Как подключить трёхфазный электродвигатель к сети 220 В

Трёхфазный асинхронный двигатель можно подключить к однофазной сети 220 В через фазосдвигающий конденсатор. Для этого сначала проверяют напряжение на шильдике, доступность выводов обмоток и возможность соединения треугольником. Например, двигатель с маркировкой 220/380 В (Δ/Y) и шестью доступными выводами обычно соединяют треугольником для работы от 220 В через конденсатор. При таком питании пусковой момент и доступная мощность снижаются по сравнению со штатной трёхфазной сетью.

Данные двигателя и определение мощности

Асинхронные двигатели выпускают для разных напряжений трёхфазной сети, в том числе 220 и 380 В. Ниже в качестве примера есть две бирки, на которых изображено:

• тип двигателя
• род тока - переменный (трёх фазный)
• частота - (50Гц)
• мощность - (0,25kW)
• обороты в минуту - (1370 об/мин)
• возможность соединения обмоток – треугольник / звезда
• номинальное напряжение двигателя – 220В/380В
• номинальный ток двигателя - 2,0/1,16А

Заостряю внимание!
Указанная мощность на бирке электродвигателя – это номинальная механическая мощность на валу, а не потребляемая электрическая. Сейчас попробую объяснить на примере формулы активной мощности трёхфазного тока.

Р = 1,73 * 220 * 2,0 * 0,67 = 510 (Вт) для напряжения 220В
Р = 1,73 * 380 * 1,16 * 0,67 =510,9 (Вт) для напряжения 380В

Делаем вывод:
По результату расчёта видно, что потребляемая электрическая мощность больше механической мощности на валу: часть энергии теряется в обмотках, магнитопроводе и механических узлах. Но здесь расчёт даёт около 510 Вт при паспортных 250 Вт на валу. Это заметное расхождение, поэтому необходимо перепроверить паспортные токи, коэффициент мощности и КПД конкретного двигателя. Формула относится к штатному трёхфазному питанию, а не к однофазному подключению через конденсатор.

Соединение обмоток звездой и треугольником

На этой бирке видно, что обмотки электродвигателя можно соединить, как треугольником (220В), так звездой (380в). На клемме двигателя есть шесть выводов
(С1, С2, С3, С4, С5, С6).

А на этой бирке обмотки уже соединены внутри двигателя - звездой.
На клемме только три вывода (С1, С2, С3).

На рисунке изображена схема соединение обмоток асинхронного двигателя звездой. (380В/220В)

На схеме красными стрелками показано распределение напряжения. В трёхфазной сети с линейным напряжением 380 В при соединении звездой на каждую обмотку приходится приблизительно 220 В.

Из этого следует рекомендация, как приспособить трехфазный двигатель в однофазную сеть 220В. Необходимо посмотреть на бирке двигателя, на какое напряжение рассчитаны его обмотки, есть возможность соединения обмоток звездой и треугольником.

Если шильдик допускает соединение треугольником на 220 В и в клеммной коробке доступны все шесть выводов, для однофазного питания 220 В через конденсатор обычно выбирают треугольник. При этом номинальное напряжение каждой обмотки соответствует 220 В, но токи и мощность при однофазном питании всё равно отличаются от штатного трёхфазного режима.

На современных шильдиках напряжения обмоток часто указывают по сети 230/400 В: Δ230/Y400 В – аналог прежней маркировки 220/380 В, Δ400/Y690 В – аналог 380/660 В. Двигатель Δ230/Y400 В при питании 230 В соединяют треугольником. Двигатель Δ400/Y690 В не рассчитан на полноценное питание обмоток напряжением 230 В: подключение по упрощённой схеме через конденсатор может привести к недостаточному моменту.

Соединение обмоток на клемме звездой. Начало обмоток - (С1; С2; С3;) подключатся к сети, а концы – (С6; С4; С5;) обмоток соединяются в месте перемычкой.

Соединение обмоток на клемме треугольником. Устанавливаются перемычки между выводами (С1 – С6); (С2 – С4); (С3 – С5), а к сети подключаются вывода - (С1; С2; С3;).

Схема подключения трёхфазного двигателя к 220 В через конденсаторы

Схема подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть через конденсаторы. Соединение обмоток треугольником с подключением рабочих и пусковых конденсаторов.

Есть двигатель, у которого обмотки рассчитаны для подключения к сети 220В/127В. При схеме соединение обмоток звездой его подключают к трехфазной сети 220В, а при схеме соединение обмоток треугольником подключают к трехфазной сети 127В.

При таком подключении рабочий конденсатор участвует в работе постоянно, а дополнительный пусковой подключается только на время запуска, если он предусмотрен схемой. Перед монтажом нужно проверить соответствие схемы выводам именно своего двигателя, защиту и заземление.

Рабочие конденсаторы

Таблица 1. Технические характеристики некоторых конденсаторов.

Тип конденсатора	Емкость, мкФ	Номинальное напряжение, В
МБГО	1 2 4 10 20 30	400, 500 160, 300, 400, 500 160, 300, 400 160, 300, 400, 500 160, 300, 400, 500 160, 300
МБГ 4	1; 2; 4; 10; 0,5	250, 500
К73-2	1; 2; 3 ;4; 6; 8; 10	400, 630
К75-12	1; 2; 3 ;4; 5; 6; 8; 10	400
К75-12	1; 2; 3 ;4; 5; 6; 8;	630
К75-40	4; 5; 6; 8; 10; 40; 60; 80; 100	750

Самый распространенный способ, как запустить двигатель:
это фазосдвигающий конденсатор.
В этом случае потеряется мощность двигателя.
Доступная полезная мощность может существенно снизиться, но конкретное значение зависит от двигателя, нагрузки и подбора ёмкости; фиксированные 50–60% нельзя считать универсальной нормой.

