, как подключить трехфазный двигатель к обычной розетке, следует разобраться, как соотносятся напряжения в промышленной сети. Общеизвестны величины напряжений – 220 и 380 Вольт. Раньше еще было 127 В, но в пятидесятые годы от этого параметра отказались в пользу более высокого. Откуда взялись эти «волшебные цифры»? Почему не 100, или 200, или 300? Вроде бы круглые цифры считать легче.
Большая часть промышленного электрооборудования рассчитана на подключение к трехфазной сети переменного тока. Напряжение каждой из фаз по отношению к нейтральному проводу составляет 220 Вольт, совсем как в домашней розетке. Откуда же берутся 380 В? Это очень просто, достаточно рассмотреть равнобедренный треугольник с углами в 60, 30 и 30 градусов, который представляет собой векторная диаграмма напряжений. Длина самой длинной стороны будет равна длине бедра, умноженной на cos 30°. После нехитрых подсчетов можно убедиться, что 220 х cos 30°= 380.
Устройство трехфазного двигателя
Не все типы промышленных двигателей могут работать от одной фазы. Самые распространенные из них – «рабочие лошадки», составляющие большинство электромашин на любом предприятии – асинхронные машины мощностью в 1 – 1,5 кВА. Как работает такой трехфазный двигатель в трехфазной сети, для которой он предназначен?
Изобретателем этого революционного устройства стал русский ученый Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Этот выдающийся электротехник был сторонником теории трехфазной питающей сети, которая в наше время стала главенствующей. Асинхронный двигатель трехфазный работает по принципу индукции токов от обмоток статора на замкнутые проводники ротора. В результате их протекания по короткозамкнутым обмоткам в каждой из них возникает магнитное поле, вступающее во взаимодействие с силовыми линиями статора. Так получается вращающий момент, приводящий к круговому движению оси двигателя.
Обмотки расположены под углом 120°, таким образом, вращающееся поле, создаваемое каждой из фаз, последовательно толкает каждую намагничиваемую сторону ротора.
Треугольник или звезда?
Трехфазный двигатель в трехфазной сети может включаться двумя способами – с участием нейтрального провода или без него. Первый способ называется «звезда», в этом случае каждая из обмоток находится под фазным напряжением (между фазой и нулем), равным в наших условиях 220 В. Схема подключения трехфазного двигателя «треугольником» предполагает последовательное соединение трех обмоток и подачу линейного (380 В) напряжения на узлы коммутации. Во втором случае двигатель будет выдавать большую примерно в полтора раза мощность.
Как включить мотор в обратном направлении?
Управление трехфазным двигателем может предполагать необходимость изменения направления вращения на противоположное, то есть реверс. Чтобы этого добиться, нужно просто поменять местами два провода из трех.
Для удобства изменения схемы в клеммной коробке двигателя предусмотрены перемычки, выполненные, как правило, из меди. Для включения «звездой» нежно соединить три выходных провода обмоток вместе. «Треугольник» получается немного сложнее, но и с ним справится любой электрик средней квалификации.
Фазосдвигающие емкости
Итак, порой возникает вопрос о том, как подключить трехфазный двигатель в обычную домашнюю розетку. Если просто попробовать подсоединить к вилке два провода, он вращаться не станет. Для того чтобы дело пошло, нужно сымитировать фазу, сдвинув подаваемое напряжение на какой-то угол (желательно 120°). Добиться этого эффекта можно, если применить фазосдвигающий элемент. Теоретически это может быть и индуктивность, и даже сопротивление, но чаще всего трехфазный двигатель в однофазной сети включается с использованием электрических емкостей (конденсаторов), обозначаемых на схемах латинской буквой С.
Что касается применений дросселей, то оно затруднено по причине сложности определения их значения (если оно не указано на корпусе прибора). Для замера величины L требуется специальный прибор или собранная для этого схема. К тому же выбор доступных дросселей, как правило, ограничен. Впрочем, экспериментально любой фазосдвигающий элемент подобрать можно, но это дело хлопотное.
Что происходит при включении двигателя? На одну из точек соединения подается ноль, на другую – фаза, а на третью — некое напряжение, сдвинутое на некоторый угол относительно фазы. Понятно и неспециалисту, что работа двигателя не будет полноценной в отношении механической мощности на валу, но в некоторых случаях достаточно самого факта вращения. Однако уже при запуске могут возникать некоторые проблемы, например, отсутствие начального момента, способного сдвинуть ротор с места. Что делать в этом случае?
Пусковой конденсатор
В момент пуска валу требуются дополнительные усилия для преодоления сил инерции и трения покоя. Чтобы увеличить момент вращения, следует установить дополнительный конденсатор, подключаемый к схеме только в момент старта, а затем отключающийся. Для этих целей лучшим вариантом является применение замыкающей кнопки без фиксации положения. Схема подключения трехфазного двигателя со стартовым конденсатором приведена ниже, она проста и понятна. В момент подачи напряжения следует нажать на кнопку «Пуск», и пусковой конденсатор создаст дополнительной сдвиг фазы. После того как двигатель раскрутится до нужных оборотов, кнопку можно (и даже нужно) отпустить, и в схеме останется только рабочая емкость.
Расчет величины емкостей
Итак, мы выяснили, что для того, чтобы включить трехфазный двигатель в однофазной сети, требуется дополнительная схема подключения, в которую, помимо пусковой кнопки, входят два конденсатора. Их величину нужно знать, иначе работать система не будет. Для начала определим величину электрической емкости, необходимую для того, чтобы заставить ротор тронуться с места. При параллельном включении она представляет собой сумму:
С = С ст + Ср, где:
С ст – стартовая дополнительная отключаемая после разбега емкость;
С р – рабочий конденсатор, обеспечивающий вращение.
Еще нам потребуется величина номинального тока I н (она указана на табличке, прикрепленной к двигателю на заводе-изготовителе). Этот параметр также можно определить с помощью нехитрой формулы:
I н = P / (3 х U), где:
U – напряжение, при подключении «звездой» — 220 В, а если «треугольник», то 380 В;
P – мощность трехфазного двигателя, ее иногда в случае утери таблички определяют на глаз.
