Выбираем автоматический выключатель и пусковое устройство.
Прежде чем заняться подключением двигателя, давайте подберем пускорегулирующую аппаратуру. Современная промышленность выпускает огромное количество автоматов для защиты электродвигателя. Купив такой прибор, можно сразу отбросить вопросы по дальнейшему выбору.
Это интересно — «Способы крепления светильников».
Единственное, что придется сделать — рассчитать аппарат по номинальному току. Вычисляется по формуле: для трехфазной сети — I = Р/ Un*1 .73*n*cosф, и для однофазной — I = Р/ Un*cosф, где Р – мощность электромотора, Un – рабочее напряжение, n – его КПД (как правило, есть в паспорте на изделие, обычно 0,85), а cosф – коэффициент мощности (можно найти в паспорте, для электромоторов, обычно, он равен 0,85). Далее получив результат, умножаем его на температурный коэффициент (это примерно 1,2). Из этого следует, что если, к примеру, мы имеем двигатель 1кВт – то его номинальный ток получится 2,1А для 380в и 6,3А для 220в. Подбираем автоматические выключатели (АВ) с ближайшими параметрами на увеличение. Хорошо зарекомендовали себя автоматы защиты двигателя с встроенным тепловым реле производства Moeller, ABB, Schneider Electric. Но есть одно «НО», они достаточно дорогие.
Поэтому, исходя из финансовых вопросов, берем обычный модульный АВ с характеристикой «С». Однако, к нему еще необходимо тепловое реле (теплушка). Самым оптимальным вариантом будет выбор ПМЛ-1220. И наконец, давайте сами соберем это устройство, тем более, что в нем нет ничего сложного. Нам понадобится: кроме АВ, модульный или просто контактор с 4 нормально-разомкнутыми контактами. Теплушка и две кнопки без фиксации (по одной с нормально-разомкнутыми нормально-замкнутым контактами). Дальше делаем как представлено ниже.
Подключение коллекторного двигателя
Такие электродвигатели используются практически во всех бытовых электроприборах. Их можно встретить в стиральных машинках, кофемолках, мясорубках, шуруповертах, обогревателях и прочих приборах. Электродвигатели рассчитаны на сравнительно небольшое время работы, включаются они на несколько секунд или минут. Но зато моторы очень компактные, высокооборотные и мощные. А схема подключения электродвигателя очень простая.
Подключить такой электродвигатель к бытовой сети 220 В можно очень просто. Напряжение поступает от фазы к щетке, затем через обмотку ротора – к противоположной ламели. А вторая щетка снимает напряжение и передаёт его на обмотку статора. Она состоит из двух половин, соединенных последовательно. Второй вывод обмотки поступает на нулевой провод питания.
Трехфазный
Асинхронный двигатель переменного тока имеет очень простую конструкцию по сравнению с другими видами электрических машин. Он довольно надежен, чем и объясняется его популярность. К сети переменного напряжения трехфазные модели включаются звездой или треугольником. Такие электродвигатели также различаются значением рабочего напряжения: 220–380 в, 380–660 в, 127–220 в.
Как правило, такие электродвигатели применяются на производстве, так как трехфазное напряжение чаще всего используется именно там. И в некоторых случаях бывает, что вместо 380 в есть трехфазное 220. Как их включить в сеть, чтобы не спалить обмотки?
Однофазный
Теперь поговорим еще об одном виде асинхронных электродвигателей. Это однофазные конденсаторные машины переменного тока. У них две обмотки, из которых, после пуска, работает только одна из них. Такие двигатели имеют свои особенности. Рассмотрим их на примере модели АВЕ-071-4С.
По-другому они еще называются асинхронными двигателями с расщепленной фазой. У них на статоре намотана еще одна, вспомогательная обмотка, смещенная относительно основной. Пуск производится при помощи фазосдвигающего конденсатора.
Схема однофазного асинхронного двигателя
Из схемы видно, что электрические машины АВЕ отличаются от своих трехфазных собратьев, а также от коллекторных однофазных агрегатов.
