Як підібрати конденсатор для трифазного двигуна в однофазної мережі

В роботі електриків поширеною завданням є підключення двигуна, розрахованого на три фази, в однофазну мережу. Виконати це, на перший погляд, непросте завдання без допомоги додаткових приладів складно. Пристроями, які дозволяють мотору з трьома фазами працювати в мережі 220 В, є різні фазосдвигающие елементи. З їх різноманіття найчастіше для цих цілей вибирають ємність. Правильно підібрати конденсатор для трифазного двигуна можна за допомогою схем і нескладних формул.

Особливості трифазного двигуна

Асинхронні електродвигуни з трьома обмотками на статорі переважають в різних галузях сільського господарства. Їх застосовують для приводу пристроїв вентиляції, прибирання гною, приготування кормів, подачі води. Популярність таких моторів обумовлена ​​низкою переваг:

• простота будови;
• надійність в роботі;
• при підключенні в нормальному режимі не використовуються дорогі і дефіцитні пристрої;
• кількість технічних обслуговувань невелика.

Підключити трифазний двигун на 220 можна намагатися, знаючи відмінності схем з'єднання обмоток. Кількість фаз, на яке розрахований двигун, можна визначити за кількістю затискачів в його клемної коробки: у трифазного в ній буде 6 висновків, а у однофазного два або чотири.

Обмотки мотора з трьома фазами з'єднуються за встановленою схемою, званої «зіркою» або «трикутником». Кожна з них має свої переваги і недоліки. При з'єднанні в зірку кінці обмоток з'єднані. У клемної коробки ця схема з'єднання буде відображена використанням двох перемичок між зажимами з позначеннями «С6», «С4», «С5». Якщо ж обмотки двигуна з'єднуються в трикутник, то до кожного кінця приєднується початок. У клемної коробки будуть використані три перемички, які будуть з'єднувати затискачі «С1» і «С6», «С2» і «С4», «С3» і «С5».

Необхідність фазосдвигающих елементів

При підключенні трифазного електродвигуна в мережу 220 В пусковий обертовий момент не виникає. Тому виникає потреба в підключенні пускових пристроїв. Вони створюють зрушення фаз, який дозволяє мотору запускатися і тривало працювати під навантаженням.

Як фазосдвигающих елементів можуть бути використані:

Через підключення трифазного двигуна через конденсатор вал починає обертатися при подачі напруги. Приєднання ємності гарантує мотору не тільки пуск, а й утримування навантаження тривалий час.

Схеми з використанням конденсаторів

Підключити трифазний електродвигун в мережу 220 В можна тільки після вивчення схеми з'єднання обмоток і призначення пристрою, який він буде приводити в дію.

Приєднання конденсатора до обмоток двигуна необхідно виконувати, дотримуючись деякі правила. Підключення трифазного двигуна до однофазної мережі проводиться з використанням однієї з двох стандартних схем: «зірка» або «трикутник».

У моторах середньої і високої потужності необхідно дві ємності – робоча і пускова. Робочий конденсатор Ср необхідний для виникнення кругового поля при номінальному режимі роботи. Пусковий конденсатор Сп потрібен для створення кругового поля при пуску з номінальним навантаженням на валу.

Порядок підключення при «зірці»:

• З'єднати в клемній коробці кінці обмоток в зірку (поставити перемички між клемами С6, С4, С5).
• Підключити ємність до початків двох будь-яких котушок (С1, С2 або С2, С3 або С3, С1).
• Напруга 220 В потрібно подати до початку вільної обмотки і тієї, що з'єднана з конденсатором. Так як полярності в змінному струмі не існує, на яку конкретно котушку двигуна подавати напругу, різниці немає.

Порядок підключення при схемі «трикутник»:

• З'єднати в коробці клем висновки котушок мотора, встановивши три перемички між зажимами С1 і С6, С2 і С4, С3 і С5.
• Приєднати конденсатори до початку і кінця однієї фази (С1, С4 або С2, С5 або С3, С6).
• Підвести нуль до клеми перемички, вільної від ємності, а фазу до будь-якого іншого затискача.