Итак, зависимости требуемой рабочей мощности вычисляются по формулам:
С р = Ср = 2800 I н / U – для «звезды»;
С р = 4800 I н / U – для «треугольника»;
Пусковой конденсатор должен быть больше рабочего в 2-3 раза. Единица измерения – микрофарады.
Есть и совсем уж простой способ вычисления емкости: C = P /10, но эта формула скорее дает порядок цифры, чем ее значение. Впрочем, повозиться в любом случае придется.
Почему нужна подгонка
Метод расчета, приведенный выше, является приблизительным. Во-первых, номинальное значение, указанное на корпусе электрической емкости, может существенно отличаться от фактического. Во-вторых, бумажные конденсаторы (вообще говоря, вещь недешевая) часто используются бывшие в употреблении, и они, как всякие прочие предметы, подвержены старению, что приводит к еще большему отклонению от указанного параметра. В-третьих, ток, который будет потребляться двигателем, зависит от величины механической нагрузки на валу, а потому оценить его можно только экспериментально. Как это сделать?
Здесь потребуется немного терпения. В результате может получиться довольно объемный набор конденсаторов, соединенных параллельно и последовательно. Главное – после окончания работы все хорошенько закрепить, чтобы не отваливались припаянные концы от вибраций, исходящих от мотора. А потом не лишним будет еще раз проанализировать результат и, возможно, упростить конструкцию.
Составление батареи емкостей
Если в распоряжении у мастера нет специальных электролитических клещей, позволяющий замерять ток без размыкания цепей, то следует подключить амперметр последовательно к каждому проводу, который входит в трехфазный двигатель. В однофазной сети будет протекать суммарное значение, а подбором конденсаторов следует стремиться к наиболее равномерной загрузке обмоток. При этом следует помнить о том, что при последовательном подключении общая емкость уменьшается по закону:
1/С = 1/С1 + 1/С2… и так далее, а при параллельном – наоборот, складывается.
Также необходимо не забывать и о таком важном параметре, как напряжение, на которое рассчитан конденсатор. Оно должно быть не менее номинального значения сети, а лучше с запасом.
Разрядный резистор
Схема трехфазного двигателя, включенного между одной фазой и нейтральным проводом, иногда дополняется сопротивлением. Оно служит для того, чтобы на стартовом конденсаторе не накапливался заряд, остающийся после того, как машина уже выключена. Эта энергия может вызвать электрический удар, не опасный, но крайне неприятный. Для того чтобы обезопасить себя, следует параллельно с пусковой емкостью соединить резистор (у электриков это называется «зашунтировать»). Величина его сопротивления большая – от половины мегома до мегома, а по размерам он невелик, поэтому довольно и полуваттной мощности. Впрочем, если пользователь не боится быть «ущипнутым», то без этой детали вполне можно и обойтись.
Использование электролитов
Как уже отмечалось, пленочные или бумажные электрические емкости дорогие, и прибрести их не так просто, как хотелось бы. Можно произвести однофазное подключение трехфазного двигателя с использованием недорогих и доступных электролитических конденсаторов. При этом совсем уж дешевыми они тоже не будут, так как должны выдерживать 300 Вольт постоянного тока. Для безопасности их следует зашунтировать полупроводниковыми диодами (Д 245 или Д 248, например), но нелишним будет помнить о том, что при пробитии этих приборов переменное напряжение попадет на электролит, и он сперва сильно нагреется, а потом взорвется, громко и эффектно. Поэтому без крайней необходимости лучше все же использовать конденсаторы бумажного типа, работающие под напряжением хоть постоянным, хоть переменным. Некоторые мастера вполне допускают применение электролитов в пусковых цепях. В силу кратковременного воздействия на них переменного напряжения, они могут и не успеть взорваться. Лучше не экспериментировать.
Если нет конденсаторов
Где обычные граждане, не имеющие доступа к пользующимся спросом электрическим и электронным деталям, их приобретают? На барахолках и «блошиных рынках». Там они лежат, заботливо выпаянные чьими-то (обычно пожилыми) руками из старых стиральных машин, телевизоров и прочей вышедшей из обихода и строя бытовой и промышленной техники. Просят за эти изделия советского производства немало: продавцы знают, что если деталь нужна, то ее купят, а если нет – и даром не возьмут. Бывает, что как раз самого необходимого (в данном случае конденсатора) как раз и нет. И что же делать? Не беда! Сойдут и резисторы, только нужны мощные, желательно керамические и остеклованные. Конечно, идеальное сопротивление (активное) фазу не сдвигает, но в этом мире ничего нет идеального, и в нашем случае это хорошо. Каждое физическое тело обладает собственной индуктивностью, электрической мощностью и резистивностью, будь оно крошечной пылинкой или огромной горой. Включение трехфазного двигателя в розетку становится возможным, если на вышеприведенных схемах заменить конденсатор сопротивлением, номинал которого вычисляется по формуле:
R = (0,86 x U) / kI, где:
kI — величина тока при трехфазном подключении, А;
U – наши верные 220 Вольт.
Какие двигатели подойдут?
Перед тем как приобретать за немалые деньги мотор, который рачительный хозяин собирается использовать в качестве привода для точильного круга, циркулярной пилы, сверлильного станка или другого какого-либо полезного домашнего устройства, не помешает подумать о его применимости для этих целей. Не каждый трехфазный двигатель в однофазной сети вообще сможет работать. Например, серию МА (у него короткозамкнутый ротор с двойной клеткой) следует исключить, дабы не пришлось тащить домой немалый и бесполезный вес. Вообще, лучше всего сначала поэкспериментировать или пригласить опытного человека, электромеханика, например, и посоветоваться с ним перед покупкой. Вполне подойдет асинхронный двигатель трехфазный серии УАД, АПН, АО2, АО и, конечно же, А. Эти индексы указаны на заводских табличках.
Подключение трехфазного асинхронного электродвигателя
Трехфазный асинхронный электродвигатель и подключение его к электрической сети часто вызывает массу вопросов. Поэтому в нашей статье мы решили рассмотреть все нюансы, связанные с подготовкой к включению, определением правильного способа подключения и, конечно, разберём возможные варианты схем включения двигателя. Поэтому не будем ходить вокруг да около, а сразу приступим к разбору поставленных вопросов.