Всегда внимательно читайте, что написано на бирке! То, что выведено три провода, абсолютно не значит, что это для подключения на 380 в. Просто спалите хорошую вещь!
Включение в работу
Первое, что нужно сделать, это определить, где середина катушек, то есть, место соединения. Если наш асинхронный аппарат в хорошем состоянии, то это сделать будет проще – по цвету проводов. Можно посмотреть на рисунок:
Если все так выведено, то проблем не будет. Но чаще всего приходится иметь дело с агрегатами, снятыми со стиральной машины неизвестно когда, и неизвестно кем. Здесь, конечно, будет сложнее.
Стоит попробовать вызвонить концы при помощи омметра. Максимальное сопротивление – это две катушки, соединенные последовательно. Помечаем их. Дальше, смотрим на значения, которые показывает прибор. Пусковая катушка имеет сопротивление больше, чем рабочая.
Теперь берем конденсатор. Вообще, на разных электрических машинах они разные, но для АВЕ это 6 мкФ, 400 вольт.
Если точно такого нет, можно взять с близкими параметрами, но с напряжением, не ниже 350 В!
Давайте обратим внимание: кнопка на рисунке служит для пуска асинхронного электродвигателя АВЕ, когда он уже включен в сеть 220! Другими словами, должно быть два выключателя: один общий, другой – пусковой, который, после его отпускания, отключался бы сам. Иначе спалите аппарат. Если нужен реверс, то он делается по такой схеме:
Если нужен реверс, то он делается по такой схеме:
Если все сделано правильно, тогда будет работать. Правда, есть одна загвоздка. В борно могут быть выведены не все концы. Тогда с реверсом будут сложности. Разве что разбирать и выводить их наружу самостоятельно.
Вот некоторые моменты, как подсоединять асинхронные электрические машины к сети 220 вольт. Схемы несложные, и при некоторых усилиях вполне возможно все это сделать собственными руками.
Внимание, только СЕГОДНЯ!
Чаще всего к нашим домам, участкам, гаражам подведена однофазная сеть 220 В. Потому оборудование и все самоделки делают так, чтобы они работали от этого источника питания. В данной статье рассмотрим, как правлильно сделать подключение однофазного двигателя.
Подключение трехфазного двигателя на 380 вольт
Здесь вообще нет ничего сложного. Есть три фазы, есть три вывода двигателя и рубильник
Нулевую точку (где соединяются три обмотки, началами или концами – как я уже говорил выше, абсолютно неважно, как мы назовём выводы обмоток) при схеме соединения обмоток звездой, подключать к нулевому проводу не надо. То есть, для включения трехфазного двигателя в трехфазную сеть 380 вольт (если двигатель 220/380) нужно соединить обмотки по схеме звезда, и подать на двигатель только три провода с тремя фазами
А если двигатель 380/660 вольт, то схема соединения обмоток будет треугольник, ну а там точно нулевой провод некуда подключать.
Смена направления вращения вала трехфазного двигателя
Независимо от того, будет это конденсаторная схема включения или полноценная трехфазная, для смены вращения вала нужно поменять местами две любые обмотки. Другими словами поменять местами два любых провода.
На чём хочется остановиться более подробно. Когда мы считали ёмкость рабочего конденсатора, то мы использовали номинальный ток двигателя. Проще говоря, такой ток в двигателе будет только тогда, когда он будет полностью нагружен. Чем меньше нагружен двигатель, тем меньше будет ток, поэтому ёмкость рабочего конденсатора, полученная по этой формуле будет МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНОЙ ёмкостью для данного двигателя. Чем плохо использовать максимальную емкость для недогруженного двигателя – это вызывает повышенный нагрев обмоток. В общем, чем-то приходится жертвовать: маленькая ёмкость не даёт двигателю набрать полную мощность, большая ёмкость при недогрузке вызывает повышенный нагрев. Обычно в этом случае я предлагаю такой выход – сделать рабочие конденсаторы из четырёх одинаковых конденсаторов с переключателем или набором переключателей (что будет доступнее). Допустим, мы посчитали ёмкость 40 мкФ. Значит, для работы нам надо использовать 4 конденсатора по 10 мкФ (или три конденсатора 10, 10 и 20 мкФ) и в зависимости от нагрузки использовать 10, 20, 30 или 40 мкФ.