Для зміни напрямку обертання валу потрібно або напруга, або конденсатори приєднати до іншої фази двигуна.

Розрахунок необхідної ємності

Вибираючи конденсатор, необхідно попередити ситуацію, при якій фазний струм перевищить своє номінальне значення. Тому до підрахунками необхідно підійти дуже ретельно – неправильні результати можуть привести не тільки до поломки конденсатора, а й перегорання обмоток двигуна.

На практиці для пуску моторів невеликої потужності користуються спрощеним підбором виходячи з міркувань, що для кожних 100 Вт потужності двигуна необхідно 7 мкФ ємності при з'єднанні в трикутник. При підключенні обмотки в зірку це значення зменшується вдвічі. Якщо в однофазну мережу приєднують мотор на три фази з потужністю 1 квт, то необхідний конденсатор зарядом 70-72 мкФ при з'єднанні обмоток трикутником, і 36 мкФ в разі підключення зіркою.

Розрахунок необхідного значення ємності для роботи виконується за формулами.

При схемі з'єднання зіркою:

Якщо обмотки утворюють трикутник:

I – номінальний струм двигуна. Якщо з яких-небудь причин його значення невідомо, для розрахунку необхідно скористатися формулою:

При цьому U = 220 В при з'єднанні зіркою, U = 380В – трикутником.

Р – потужність, яка вимірюється в ватах.

При пуску двигуна із значним навантаженням на валу паралельно з робочою ємністю необхідно включити пускову.

Її значення розраховують за формулою:

Пускова ємність повинна перевищувати значення робочої в 2,5 – 3 рази.

Дуже важливим є правильний вибір значення напруги для конденсатора. Цей параметр, так само як і ємність, впливає на ціну і габарити приладу. Якщо напруга мережі більше номінального значення конденсатора, пусковий пристрій вийде з ладу.

Але і використовувати обладнання з підвищеним напругою також не варто. Адже це призведе до неефективного збільшення габаритів конденсаторної батареї.

Оптимальним є значення напруги конденсатора в 1,15 раз перевищує значення напруги мережі: Uk = 1,15 U с.

Дуже часто при включенні мотора з трьома обмотками в однофазну мережу використовуються конденсатори типу КДБ-МН або БГТ (термостійкі). Вони виконані з паперу. Металевий корпус повністю герметичний. Має прямокутний вид. Необхідно враховувати, що допустимі значення напруги і ємності, позначені на приладі, вказані для постійного струму. Тому при роботі на змінному струмі необхідно зменшувати показники напруги конденсатора в 2 рази.

Вибір схеми підключення

Обмотки одного і того ж двигуна можна з'єднати або зіркою, або трикутником. Вибирати схему з'єднання потрібно по навантаженню. Якщо трифазний мотор в однофазної мережі буде приводити в рух будь-якої малопотужний механізм, то можна вибрати схему з'єднання «зірка». При цьому робочий струм буде невеликий, але габарити і ціна конденсаторної батареї значно знизяться.

У разі великого навантаження при роботі або в момент пуску, обмотки двигуна обов'язково повинні бути включені за схемою «трикутник». Це забезпечить достатній струм для тривалої роботи. До недоліків слід віднести значну ціну і габарити конденсаторів.

Несправності при включенні

Якщо після приєднання конденсаторів і подачі напруги мотор гуде, але не запускається, причини можуть бути різноманітними:

• недостатня ємність конденсатора (амперметр зафіксує струм, що перевищує допустиме значення);
• ушкодження перемички або живильного проводу;
• неправильне з'єднання;
• подача напруги на невідповідну обмотку.

Гучний неприємний шум при включенні мотора і обертанні вала свідчить про перевищеній ємності конденсатора.

Працювати трифазний двигун в однофазної мережі буде непогано. Недоліком буде лише розвивається їм потужність – не 100%, а 60-80% номінальної. Якщо ємність використовується тільки для пуску, то корисна потужність двигуна не перевищить 60% його номінальної потужності.