Подготовка асинхронного электродвигателя к включению
Виды электродвигателей
На самом первом этапе нам следует определиться с типом двигателя, который мы собрались подключать. Это может быть трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым или фазным ротором, двух- или однофазный двигатель, а может быть и вовсе синхронная машина.
Помочь в этом может бирка на электродвигателе, на которой указана нужная информация. Иногда это можно сделать чисто визуально — так как мы рассматриваем подключение трехфазных электрических машин, то двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет коллектора, а машина с фазным ротором имеет таковой.
Определение начала и конца обмотки
Трехфазный асинхронный электродвигатель имеет шесть выводов. Это три обмотки, каждая из которых имеет начало и конец.
Для правильного подключения мы должны определить начало и конец каждой обмотки. Существует множество вариантов того, как это сделать — мы остановимся на наиболее простых из них, применимых в домашних условиях.
Обмотки статора электродвигателя
- Для того чтоб определить начало и конец обмотки трехфазного двигателя своими руками, мы должны для начала определить выводы каждой отдельной обмотки, то есть определить каждую отдельную обмотку.
- Сделать это достаточно просто. Между концом и началом одной обмотки у нас обязательно будет цепь. Определить цепь нам помогут либо двухполюсный указатель напряжения с соответствующей функцией, либо обычный мультиметр.
- Для этого один конец мультиметра подключаем к одному из выводов и другим концом мультиметра касаемся поочередно остальных пяти выводов. Между началом и концом одной обмотки у нас будет значение близкое к нулю, в режиме измерения сопротивления. Между остальными четырьмя выводами значение будет практически бесконечным.
- Следующим этапом будет определение их начала и конца.
ЭДС при различных вариантах соединения обмоток электродвигателя
- Для того чтоб определить начало и конец обмотки, давайте немного погрузимся в теорию. В статоре электродвигателя имеется три обмотки. Если подключить конец одной обмотки к концу другой обмотки, а на начало обмоток подать напряжение, то в месте подключения ЭДС будет равен или близок к нулю. Ведь ЭДС одной обмотки компенсирует ЭДС второй обмотки. При этом в третьей обмотке ЭДС не будет наводиться.
- Теперь рассмотрим второй вариант. Вы соединили один конец обмотки с началом второй обмотки. В этом случае ЭДС наводится в каждой из обмоток, в результате получается их сумма. За счет электромагнитной индукции ЭДС наводится в третьей обмотке.
Схема определения начала и конца обмоток электродвигателя
- Используя этот метод, мы можем найти начало и конец каждой из обмоток. Для этого к выводам одной обмотки подключаем вольтметр или лампочку. А любых два вывода других обмоток соединяем между собой. Два оставшихся вывода обмоток подключаем к электрической сети в 220В. Хотя можно использовать и меньшее напряжение.
- Если мы соединили конец и конец двух обмоток, то вольтметр на третьей обмотке покажет значение близкое к нулю. Если же мы подключили начало и конец двух обмоток правильно, то, как говорит инструкция, на вольтметре появится напряжение от 10 до 60В (данное значение является весьма условным и зависит от конструкции электродвигателя).
- Подобный опыт повторяем еще дважды, пока точно не определим начало и конец каждой из обмоток. Для этого обязательно подписывайте каждый полученный результат, дабы не запутаться.
Выбор схемы подключения электродвигателя
Практически любой асинхронный электродвигатель имеет два варианта подключения – это звезда или треугольник. В первом случае обмотки подключаются на фазное напряжение, во втором на линейное напряжение.
Электродвигатель асинхронный трехфазный и подключение звезда–треугольник зависит от особенностей обмотки. Обычно оно указано на бирке двигателя.
Номинальные параметры на бирке электродвигателя
- Прежде всего, давайте разберемся, в чем отличие этих двух вариантов. Наиболее распространенным является соединение «звезда». Оно предполагает соединение между собой всех трех концов обмоток, а напряжение подается на начала обмоток.
- При соединении «треугольник» начало каждой обмотки соединятся с концом предыдущей обмотки. В результате каждая обмотка у нас получается стороной равностороннего треугольника – откуда и пошло название.
Разница между схемами соединения «звезда» и «треугольник»
- Отличие этих двух вариантов соединения состоит в мощности двигателя и условий пуска. При соединении «треугольником» двигатель способен развивать большую мощность на валу. В то же время момент пуска характеризуется большой просадкой напряжения и большими пусковыми токами.
- В бытовых условиях выбор способа подключения обычно зависит от имеющегося класса напряжения. Исходя из этого параметра и номинальных параметров, указанных на табличке двигателя, выбирают способ подключения к сети.
Подключение асинхронного электродвигателя
Электродвигатель асинхронный трехфазный и схема подключения зависят от ваших потребностей. Наиболее распространенным вариантом является схема прямого включения, для двигателей, подключенных схемой «треугольника», возможна схема включения на «звезде» с переходом на «треугольник», при необходимости возможен вариант реверсивного включения.
В нашей статье мы рассмотрим наиболее популярные схемы прямого включения и прямого включения с возможностью реверса.
Схема прямого включения асинхронного электродвигателя
В предыдущих главах мы подключили обмотки двигателя, и вот теперь пришло время включения его в сеть. Двигатели должны включаться в сеть при помощи магнитного пускателя, который обеспечивает надежное и одновременное включение всех трех фаз электродвигателя.
Пускатель в свою очередь управляется кнопочным постом – те самые кнопки «Пуск» и «Стоп» в одном корпусе.
 Трехполюсный автоматический выключатель | Но прежде чем приступать непосредственно к подключению, давайте разберем, какое электрооборудование нам для этого необходимо. Прежде всего, это автоматический выключатель, номинальный ток которого соответствует, либо немного выше номинального тока электродвигателя. |
 Номинальные параметры пускателей | Следующим коммутационным аппаратом является уже упоминавшийся нами пускатель. В зависимости он номинального тока пускатели разделяются на изделия 1, 2 и т. д. до 8-ой величины. Для нас важно, чтобы номинальный ток пускателя был не меньше, чем номинальный ток электродвигателя. |
 Кнопочный пост на две кнопки | Пускатель управляется при помощи кнопочного поста. Он может быть двух видов. С кнопками «Пуск» и «Стоп» и с кнопками «Вперед», «Стоп» и «Назад». Если у нас не используется реверс, то нам необходим кнопочный пост на две кнопки и наоборот. |
 Таблица выбора сечения провода | Кроме указанных аппаратов нам потребуется кабель соответствующего сечения. Так же желательно, но не обязательно, установка амперметра хотя бы на одну фазу, для контроля тока двигателя. |
Обратите внимание! Вместо автомата вполне возможно применение предохранителей. Только их номинальный ток должен соответствовать номинальному току двигателя. А также должен учитывать пусковой ток, который у разных типов двигателей колеблется от 6 до 10 крат от номинального.