Ещё один момент по пусковым конденсаторам. Конденсаторы для переменного напряжения стоят гораздо дороже конденсаторов для постоянного. Использовать конденсаторы для постоянного напряжения в сетях с переменным, крайне не рекомендуется по причине того, что конденсаторы взрываются. Однако, для двигателей существует специальная серия конденсаторов Starter, предназначенная именно для работы, как пусковые. Использовать конденсаторы серии Starter в качестве рабочих тоже запрещено.
И в завершение нужно отметить такой момент – добиваться идеальных значений нет смысла, поскольку это возможно только, если нагрузка будет стабильной, например, если двигатель будет использоваться в качестве вытяжки. Погрешность в 30-40% это нормально. Другими словами, конденсаторы надо подбирать так, чтобы был запас по мощности в 30-40%.
Устройство асинхронных движков
В асинхронном двигателе, как и везде, есть статор и ротор. Такой мотор может быть трех или однофазным. Ниже мы рассмотрим однофазную машину, так речь в этой статье именно о ней.
Асинхронные двигатели характерны низким уровнем шума, поэтому их ставят в те приборы, тихая работа которых очень важна. Примером может быть холодильник, кондиционер, сплит-система.
Однофазные двигатели можно поделить на еще два подвида: бифилярные (те, в которых есть пусковая обмотка) и конденсаторные. Их основная разница (мы это уже обсуждали) состоит в продолжительности работы вспомогательных обмоток. В первом случае обмотка выключается сразу после разгона двигателя. Происходит это с помощью специального центробежного выключателя
Важно выключать пусковую обмотку из-за того, что она снижает КПД машины после пуска и даже может привести к его поломке
Конденсаторные двигатели характерны тем, что пусковая обмотка в них работает даже после начала работы мотора. Обе они расположены перпендикулярно друг другу. Это и позволяет менять направление вращения ротора. Сам конденсатор, как правило, крепят к корпусу привода, что делает его легким для опознавания.
Точнее определить бифилярный или конденсаторный привод можно измерив сопротивление обмоток. Если показатель во вспомогательной обмотке меньше, чем в рабочей хотя бы в два раза – это, скорее всего, говорит о бифилярности машины, а также о том, что эта обмотка является пусковой. Из этого вывода понятно, что должно быть наличие центробежного выключателя или пускового реле.
Во втором типе однофазных приводов две обмотки всегда в работе, а значит, включаются они с помощью кнопки, тумблера или автомата.
Реверс однофазного асинхронного двигателя с конденсатором
Если мотор был запущен успешно, но вал начал вращаться не в ту сторону, в которую надо, направление его вращения можно изменить. Для этого нужно изменить обмотки пусковой обмотки. Сделать это можно с помощью двухпозиционного переключателя. На его центральный контакт нужно подключить конденсаторный вывод, а на два остальных выводы от фазы и «нуля».
Схемы подключения
Варианты подключения двигателя через конденсатор:
- схема подключения однофазного двигателя с использованием пускового конденсатора;
- подключение электродвигателя с использованием конденсатора в рабочем режиме;
- подключение однофазного электродвигателя с пусковым и рабочим конденсаторами.
Все эти схемы успешно применяются при эксплуатации асинхронных однофазных двигателей. В каждом случае есть свои достоинства и недостатки, рассмотрим каждый вариант более подробно.
Схема с пусковым конденсатором
Идея заключается в том, что конденсатор включается в цепь только при пуске, используется пусковая кнопка, которая размыкает контакты после раскрутки ротора, по инерции он начинает вращаться. Магнитное поле основной обмотки поддерживает вращение длительное время. В качестве кратковременного переключателя ставят кнопки с группой контактов или реле.
