При подключении электродвигателя можно использовать однополюсный автоматический выключатель, но это не является строгим требованием. Можно подключить его непосредственно к электрической сети через стандартную розетку с использованием обычной штепсельной вилки или даже через стандартный выключатель освещения.
Как подобрать и подключить конденсатор для трехфазного двигателя
На электростанциях в основном генерируют трехфазный ток, поскольку используются генераторы с трехфазными обмотками, сдвинутыми по фазе на 120 градусов, которые создают три синусоидальных напряжения. Однако при распределении этого тока к потребителю может быть подведена всего одна фаза, к которой подключается все электрооборудование. Бывает необходимость подключить нестандартные устройства, например, подбирать конденсатор для трехфазного двигателя. Обычно, перед нами стоит задача рассчитать необходимую емкость данного элемента для обеспечения устойчивой работы самого агрегата.
Во всех квартирах и большинстве частных домов внутреннее энергоснабжение осуществляется через однофазные сети. В этих условиях иногда возникает необходимость подключать трехфазный двигатель к однофазной сети. Это вполне возможно с физической точки зрения, потому что отдельные фазы различаются только временным сдвигом.
Такой временной сдвиг легко обеспечить путем включения емкостных или индуктивных элементов в цепь. Эти элементы функционируют как фазосдвигающие устройства, когда используются для рабочих и пусковых конденсаторов.
Стоит отметить, что обмотка статора обладает индуктивностью, поэтому достаточно подключить внешне необходимый конденсатор определенной емкости. В то же время обмотки статора соединяются таким образом, что одна обмотка сдвигает фазу другой обмотки в одном направлении, а третья обмотка (с конденсатором) делает то же самое, но в противоположном. Это приводит к образованию трех необходимых фаз, которые получают от однофазного питающего провода.
Таким образом, трехфазный двигатель является нагрузкой только для одной из фаз подключенного питания. Это создает дисбаланс в потребляемой энергии, что негативно сказывается на общей работе сети. Поэтому рекомендуется использовать такой режим только на короткий срок для электродвигателей небольшой мощности. Подключение обмоток к однофазной сети может быть выполнено двумя способами: соединение в звезду или в треугольник.
Схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети
Если планируется включать трехфазный электродвигатель в однофазную сеть, рекомендуется отдать предпочтение соединению в виде треугольника. Эта информация обычно указана на информационной табличке, размещенной на корпусе двигателя. В некоторых случаях может быть указано обозначение Y, которое обозначает соединение в звезду. Рекомендуется переподключить обмотки по схеме треугольника, чтобы избежать серьезных потерь мощности.
Электродвигатель подключается к одной из фаз однофазной сети, а остальные две фазы создаются с использованием рабочей (Ср) и пусковой (Сп) конденсаторов. При запуске двигателя необходима значительная стартовая мощность, которая не может быть обеспечена одним только рабочим конденсатором. В этом случае на помощь приходит стартовый конденсатор, который подключается параллельно рабочему. Обычно, для двигателей небольшой мощности показатели этих конденсаторов равны. Специально выпускаемые стартовые конденсаторы маркируются как Starting.
Эти устройства активируются только в момент запуска, чтобы помочь разогнать двигатель до его рабочей мощности. В дальнейшем их можно отключить с помощью кнопочного или двойного переключателя.
Общие правила подключения электродвигателя через конденсатор.
Подключение трехфазного электродвигателя на 380В к однофазной сети на 220В осуществляется через конденсатор. Для этого подключения рекомендуется использовать бумажные (или пусковые) конденсаторы. ВАЖНО, чтобы номинальное напряжение конденсатора превышало напряжение сети не менее чем в два раза (рекомендуется, чтобы это напряжение было в два раза больше сетевого). Могут применяться конденсаторы различных марок, таких как: МБГО, МБГЧ, МБГП, МБГТ, МБГВ, КБГ, БГТ, ОМБГ, K42-4, К42-19 и другие. 
Как правильно подобрать конденсаторы
Существует теоретическая возможность расчета необходимой емкости через деление силы тока на напряжение, а затем умножение полученного результата на коэффициент. Для различных типов соединений обмоток коэффициенты составляют: звездой – 2800;
треугольником – 4800.