- Теперь приступаем непосредственно к подключению. Его условно можно разделить на два этапа. Первый это подключение силовой части, и второй — подключение вторичных цепей. Силовые цепи – это цепи, которые обеспечивают связь двигателя с источником электрической энергии. Вторичные цепи необходимы для удобства управления двигателем.
- Для подключения силовых цепей нам достаточно подключить вывода двигателя с первыми выводами пускателя, выводы пускателя с выводами автоматического выключателя, а сам автомат с источником электрической энергии.
Обратите внимание! Подключение фазных выводов к контактам пускателя и автомата не имеют значения. Если после первого пуска мы определим, что вращение неправильное, мы сможем легко его изменить. Цепь заземления двигателя подключается помимо всех коммутационных аппаратов.
Схема подключения первичных и вторичных цепей схемы включения электродвигателя
Теперь рассмотрим более сложную схему вторичных цепей. Для этого нам, прежде всего, как на видео, следует определиться с номинальными параметрами катушки пускателя. Она может быть на напряжение 220В или 380В.
- Так же следует разобраться с таким элементом, как блок-контакты пускателя. Данный элемент имеется практически на всех типах пускателей, а в некоторых случаях он может приобретаться отдельно с последующим монтажом на корпус пускателя.
Расположение элементов пускателя
- Эти блок-контакты содержат набор контактов – нормально закрытых и нормально открытых. Сразу предупредим – не пугайтесь в этом нет нечего сложного. Нормально закрытым называется контакт, который при отключенном положении пускателя – замкнут. Соответственно нормально открытый контакт в этот момент разомкнут.
- При включении пускателя нормально закрытые контакты размыкаются, а нормально открытые контакты замыкаются. Если мы говорим за электродвигатель трехфазный асинхронный и подключение его к электрической сети, то нам необходим нормально открытый контакт.
Нормально закрытые и нормально открытые контакты
- Такие контакты есть и на кнопочном посту. Кнопка «Стоп» имеет нормально закрытый контакт, а кнопка «Пуск» нормально открытый. Сначала подключаем кнопку «Стоп».
- Для этого соединяем один провод с контактами пускателя между автоматическим выключателем и пускателем. Его подключаем к одному из контактов кнопки «Стоп». От второго контакта кнопки должно отходить сразу два провода. Один идет к контакту кнопки «Пуск», второй к блок-контактам пускателя.
Подключение кнопки «Пуск» и «Стоп»
- От кнопки «Пуск» прокладываем провод к катушке пускателя, туда же подключаем провод от блок-контактов пускателя. Второй конец катушки пускателя подключаем либо ко второму фазному проводу на силовых контактах пускателя, при использовании катушки на 380В, либо он подключается к нулевому проводу, при использовании катушки на 220В.
- Все, наша схема прямого включения асинхронного двигателя готова к использованию. После первого включения проверяем направление вращения двигателя и если вращение неправильное, то просто меняем местами два силовых провода на выводах пускателя.
Схема реверсивного включения электродвигателя
Распространенным вариантом подключения асинхронного электродвигателя является вариант с использованием реверса. Такой режим может потребоваться в случаях, когда необходимо изменять направление вращения двигателя в процессе эксплуатации.
- Для создания такой схемы нам потребуются два пускателя из-за чего цена такого подключения несколько возрастает. Один будет включать двигатель в работу в одну сторону, а второй в другую. Тут очень важным моментом является недопустимость одновременного включения обоих пускателей. Поэтому нам необходимо во вторичной схеме предусмотреть блокировку от таких включений.
- Но сначала давайте подключим силовую часть. Для этого, как и приведенном выше варианте, подключаем от автомата пускатель, а от пускателя — двигатель.
- Единственным отличием будет подключение еще одного пускателя. Его подключаем к вводам первого пускателя. При этом важным моментом будет поменять местами две фазы, как на фото.
Схема реверсивного подключения электродвигателя с катушкой пускателя на 220В
- Вывода второго пускателя просто подключаем к выводам первого. Причем здесь уже ничего не меняем местами.
- Ну, а теперь, переходим к подключению вторичной схемы. Начинается все опять с кнопки «Стоп». Ее подключаем к одному из приходящих контактов пускателя – неважно первого или второго. От кнопки «Стоп» у нас вновь идут два провода. Но теперь один к контакту 1 кнопки «Вперед», а второй к контакту 1 кнопки «Назад».
Схема реверсивного подключения электродвигателя с катушкой пускателя на 220В
- Дальнейшее подключение приводим по кнопке «Вперед» — по кнопке «Назад» оно идентично. К контакту 1 кнопки «Вперед» подключаем контакт нормально открытого контакта блок-контактов пускателя. Каламбур, но точнее не скажешь. К контакту 2 кнопки «Вперед» подключаем провод от второго контакта блок-контактов пускателя.
- Туда же подключаем провод, который пойдет к нормально закрытому контакту блок-контактов пускателя номер два. А уже от этого блок-контакта он подключается к катушке пускателя номер 1. Второй конец катушки подключается к фазному или нулевому проводу в зависимости от класса напряжения.
- Подключение катушки второго пускателя производится идентично, только ее мы подводим к блок-контактам первого пускателя. Именно это обеспечивает блокировку от включения одного пускателя, при подтянутом положении второго.
Вывод
Способы подключения асинхронного трехфазного электродвигателя зависят от типа двигателя, схемы его соединения и задач, которые стоят перед нами. Мы привели лишь самые распространенные схемы подключения, но существуют и еще более сложные варианты. Особенно это касается асинхронных машин с фазным ротором, которые имеют функцию торможения.