Приступим:
Какие конденсаторы применяем?
В исходных схемах применяются масляные конденсаторы с подходящим номинальным напряжением. Для длительной работы выбирают неполярные конденсаторы, рассчитанные на переменный ток и соответствующий режим; допустимое напряжение определяют по характеристикам конкретной модели. Для сети 220 В номинальное напряжение рабочего конденсатора выбирают не ниже 400 В переменного тока: амплитуда сетевого напряжения около 311 В, а в этой схеме напряжение на конденсаторе может быть выше сетевого. Если для модели указано только постоянное напряжение, допустимое переменное определяют по её паспорту — оно ниже постоянного. Конденсаторы на 160 и 250 В из таблицы для этой схемы не подходят. Обычные полярные электролитические конденсаторы напрямую для постоянной работы в такой цепи не подходят.

Что бы набрать ёмкость рабочих конденсаторов необходимо:
выполнить параллельное соединение конденсаторов.

Как подсчитать нужную ёмкость рабочих конденсаторов, не прибегая к сложным математическим вычислениям? В качестве приблизительного ориентира на каждые 100 Вт берут около 7 мкФ (1 кВт ≈ 70 мкФ). Это не универсальный расчёт: окончательную ёмкость подбирают с учётом схемы, нагрузки, токов и нагрева обмоток. Для небольших двигателей правило часто даёт заметно меньшую ёмкость, чем распространённая формула по паспортному току: для соединения треугольником C ≈ 4800 · I / U (мкФ, I — номинальный ток двигателя при 220 В, U — напряжение сети). Например, для двигателя с бирки выше (2,0 А при 220 В) это около 44 мкФ, а по правилу — 17,5 мкФ.

На сайте есть расчёт ёмкости рабочих конденсаторов по паспортным данным двигателя с учётом схемы соединения обмоток. Его результат тоже ориентировочный: ёмкость проверяют по токам и нагреву обмоток.

Параллельное соединение конденсатора

Пусковые конденсаторы

Теперь нужно выбрать ёмкость пусковых конденсаторов:

• при тяжёлом пуске на время запуска иногда используют суммарную ёмкость примерно в 2–3 раза больше рабочей. Это ориентир, а не обязательное значение; дополнительную пусковую ёмкость нельзя автоматически считать равной трём рабочим.

Пусковые конденсаторы необходимы только при запуске двигателя.
Что будет если пусковые конденсаторы не отключать из схемы при работе двигателя?
Это не допустимо. Когда двигатель наберёт номинальные обороты, пусковые конденсаторы будут наводить большой перекос по току в обмотках двигателя,
тем самым вызовет перегрев обмоток двигателя.

Подробнее о применении и ограничениях таких компонентов читайте в статье «Электролитический конденсатор для пуска двигателя».

Почему двигатель теряет мощность при подключении к 220 В

В штатной трёхфазной сети двигатель получает симметричное питание обмоток. При однофазном подключении через фазосдвигающий конденсатор токи становятся несимметричными. Это ухудшает пусковой момент, ограничивает допустимую нагрузку и может увеличивать нагрев. Особенно внимательно нужно оценивать возможность такого запуска для механизмов с большим пусковым сопротивлением. Для тяжёлого пуска – компрессоров, нагруженных станков, насосов – подключение через конденсатор может оказаться непригодным, а универсальной оценки допустимой нагрузки в процентах нет: она зависит от конкретного двигателя и режима.

Альтернатива – частотный преобразователь

Для предсказуемой работы трёхфазного двигателя от однофазной сети предпочтителен частотный преобразователь с однофазным входом 220–230 В и трёхфазным выходом нужного класса напряжения и мощности. Двигатель при этом получает симметричное трёхфазное питание, а пуск, разгон и защиту настраивают в преобразователе. Не каждый частотник допускает однофазное питание – это проверяют в инструкции. Подбор преобразователя и схема подключения разобраны в статье «Как подключить трёхфазный двигатель через частотный преобразователь».

Частые ошибки при подключении двигателя 380 В к 220 В

Не проверяют шильдик. Маркировки 220/380 В и 380/660 В обозначают разные номинальные напряжения обмоток; нельзя переставлять перемычки по универсальной схеме без проверки паспортных данных.

Подбирают конденсатор только по мощности. Приблизительное правило расчёта не заменяет проверки токов и температуры двигателя при реальной нагрузке.

Оставляют дополнительный пусковой конденсатор включённым. В схеме, где он рассчитан только на кратковременный запуск, это может привести к перегреву обмоток и выходу компонентов из строя.

Не учитывают электробезопасность. Необходимы подходящие защитные устройства и защитное заземление. Перед работами питание отключают и блокируют от случайного включения, проверяют отсутствие напряжения и безопасно разряжают конденсаторы. Если нет квалификации для работы с сетевым напряжением, подключение следует поручить специалисту.

Часто задаваемые вопросы