Однако этот метод имеет свои ограничения, так как не всегда на электродвигателе имеется информация с данными. Отсутствуют также точные сведения о коэффициенте мощности и мощности двигателя, а, следовательно, и о силе тока. При этом сила тока может подвергаться влиянию таких факторов, как колебания напряжения в сети и степень нагрузки на двигатель. 
Поэтому рекомендуется использовать упрощенный метод расчета емкости рабочих конденсаторов. Для этого можно учесть, что на каждые 100 ватт мощности требуются 7 микрофарад емкости. Проще использовать несколько параллельно соединенных конденсаторов с небольшими, желательно одинаковыми, значениями емкости, чем один большой. Просто суммируя емкость всех подключенных конденсаторов, можно удобно определить и подобрать необходимое значение. Для начала рекомендуется снизить общую емкость примерно на десять процентов. Если двигатель запускается без проблем и мощности достаточно для его работы, значит, расчет выполнен верно. Если же нет, то следует подключить дополнительные конденсаторы, пока двигатель не достигнет необходимого уровня мощности.
СПРАВКА. При подключении трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором к однофазной сети теряется не менее трети его мощности.
Важно помнить, что чрезмерность также может быть вредна, и при превышении оптимальной емкости рабочих конденсаторов двигатель может перегреваться. Это может привести к перегреву обмоток и поломке электродвигателя.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети с реверсом
При подключении электродвигателя через конденсатор очень важно точно определить его емкость. Чем ближе фактическое значение емкости конденсатора к расчетному, тем более оптимально происходит сдвиг вектора напряжения относительно вектора тока, что в свою очередь обеспечивает более высокие показатели момента на валу двигателя и его коэффициента полезного действия (КПД). Например: если расчетная емкость рабочего конденсатора составила 54 мкФ, но подходящий конденсатор найти не удается, наиболее разумным решением будет использование группы параллельно соединенных конденсаторов (конденсаторного блока). При параллельном соединении конденсаторов их емкость складывается, например, для достижения необходимых 54 мкФ можно использовать два параллельно соединенных конденсатора на 40 и 14 мкФ (40+14=54), либо подобрать любое другое количество конденсаторов, чья суммарная емкость будет равна нужному значению, например, 30, 20 и 4 мкФ:
Примечание: Все конденсаторы в группе должны быть одного типа, с одинаковым номинальным напряжением и частотой.
Основы выбора конденсатора
Перед тем как переходить к основам подбора и расчету пускового и рабочего конденсаторов для трехфазного электродвигателя, работающего от 220 В, важно разобраться в принципе действия конденсаторов. Конструкционно, они состоят из двух параллельных проводящих пластин, разделенных диэлектриком. В зависимости от конструктивных особенностей, их можно разделить на три основные категории:
- Полярные. Эти конденсаторы использует исключительно в цепях постоянного тока, так как при переменном токе их диэлектрический слой может разрушиться, что приводит к короткому замыканию.
- Неполярные. Эти элементы являются универсальными и могут использоваться в различных схемах.
- Электролитические. Они основаны на использовании оксидной пленки в качестве токопроводящих элементов и обладают лучшими характеристиками для низкочастотных моторов.
Несмотря на возможность использования специального калькулятора, я применил ее для расчета рабочего конденсатора электродвигателя 380 В, работающего в сети 220 В, следующую формулу:
Ераб – вычисленная емкость накопителя в мкФ.
К – поправочный коэффициент; для соединения «треугольником» равен 4800, а для «звезды» – 2800.
Ис – сила тока статора, которая указана на технической табличке агрегата или может быть измерена с помощью специального прибора.
Н – сетевое напряжение, в рассматриваемом примере равное 220 вольт.
Видеопример подбора необходимых конденсаторов для запуска трехфазного двигателя от сети 220 В:
Емкость пускового конденсатора должна превышать напряжение сети минимум на 1,5 раза, а его емкость – в 2-3 раза больше, чем у рабочего конденсатора.
Рекомендация! Если вам неизвестно, как правильно рассчитать емкость конденсатора, предлагаю простую эмпирическую зависимость: для трехфазного двигателя, работающего от сети 220 В, необходимо около 6-8 мкФ на каждые 100 кВт.
Советы по выбору
На рынке можно встретить три основных типа конденсаторов:
- Бумажные – МБГП, МБГО и КБП.