90000 3 Phase Induction Motor Speed Controller Circuit 90001 90002 In this post we discuss the making of a simple 3 phase induction motor speed controller circuit, which can be also applied for a single phase induction motor or literally for any type of AC motor. 90003 90002 When it comes to controlling the speed of induction motors, normally matrix converters are employed, involving many complex stages such as LC filters, bi-directional arrays of switches (using IGBTs) etc. 90003 90002 All these are employed for ultimately achieving a chopped AC signal whose duty cycle could be adjusted using a complex microcontroller circuit, finally providing the required motor speed control.90003 90002 However we can experiment and try to accomplish a 3-phase induction motor speed control through a much simpler concept using the advanced zero crossing detector opto coupler ICs, a power triac and a PWM circuit. 90003 90010 Using Zero Crossing Detector Opto Coupler 90011 90002 Thanks to the MOC series of optocouplers which has made triac control circuits extremely safe and easy to configure, and allow a hassle free PWM integration for the intended controls. 90003 90002 In one of my earlier posts I discussed a simple PWM soft start motor controller circuit which implemented the MOC3063 IC for providing an effective soft start on the connected motor.90003 90002 Here too we use an identical method for enforcing the proposed 3 phase induction motor speed controller circuit, the following image shows how this can be done: 90003 90002 In the figure we can see three identical MOC opto coupler stages configured in their standard triac regulator mode, and the input side integrated with a simple IC 555 PWM circuit. 90003 90002 The 3 MOC circuits are configured for handling the 3 phase AC input and delivering the same to the attached induction motor.90003 90002 The PWM input at the isolated LED control side of the opto determines the chopping ratio of the 3 phase AC input which is being processed by the MOC ICS. 90003 90024 Using IC 555 PWM Controller (Zero Voltage Switching) 90025 90002 That implies, by adjusting the PWM pot associated with the 555 IC one can effectively control the speed of the induction motor. 90003 90002 Output at its pin # 3 comes with a varying duty cycle which in turn switches the output triacs accordingly, resulting in either increasing the AC RMS value or decreasing the same.90003 90002 Increasing the RMS through wider PWMs enables acquiring a higher speed on the motor, while decreasing the AC RMS through narrower PWMs produces an opposite effect, that is it causes the motor to proportionately slow down. 90003 90002 The above features are implemented with a lot of precision and safety since the ICs are assigned with many internal sophisticated features, specifically intended for driving triacs and heavy inductive loads such as inductions motors, solenoids, valves, contactors, solid state relays etc.90003 90002 The IC also ensures a perfectly isolated operation for the DC stage which allows the user to make the adjustments without the fear of an electric shock. 90003 90002 The principle can be also efficiently used for controlling single phase motor speed, by employing a single MOC IC instead of 3. 90003 90002 The design is actually based on time proportional triac drive theory. The upper IC555 PWM circuit may be adjusted to produce a 50% duty cycle at much higher frequency, while the lower PWM circuit may be used for implementing the speed control operation of the induction motor through the adjustments of the associated pot.90003 90002 This 555 IC is recommended to have relatively lower frequency than the upper IC 555 circuit. This may be done by increasing the pin # 6/2 capacitor to around 100nF. 90003 NOTE: ADDING SUITABLE INDUCTORS IN SERIES WITH THE PHASE WIRES CAN DRASTICALLY IMPROVE THE SPEED CONTROL PERFORMANCE OF THE SYSTEM. 90002 Datasheet for MOC3061 90003 90002 90045 Assumed Waveform and Phase Control using the above Concept: 90046 90003 90002 The above explained method of controlling a 3-phase induction motor is actually quite crude since it has 90045 no V / Hz control 90046.90003 90002 90045 It simply employs switching the mains ON / OFF at different rates to produce an average power to the motor and control the speed by altering this average AC to the motor. 90046 90003 90002 Imagine if you switch the motor ON / OFF manually 40 times or 50 times per minute. That would result in your motor slowing down to some relative average value, yet moving continuously. The above principle works in the same way. 90003 90002 A more technical approach is to design a circuit which ensures a proper control of the V / Hz ratio and automatically adjusts the same depending on the speed of the slip or any voltage fluctuations.90003 90002 For this we basically employ the following stages: 90003 90062 90063 H-Bridge or Full Bridge IGBT driver Circuit 90064 90063 3-Phase Generator Stage for Feeding the Full Bridge Circuit 90064 90063 V / Hz PWM Processor 90064 90069 90024 Using a Full Bridge IGBT control Circuit 90025 90002 If the setting up procedures of the above triac based design look daunting to you, the following full-bridge PWM based induction motor speed control could be tried: 90003 90002 The circuit shown in the above figure utilizes a single chip full -bridge driver IC IRS2330 (latest version is 6EDL04I06NT) which has all the features in-built in order to satisfy a safe and a perfect 3 phase motor operation.90003 90002 The IC only needs a synchronized 3 phase logic input across its HIN / LIN pinouts for generating the required 3 phase oscillating output, which finally is used for operating the full bridge IGBT network and the connected 3 phase motor. 90003 90002 The 90045 speed control PWM injection 90046 is implemented through 3 separate half bridge NPN / PNP drivers stages, controlled with a SPWM feed from an IC 555 PWM generator as seen in our previous designs. This PWM level may be ultimately used for controlling the speed of the induction motor.90003 90002 90045 Before we learn the actual speed control method for the induction motor, let’s first understand how the automatic V / Hz control can be achieved using a few IC 555 circuits, as discussed below 90046 90003 90024 The Automatic V / Hz PWM Processor Circuit (Closed Loop) 90025 90002 In the above sections we learned the designs which will help the induction motor to move at the rate which is specified by the manufacturer, but it will not adjust according to a constant V / Hz ratio unless the following PWM processor is integrated with the H-Bridge PWM input feed.90003 90002 The above circuit is a simple PWM generator using a couple of IC 555. The IC1 generates the PWM frequency which is converted into triangle waves at pin # 6 of IC2 with the help of R4 / C3. 