Схема подключения пускового конденсатора
Поскольку схема кратковременного подключения однофазного двигателя через конденсатор предусматривает кнопку на пружине, которая при отпускании размыкает контакты, это дает возможность экономить, провода пусковой обмотки делают тоньше. Чтобы исключить межвитковое короткое замыкание, используют термореле, которое при достижении критической температуры отключает дополнительную обмотку. В некоторых конструкциях ставят центробежный выключатель, который при достижении определенной скорости вращения размыкает контакты.
Соединения, центробежный выключатель на валу ротора
Схемы и конструкции регулировки скорости вращения и предотвращения перегрузок электродвигателя на автомате могут быть различны. Иногда центробежный выключатель устанавливается на валу ротора или на других элементах, вращающихся от него с прямым соединением, или через редуктор.
Некоторые элементы
Под действием центробежных сил груз оттягивает пружины с контактной пластиной, при достижении установленной скорости вращения замыкает контакты, переключатель реле обесточивает двигатель или подает сигнал на другой механизм управления.
Бывают варианты, когда тепловое реле и центробежный выключатель устанавливаются в одной конструкции. В этом случае тепловое реле отключает двигатель при воздействии критической температуры или усилиями раздвигающегося груза центробежного выключателя.
Варианты схемы подключения конденсаторов
В связи с особенностями характеристик асинхронного двигателя конденсатор в цепи дополнительной катушки искажает линии магнитного поля, от круглой формы до эллиптической, в результате этого потери мощности увеличиваются, снижается КПД. Пусковые характеристики остаются хорошие.
Схема с рабочим конденсатором
Отличие этой схемы в том, что конденсатор после пуска не отключается, и вторичная обмотка на протяжении всей работы импульсами своего магнитного поля раскручивает ротор. Мощность электродвигателя в этом случае значительно увеличивается, форму электромагнитного поля можно попытаться приблизить от эллиптической формы к круглой подбором емкости конденсатора. Но в этом случае момент пуска более продолжительный по времени, и пусковые токи больше. Сложность схемы заключается в том, что емкость конденсатора для выравнивания магнитного поля подбирается с учетом токовых нагрузок. Если они будут меняться, то и все параметры будут не постоянными, для стабильности формы линий магнитного поля можно установить несколько конденсаторов с различными емкостями. Если при изменении нагрузки включать соответствующую емкость, это улучшит рабочие характеристики, но существенно усложняет схему и процесс эксплуатации.
Комбинированная схема с двумя конденсаторами
Оптимальным вариантом для усреднения рабочих характеристик является схема с двумя конденсаторами — пусковым и рабочим.
Рабочий конденсатор подключен постоянно в цепи обмоток, пусковой через выключатель запуска замыкается кратковременно
Проверка работоспособности
Для того, что бы проверить правильность собранной схемы необходимо включить электродвигатель и дать ему поработать сначала одну минуту, а затем около 15. Если двигатель горячий, то причинами может быть:
- Изношенность, загрязненность или зажатость подшипников.
- Большая ёмкость конденсатора. отключите его и запустите двигатель рукой, если он перестанет греться- уменьшите емкость конденсаторов.
Произошла ошибка; возможно, лента недоступна. Повторите попытку позже.