- Электролитические.
- Металлизированные – СВВ.
Бумажные конденсаторы достаточно распространены и имеют невысокую стоимость, однако у них большие размеры и недостаточная емкость. Электролитические конденсаторы могут потребовать внедрения дополнительных сопротивлений и диодных мостов, что усложняет конструкцию и снижает ее надежность. СВВ конденсаторы представляют собой оптимальный выбор, так как у них практически отсутствуют недостатки, присущие аналогам.
Видеопример подключения трехфазного мотора к однофазной сети:
Коротко о главном
Трехфазный электродвигатель состоит из статора и ротора, при этом три сегмента обмотки обеспечивают естественное вращение вала за счет сдвига фаз. Для его запуска от сети 220 В требуется использование контура, состоящего из рабочего и пускового конденсаторов.
Для правильного подбора рабочего и пускового конденсаторов, работающих от сети 220 В, используется специальная формула. Принципиально, на каждые 100 кВт мощности должно приходиться приблизительно 7 мкФ емкости накопителей.
Поделитесь своими мнениями в комментариях, как вы считаете: требуется ли использование пускового конденсатора для подключения трехфазного мотора мощностью до 0,5 кВт к сети на 220 вольт без нагрузки?
Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя?
Используются неполярные конденсаторы с напряжением не менее 400 В. Это могут быть современные модели или советские с марками МБГЧ, МБГО и им подобные.
Для расчета емкостей пускового и рабочего конденсаторов для асинхронного электродвигателя, пожалуйста, введите данные в форму ниже. Эти данные можно найти на шильдике электродвигателя. Якщо данные неизвестны, вы можете использовать средние значения, которые указаны по умолчанию, но указать мощность двигателя обязательно.
Реверс электродвигателя, подключенного к 220 Вольт через конденсатор.
Изображеия в предыдущих схемах показывают, что в любом типе соединения обмоток (звезда или треугольник) в клеммной коробке двигателя остаются три вывода, условно: первому выводу подключается ноль, второму — фаза, а на третий вывод подается фаза через конденсатор. Но как поступить, если при запуске двигатель вращается в неправильном направлении? Для изменения направления вращения двигателя, подключенного через конденсатор, просто переключите фазный провод с одного вывода на другой, оставив нулевой провод на прежнем месте. То есть, условно, оставьте ноль подключенным к первому выводу, фазу подайте на третий вывод, а на второй — через конденсатор.
Поскольку переключение выводов в клеммной коробке требует времени, для частого изменения направления вращения конденсаторного электродвигателя лучше использовать схему подключения через однополюсный пакетный переключатель на два направления:
При такой схеме, в положении выключателя 0 двигатель будет отключен, а при положениях 1 и 2 будет запускаться по часовой или против часовой стрелки.
Использование группы (блока) конденсаторов.
При подключении электродвигателя через конденсатор важно как можно точнее определить его емкость. Чем ближе фактическое значение емкости конденсатора будет согласно расчетному, тем оптимально будет сдвиг вектора напряжения относительно вектора тока, что даст высокие показатели момента на валу двигателя и его коэффициента полезного действия (КПД).
Например, если расчетная емкость рабочего конденсатора составила 54 мкФ, но невозможно найти конденсатор с необходимой емкостью, наиболее целесообразно будет использовать группу параллельно соединенных конденсаторов (конденсаторный блок). При таком соединении емкость конденсаторов складывается, и, чтобы получить нужные нам 54 мкФ, можно использовать два параллельно соединенных конденсатора: на 40 и 14 мкФ (40+14=54), или любое другое количество конденсаторов, чья суммарная емкость составит нужное значение, например 30, 20 и 4 мкФ:
Примечание: Все конденсаторы в группе должны быть одного типа и иметь одинаковое номинальное напряжение и частоту.
Более подробную информацию о схемах подключения конденсаторов и расчетах их характеристик можно найти в статье: Схемы соединения конденсаторов — расчет емкости.
Была ли Вам полезна данная статья? Или, возможно, у Вас остались вопросы? Не стесняйтесь оставлять комментарии!
Не нашли на сайте ответа на интересующий вас вопрос? Задайте его на форуме! Наши специалисты обязательно ответят вам.