90003 90002 These triangle waves are compared with the sinewave ripple at pin # 5 of IC2. These sample ripples are acquired by rectifying the 3 phase AC mains into a 12V AC ripple and is fed to pin # 5 of the IC2 for the required processing. 90003 90002 By comparing the two waveform, an appropriately dimensioned SPWM is generated at pin # 3 of IC2, which becomes the driving PWM for the H-bridge network.90003 90024 How the V / Hz Circuit Works 90025 90002 When power is switched ON the capacitor at pin # 5 begins by rendering a zero voltage at pin # 5 which causes the lowest SPWM value to the H-bridge circuit, which in turn enables the induction motor to start with a slow gradual soft start. 90003 90002 As this capacitor charges, the potential at pin # 5 rises which proportionately raises the SPWM and enables the motor to gain speed gradually. 90003 90002 We can also see a tachometer feedback circuit which is also integrated with pin # 5 of the IC2.90003 90002 This tachometer monitors the rotor speed or the slip speed and generates additional voltage at pin # 5 of IC2. 90003 90002 Now as the motor speed increases the slip speed tries to synchronize with the stator frequency and in the process it begins gaining speed. 90003 90002 This increase in the induction slip increases the tachometer voltage proportionately which in turn causes IC2 to increase the SPWM output and this in turn further increases the motor speed. 90003 90002 The above adjustment tries to maintain the V / Hz ratio to a fairly constant level until finally when the SPWM from IC2 is unable to increase any further.90003 90002 At this point the slip speed and the stator speed acquire a steady-state and this is maintained until the input voltage or the slip speed (due to load) are not altered. In case these are altered the V / Hz processor circuit again comes into action and begins adjusting the ratio for maintaining the optimal response of the induction motor speed. 90003 90024 The tachometer 90025 90002 The Tachometer circuit can be also cheaply built using the following simple circuit and integrated with the above explained circuit stages: 90003 90024 How to Implement the Speed Control 90025 90002 In the above paragraphs we understood the automatic regulation process that can eb achieved by integrating a tachometer feedback to a auto regulating SPWM controller circuit.90003 90002 Now let’s learn how the speed of an induction motor can be controlled by varying the frequency, which will ultimately force the SPWM to drop and maintain the correct V / Hz ratio. 90003 90002 The following diagram explains the speed control stage: 90003 90002 Here we can see a 3-phase generator circuit using IC 4035 whose phase shift frequency can be varied by varying the clock input at its pin # 6. 90003 90002 The 3 phase signals are applied across the 4049 IC gates for producing the required HIN, LIN feeds for the full -bridge driver network.90003 90002 This implies that by suitably varying the clock frequency of IC 4035, we can effectively change the operating 3-phase frequency of the induction motor. 90003 90002 This is implemented through a simple IC 555 astable circuit which feeds an adjustable frequency at pin # 6 of IC 4035, and allows the frequency to be adjusted through the attached 100K pot. The capacitor C needs to be calculated such that the adjustable frequency range comes within the correct specification of the connected induction motor.90003 90002 When the frequency pot is varied, the effective frequency of the induction motor also changes, which correspondingly changes the speed of the motor. 90003 90002 For example when the frequency is reduced, causes the motor speed to reduce, which in turn causes the tachometer output to reduce the voltage proportionately. 90003 90002 This proportionate reduction in the tachometer output forces the SPWM to narrow down and thereby pulls down the voltage output to the motor proportionately.90003 90002 This action in turn ensures that the V / Hz ratio is maintained while controlling 90003.90000 3 Phase AC Motor Controller 90001 90002 90003 90004 90002 This project made using MC3PHAC from NXP Semiconductor. The project generates 6 PWM signals for 3 Phase AC Motor controller. It’s very easy to make professional VFD combining with Intelligent Power Module (IPM) or 3 Phase IGBT / MOSFET with Gate driver. The board provides 6 PWM signals for the IPM or IGBT Inverter and also brake signal. Also this board works in stand-alone mode and does not require any software programming / coding.90004 90002 The MC3PHAC is a high-performance monolithic intelligent motor controller designed specifically to meet the requirements for low-cost, variable-speed, 3-phase ac motor control systems. The device is adaptable and configurable, based on its environment. It contains all of the active functions required to implement the control portion of an open loop, 3-phase ac motor drive. One of the unique aspects of this board is that although it is adaptable and configurable based on its environment, it does not require any software development.This makes the MC3PHAC a perfect fit for customer applications requiring ac motor control but with limited or no software resources available. 90004 90002 Included in the MC3PHAC are protective features consisting of dc bus voltage monitoring and a system fault input that will immediately disable the PWM module upon detection of a system fault. 90004 90002 All outputs are TTL signals, Input supply 5-15V DC, DC Bus voltage should be between 1.75V-4.75V, Dip switch provided to set the motor frequency 60 or 50 Hz, jumpers also helps to set the polarity of the output PWM Active Low or Active High and this helps to use this board with any kind of IPM modules since output can be set active low or high.Potentiometer PR2 helps to adjust motor speed. Refer to datasheet of the IC to change base frequency, PWM Dead Time, other possible parameters. 90004 90002 90014 Speed Control — 90015 the synchronous motor frequency can be specified in real time to be any value from 1 Hz to 128 Hz by adjusting the PR2 potentiometer. The scaling factor is 25.6 Hz per volt. The SPEED pin is processed by a 24-bit digital filter to enhance the speed stability in noisy environments. 