Однофазный двигатель может быть коллекторным или с короткозамкнутым ротором. С коллекторным двигателем все достаточно просто: два выходящих из корпуса двигателя проводочка воткнули в розетку — подключение состоялось. С подключением однофазного двигателя с короткозамкнутым ротором придется повозиться. Все дело в определении выводов. Параллельно рабочей обмотке (РО) в однофазном двигателе подключается пусковая (ПО) для создания хоть какого-то вращающегося магнитного поля.Однофазный двигатель с четырьмя выводами имеет ПО постоянного подключения. Она действует в паре с основной, не отключаясь, только подключение делается через конденсатор для сдвига фазы (Рис.а). Схема подключения такого однофазного двигателя очень удобна, так как все проводочки легко доступны, их можно с помощью переключателя менять местами для выполнения реверса (Рис.а1). Определяются они без особого труда: вызвонить омметром и найти прозванивающиеся пары. Например, омметр определил замкнутую цепь первого вывода со вторым, а третьего — с четвертым. Значит, 1 и 2 — одна обмотка, 3 и 4 — другая. Четвертый провод соединяем со вторым (или первый с третьим, все равно) — это общий. Начало и конец не имеют значения. Далее все подключение по рисунку а или а1. Немного сложнее разобраться с двигателем с тремя выходящими жилами. В таких случаях ПО подключается кратковременно: двигатель раскрутился, и она отключается, иначе сгорит. Как происходит подобная коммутация? Для этого придумали пуско-защитное реле. Функция его заключается не только в подключении ПО, но и для создания ее оптимального времени отключения. Во время запуска через электромагнитную катушку проходит большой ток. В этот момент ее сердечник втягивается и воздействует на контакт, управляющий ПО (Рис, 1 и 2). После запуска ток падает, отпускается сердечник, пусковая цепь разрывается.При межвитковом замыкании в рабочей обмотке ток постоянно высокий, ПО остается в работе, двигатель задымился. Для защиты вмонтировано тепловое реле с биметаллической пластиной, отключающее Х3 от сети. Если двигатель в течение короткого времени то включится, то отключится, значит, срабатывает тепловая защита. Причина или в межвитковом замыкании, или в пониженном (повышенном) напряжении сети
Обратите внимание на странный, на первый взгляд, рисунок 3. Это крышка от пуско-защитного аппарата, на которой указана маркировка подключаемых к нему проводов и обозначена стрелка
С маркировкой все понятно — концы не перепутать при подключении. А вот стрелка указывает на положение релюшки в пространстве. она всегда должна быть обращена вверх. Будучи еще начинающим электриком, я ремонтировал стиральную машину. Перевернул ее вверх дном. Оказалось, всего-то надо ремень заменить. Заменил, попробовал включить — заработала… и задымилась, двигатель сгорел. Уже спустя некоторое время узнал, что на перевернутой релюшке контакт остается замкнутым, тогда как в нормальном положении под силой тяжести после отключения катушки он отпадает вниз. А у меня как раз в перевернутой машине оказался внизу. Просто надо было для пробного включения перевернуть аппарат, чтобы стрелка вновь показывала наверх. Как же выполняется подключение однофазного двигателя с неизвестными тремя проводами. Сопротивление ПО (Х1-Х3) в несколько раз больше сопротивления РО (Х2-Х3). Х3 выходит от места соединения ПО и РО (см. Рис. б). Сначала промаркируем жилы, чтоб не запутаться (те же Х1, Х2 и Х3). Замеряем сопротивление, например, между Х1 и Х2, получилось, скажем, 60 Ом. Замерили Х1-Х3 — 45 Ом. Между Х2 и Х3 — только 15. Все это записали. Смотрим самое большое (60) — общее всех обмоток. 15 — рабочая о бмотка, 45 — пусковая. Находим тот проводок, с которым остальные два показывают 15 и 45 Ом. Это будет наш Х3. Можно открыть крышку двигателя и визуально определить ПО: она намотана более тонким сечением. Вот, пожалуй, и все!
Почему при подключении звездой, ток не становится меньше (при неизменной нагрузке)
При соединении обмоток электродвигателя треугольником фазный ток в 1.73 раза меньше линейного.
Давайте приведу пример: На шильдике электродвигателя указан
ток 30А при соединении обмоток треугольником и напряжением 380 вольт. 30 ампер
— это линейный ток, значит, чтобы
получить фазный, нам надо 30/1.73. В итоге фазный ток равен 17,3 Ампера. Т.е.
номинальный ток для обмотки двигателя 17,3 Ампера.
А теперь мы переключим двигатель с треугольника на звезду, но нагрузка на валу двигателя остаётся таже самая.
При соединении электродвигателя звездой линейный ток будет
равен фазному. Напряжение на обмотке уменьшится в 1.73 раза. Следовательно на
обмотку будет подаваться уже не 380 вольт, а 220.
В результате по обмотке будет протекать не 17,3 А, а целых
30 Ампер. Почему?