90004 90002 90014 Acceleration Control 90015 — Motor acceleration can be specified in real time to be in the range from 0.5 Hz / second, ranging to 128 Hz / second, by adjusting the PR1 potentiometer. The scaling factor is 25.6 Hz / second per volt. 90004 90002 90014 Fault Protection 90015: The MC3PHAC supports an elaborate range of fault protection and prevention features. If a fault does occur, the MC3PHAC immediately disables the PWMs and waits until the fault condition is cleared before starting a timer to re-enable the PWMs. Refer to the graph in Figure 10 for the resistance value versus retry time from data sheet of the IC.Figure 10 assumes a 6.8 kΩ pull up resistor. In standalone mode, this timeout interval is specified during the initialization phase by supplying a voltage to the MUX_IN pin while the RETRY_TxD pin is being driven low. In this way, the retry time can be specified from 1 to 60 seconds, with a scaling factor of 12 seconds per volt 90004 90002 90014 External Fault Monitoring 90015: The FAULTIN pin accepts a digital signal that indicates a fault has been detected via external monitoring circuitry.A high level on this input results in the PWMs being immediately disabled. Typical fault conditions might be a dc bus over voltage, bus over current, or over temperature. Once this input returns to a logic low level, the fault retry timer begins running, and PWMs are re-enabled after the programmed timeout value is reached. FLTIN input pin 9 of the connecter CN3 should be high to bring the fault pin low for normal operation. 90004 90002 90014 Bus Voltage Integrity Monitoring (Input Pin 10 of the CN3) 90015 The DC_BUS pin is monitored at a 5.3 kHz frequency (4.0 kHz when the PWM frequency is set to 15.9 kHz), and any voltage reading outside of an acceptable window constitutes a fault condition. In standalone mode, the window thresholds are fixed at 4.47 volts (128 percent of nominal), and 1.75 volts (50 percent of nominal), where nominal is defined to be 3.5 volts. Once the DC_BUS signal level returns to a value within the acceptable window, the fault retry timer begins running, and PWMs are re enabled after the programmed timeout value is reached.During power-up, it is possible that VDD could reach operating voltage before the dc bus capacitor charges up to its nominal value. When the dc bus integrity is checked, an under voltage would be detected and treated as a fault, with its associated timeout period. To prevent this, the MC3PHAC monitors the dc bus voltage during power-up in standalone mode, and waits until it is higher than the under voltage threshold before continuing. During this time, all MC3PHAC functions are suspended. Once this threshold is reached, the MC3PHAC will continue normally, with any further under voltage conditions treated as a fault.90004 90002 90014 Note: 90015 If dc bus voltage monitoring is not desired, a voltage of 3.5 volts ± 5 percent should be supplied to the DC_BUS pin. To do this Use following components, R2 Should be 3.3Kohms, R4 4K7 Ohms, C6 0.1uF and close jumper between pin1 and pin 2. 90004 90002 90014 Regeneration Control 90015 — Regeneration is a process by which stored mechanical energy in the motor and load is transferred back into the drive electronics, usually as a result of an aggressive deceleration operation.In special cases where this process occurs frequently (for example, elevator motor control systems), it is economical to incorporate special features in the motor drive to allow this energy to be supplied back to the ac mains. However, for most low cost ac drives, this energy is stored in the dc bus capacitor by increasing its voltage. If this process is left unchecked, the dc bus voltage can rise to dangerous levels, which can destroy the bus capacitor or the transistors in the power inverter. The MC3PHAC incorporates two techniques to deal with regeneration before it becomes a problem.90004 90002 90014 Resistive Braking: 90015 The DC_BUS pin is monitored at a 5.3 kHz frequency (4.0 kHz when the PWM frequency is set to 15.9 kHz), and when the voltage reaches a certain threshold, the RBRAKE pin is driven high. This signal can be used to control a resistive brake placed across the dc bus capacitor, such that mechanical energy from the motor will be dissipated as heat in the resistor versus being stored as voltage on the capacitor. In standalone mode, the DC_BUS threshold required to assert the RBRAKE signal is fixed at 3.85 volts (110 percent of nominal) where nominal is defined to be 3.5 volts. 90004 90002 90014 Selectable PWM Frequency: The 90015 MC3PHAC accommodates four discrete PWM frequencies and can be changed dynamically while the motor is running. This resistor can be a potentiometer or a fixed resistor in the range shown in Table In standalone mode, the PWM frequency is specified by applying a voltage to the MUX_IN pin while the PWM FREQ_RxD pin is being driven low. Table 4 from data sheet shows the required voltage levels on the MUX_IN pin and the associated PWM frequency for each voltage range.90004 90049 90050 90014 PR1: 90015 Potentiometer to set the Acceleration 90053 90050 90014 PR2: 90015 Potentiometer for speed adjust 90053 90050 90014 SW1: 90015 DIPX4 Switch to set the Frequency 60Hz / 50Hz and Also Active low / Active High Output 90053 90050 90014 SW2: 90015 Reset Switch 90053 90050 90014 SW3: 90015 Start / Stop Motor 90053 90050 90014 SW4: 90015 Direction Change CW / CCW of the Motor 90053 90050 90014 CN1: 90015 DC Supply Input 7-15V DC 90053 90050 90014 CN2: 90015 Bus Voltage Feed from IPM / IGBT Module for Over / Under Voltage Protection 90053 90050 90014 CN3: 90015 Interface between IPM Module / IGBT Board Provides 6PWM Out, Brake out and Fault In 90053 90050 PCB has prototype area that can be used for development.90053 90088 90089 Features 90090 90049 90050 Supply 7-15V DC 90053 90050 Potentiometer provided to control the Motor Speed 90053 90050 Default PWM Frequency 10.582 KHz, Can be Adjust between (5.291 kHz — 164 kHz) 90053 90050 Potentiometer For Acceleration Adjust 90053 90050 Slide Switch for Direction Control 90053 90050 Slide Switch for Start / Stop 90053 90050 6 PWM Signals Output 90053 90050 Default dead time 4.5uS 90053 90050 Fault Retry Time 32.8 Seconds 90053 90050 VBS Input (Bus Voltage Feedback) Under Voltage Control 90053 90050 Fault In (Over Current or Short Circuit Input) 90053 90050 Volts-per-Hertz speed control 90053 90050 Digital signal processing (DSP) filtering to enhance speed stability 90053 90050 32-bit calculations for high-precision operation 90053 90050 Internet enabled 90053 90050 No user software development required for operation 90053 90050 6-output pulse-width modulator (PWM) 90053 90050 3-phase waveform generation 90053 90050 4-channel analog-to-digital converter (ADC) 90053 90050 User configurable for standalone 90053 90050 Dynamic bus ripple cancellation 90053 90050 Selectable PWM polarity and frequency 90053 90050 Selectable 50/60 Hz base frequency 90053 90050 Phase-lock loop (PLL) based system oscillator 90053 90050 Low-power supply voltage detection circuit 90053 90050 Included in the MC3PHAC are protective features consisting of dc bus voltage monitoring and a system 90053 90050 Fault input that will immediately disable the PWM module upon detection of a system fault.90053 90088 90002 90014 Some target applications for the MC3PHAC include 90015 90004 90049 90050 Low horsepower HVAC motors 90053 90050 Home appliances 90053 90050 Commercial laundry and dishwashers 90053 90050 Process control 90053 90050 Pumps and fans 90053 90088 90089 Schematic 90090 90002 90166 90004 90089 Parts List 90090 90002 90171 90004 90089 Connections 90090 90002 90176 90004 90089 DIP Switch Settings 90090 90002 90181 90004 90089 Block Diagram 90090 90002 90186 90004 90089 Photos 90090 90002 90191 90004 90089 Video 90090 90002 90196 90197 90004 90089 MC3PHAC Datasheet 90090 MC3PHAC 90201 .90000 3-phase Induction Motors — AC Motor Control and Drives 90001 90002 A 3-phase induction motor uses current delivered in three phases in a sequence into the coils of a stator to create a rotating magnetic field. This induces an electric field in a coil or squirrel cage to drive a rotor. The difference in speed between rotor, the synchronous speed and the rotating magnetic field is called the slip. 90003 90002 We offer the entire range of power semiconductors and ICs including discrete IGBTs and power MOSFETs as well as power modules and intelligent power modules (IPM), high-voltage gate drivers and powerful STM32 microcontrollers needed to implement high-efficiency variable-frequency drive (VFD) motor control.90003 90002 To help reduce and simplify the design cycle, we offer a complete ecosystem of hardware, evaluation boards and reference designs, as well as firmware and software libraries. 90003 90008 Working principles of a 3-phase induction motor 90009 90002 In a 3-phase AC induction motor, there are 90011 three stator windings 90012, each usually in two halves, with the rotor winding short-circuited by end rings. As the current passes through the coils on opposite sides of the stator, a two-pole electromagnet is established, creating a two-pole motor.Applying a phase to each of the electromagnets in turn creates the rotating magnetic field that is strong enough to start moving the rotor. 90003 90002 More winding can create more poles in the motor, with more complex control required but more accuracy in positioning the rotor. A four-pole motor is regarded as optimum for the torque and responsiveness needed to for the motor drives of electric cars, for example. But higher pole counts are only possible with more sophisticated control schemes.90003 90002 90011 The typical drive has three half-bridges 90012, each delivering a sine-wave voltage to the stator. This uses power MOSFETs or IGBTs with high-voltage gate drivers, or power modules that combine the three half-bridges and related gate drives. These can use scalar algorithms that vary the voltage to determine the frequency of the phases, or volts / hertz. More sophisticated algorithms such as vector control or Field-Oriented Control (FOC) are used to control the frequency of multiple phases in high-end motors are now increasingly popular across the range of three-phase induction motors.90003 90002 Polyphase motors generally cover three-phase motors using multiple poles. 90003 90008 Self-starting and soft-start controllers 90009 90002 A 90011 soft-start controller 90012 is used in three-phase AC induction motors to reduce the load on the self-starting motor and the current surge of the motor during start-up. This 90011 reduces the mechanical stress 90012 on the motor and shaft, as well as the electrodynamic stresses on the attached power cables and electrical distribution network, 90011 extending the lifespan 90012 of the system.90003 90002 Induction motors can have inrush currents seven to ten times that of the operational current. Starting torques can be 3 times higher to overcome the starting conditions, causing mechanical stress on the components in the motor. So 90011 electronic soft starters 90012 use a control system to reduce the torque by temporarily reducing the voltage or current input until the induction motor reaches its synchronous speed. 90003 90002 A 90011 digital soft-starter controller 90012 continuously monitors the voltage during start-up, adjusting to the load of the motor to provide a smooth acceleration and the speed control.This is often done with connected 90003.90000 Difference Between Single Phase and Three Phase Induction Motor 90001 90002 The 90003 Single Phase 90004 and 90003 Three Phase Induction Motor 90004 is differentiated on the various factors in this article such as the Supply on which they operate, their starting torque, maintenance, features, the efficiency of the motor, their power factors and the example where the two motors are used. 90007 90002 Difference Between Single Phase and Three Phase Induction Motor are given below in tabulated form.90007 90010 90011 90012 90013 BASIS 90014 90013 SINGLE PHASE INDUCTION MOTOR 90014 90013 THREE PHASE INDUCTION MOTOR 90014 90019 90020 90021 90012 90023 Supply 90024 90023 Single Phase induction motor uses single phase supply, for its operation. 90024 90023 Three Phase induction motor uses three phase supply, for its operation. 90024 90019 90012 90023 Starting torque 90024 90023 The starting torque is low. 90024 90023 The starting torque is high. 90024 90019 90012 90023 Maintenance 90024 90023 They are easy to repair and maintain.90024 90023 Difficult to repair and maintain. 90024 90019 90012 90023 Features 90024 90023 Simple in construction, reliable and economical as compared to three phase induction motors. 90024 90023 Complex in construction and costly. 90024 90019 90012 90023 Efficiency 90024 90023 Efficiency is less 90024 90023 Efficiency is high 90024 90019 90012 90023 Power factor 90024 90023 Power factor is low 90024 90023 Power factor is high 90024 90019 90012 90023 Examples 90024 90023 They are mostly used in domestic appliances such as mixer grinder, fans, compressors etc 90024 90023 Three phase induction motors are mostly used in industries.90024 90019 90078 90079 90002 The Induction Motor is an asynchronous motor as they do not run at the synchronous speed. The Single Phase Induction motor work on the 1 phase supply power and is not self-starting. 90007 90002 The three phase induction motor works on the 3 phase power supply mains and is self-starting motor. 90007 90084 Difference Between Single Phase and Three Phase Induction Motor are as follows: — 90085 90086 90087 As the name itself shows, the Single Phase induction motor uses single phase supply, for its operation and 3 Phase induction motor uses three phase supply.90088 90087 The Starting Torque of Single Phase induction motor is low, whereas the starting torque of Three Phase Induction motor is high. 90088 90087 Single Phase motors are easy to repair and maintain, but the maintenance of three phase motors difficult. 90088 90087 Single Phase motors are simple in construction, reliable and economical as compared to three phase induction motors. 90088 90087 The efficiency of single phase motor is low, whereas the efficiency of three phase induction motors is high.90088 90087 The power factor of Single Phase Induction motor is low as compared to that of three-phase induction motor. 90088 90087 Single Phase motors are mostly used in domestic appliances such as mixer grinder, fans, compressors, etc. Three phase induction motors are mostly used in the industries. 90088 90101 .