Потому что ток будет компенсировать падение напряжения на обмотке, которое у нас упало в 1,73 раза. Значит ток вырастит в 1,73 раза. Двигатель греется и если отсутствует защита — сгорает. А двигатель стоит немалых денег, поэтому Вы должны знать как подключить асинхронный двигатель!
Еще один пример для понимания
Обратите внимание на следующий шильдик электродвигателя:
Электродвигатель треугольник/звезда: 220 вольт/380 вольт:
38,3/22,2 Ампера.
Соединяем двигатель треугольником и подаём напряжение 220 вольт. Ток (линейный) по шильдику равен 38,3 Ампер. Следовательно, фазный будет равен 38,3/1,73= 22,2 Ампер. Т.е мы определили, что фазный номинальный ток для обмотки = 22,2 Ампер. Поехали дальше…
А теперь соединяем обмотки электродвигателя звездой и подаём напряжение 380 Вольт. Ток будет равен 22,2 Ампер. В звезде линейный ток равен фазному току.
Вывод:
При треугольнике и питающем напряжении 220 вольт, фазный ток равен 22,2 Ампер.
При звезде и питающем напряжении 380 вольт, фазный ток равен 22,2 Ампер. Следовательно мощность у двигателя будет одинаковая при таких подключениях.
А, что если мы соединим этот двигатель звездой и подадим напряжение 220 вольт. На обмотку будет приходиться уже 127 Вольт. Поэтому ток будет компенсировать падение напряжение на обмотке в 1,73 раза и будет равен 38,3 Ампер. А обмотка у нас рассчитана на 22,2 Ампер. Двигатель сгорит.
Схема подключения двигателя через магнитный пускатель
Этой схеме подключения трехфазного двигателя надо уделить самое пристальное внимание. Она наиболее распространена во всем промышленном оборудовании, выпускавшемся примерно до 2000-х годов
А в новых китайских простеньких станках используется и по сей день.
Три фазы на двигатель идут в этой схеме не через автомат, а через пускатель. А включение/выключение пускателя осуществляется кнопками “Пуск” и “Стоп” , которые могут быть вынесены на пульт управления через 3 провода любой длины.
Здесь питание цепи управления поступает с фазы L1 (провод 1) через нормально замкнутую (НЗ) кнопку “Стоп” (провод 2).
Если теперь нажать на кнопку “Пуск”, то цепь питания катушки электромагнитного пускателя КМ замкнется (провод 3), его контакты замкнутся, и три фазы поступят на двигатель. Но в таких схемах кроме трёх “силовых” контактов у пускателя есть ещё один дополнительный контакт. Его называют “блокировочным” или “контактом самоподхвата”.
Когда электромагнитный пускатель включается нажатием кнопки SB1 “Пуск”, замыкается и контакт самоподхвата. А если он замкнулся, то даже если кнопка “Пуск” будет отжата, цепь питания катушки пускателя всё равно останется замкнутой. И двигатель продолжит работать, пока не будет нажата кнопка “Стоп”.
Поскольку тема с магнитными пускателями очень обширная, на Дзене она вынесена в отдельную статью . Там рассмотрено всё – подключение различных нагрузок, защита (тепловая и от кз), реверсивные схемы, управление от разных точек, и т.д. Рекомендую.
Дальнейшая коммутация: работаем с рабочим магнитным пускателем
Здесь же производим подключение питающих проводов – они идут от вводного автомата. При этом фазный провод подключается на контакт «L1» рабочего пускателя, а нулевой (нейтраль) на «L2». «L3» задействоваться не будет по причине отсутствия трёхфазной системы.
Подключение питающих проводов к магнитному пускателю
Сразу подключим одну из сторон катушки электромагнита, без которой невозможна работа пускателя
При выборе оборудования, следует обратить особое внимание на её рабочее напряжение. Оно может составлять 220 или 380 В
В последнем случае пускатель срабатывать не будет. Здесь подключение производится путём установки перемычки с контакта нулевого провода на клемму катушки.
Установка перемычки с клеммы подачи на катушку
