Практически ежедневно мы сталкиваемся с одним и тем же вопросом от наших клиентов: «как подключить электродвигатель к сети питания?»
Самый простой и надежный способ – обратиться к нормальному электрику и не экономить на этом, т.к. зачастую, пытаясь сэкономить, приглашают «дядю Васю», или других отзывчивых «специалистов», которые рядом, но на самом деле слабо понимают, что происходит. В лучшем случае, эти «профи» звонят и спрашивают – правильно ли я подключаю. Тут ещё есть шанс не спалить двигатель. Сразу становится понятна квалификация «электрика», когда задают такие вопросы, от которых можно просто впасть в ступор (так как именно этому и учат электриков).
Например: — зачем шесть контактов в двигателе? — а почему контактов всего три? — что такое «звезда» и «треугольник»? — а почему, когда я подключаю трехфазный насос и ставлю поплавковый выключатель, который рвёт одну фазу, двигатель не останавливается? — а как измерить ток в обмотках? — что такое пускатель? и т.п.
Если ваш электрик задаёт такие вопросы, то нужно его отправить туда, откуда он пришёл. Иначе всё закончится сгоревшим электродвигателем, потерей денег, времени, дорогостоящим ремонтом. Давайте попробуем разобраться в схемах подключения электродвигателя к электропитанию. Для начала нужно понимать, что существуют несколько популярных типов сетей переменного тока:
1. Однофазная сеть 220 В, 2. Трехфазная сеть 220 В (обычно используется на кораблях), 3. Трехфазная сеть 220В/380В, 4. Трехфазная сеть 380В/660В. Есть ещё на напряжение 6000В и некоторые другие редкие, но их рассматривать не будем.
В трёхфазной сети обычно есть 4 провода (3 фазы и ноль). Может быть ещё отдельный провод «земля». Но бывают и без нулевого провода.
Как определить напряжение в вашей сети? Очень просто. Для этого нужно измерить напряжение между фазами и между нулём и фазой.
В сетях 220/380 В напряжение между фазами (U1, U2 и U3) будет равно 380 В, а напряжение между нолём и фазой (U4, U5 и U6) будет равно 220 В. В сетях 380/660В напряжение между любыми фазами (U1, U2 и U3) будет равно 660В, а напряжение между нулем и фазой (U4, U5 и U6) будет равно 380 В.
Принцип работы электродвигателя
Вместе с батареями электродвигатель образует систему, преобразующую электрическую энергию в механическую для движения. Можно с уверенностью сказать, что он представляет собой сердце автомобиля или электромобиля, технического оборудования самого разного плана.
В его конструкции присутствуют статор, ротор (может быть внутренний и внешний), щеточно-контактный и подшипниковый узлы, вентилятор. Все это заключено в кожух.
Для своих целей можно использовать разные типы электродвигателей. Это могут быть синхронные и асинхронные двигатели, одно- и трехфазные, типа BLDC. Они имеют разную мощность, рассчитаны на разные условия подключения и эксплуатации.
Электродвигатель должен:
- Уметь развивать значительный крутящий момент, начиная с нулевой скорости;
- Обеспечить значительные пиковые мощности, чтобы обеспечить беспроблемную работу при экстремальных нагрузках и скачках напряжения в сети;
- Иметь максимально простую систему управления;
- Быть легким и компактным;
- Стоит относительно недорого;
- Имеют высокий КПД;
- Действовать как генератор при замедлении транспортного средства.
Таким образом, идеальный двигатель должен иметь превосходные характеристики, такие как высокий пусковой крутящий момент, высокую удельную мощность и хорошую энергоэффективность.
Чтобы двигатель заработал, существует несколько схем подключения, самые распространенные среди них — звезда и треугольник.
Запуск трехфазных двигателей
Пуск со звезды на треугольник используется в трехфазных двигателях, оборудованных клеммной колодкой с шестью выводами для начала и конца обмотки, что позволяет подключать обмотки двигателя как звездой, так и треугольником.
Треугольник
Соединение треугольником состоит в соединении конца обмотки данной фазы с началами обмотки следующей фазы. Соединенные таким образом обмотки образуют замкнутую цепь и по внешнему виду напоминают треугольник.
Затем общие точки обмоток подключаются к следующим фазам питающей сети. Это соединение вообще не использует нейтральную точку. При соединении по схеме треугольник каждая обмотка имеет межфазное напряжение, обычно оно составляет 400 В.
- Когда обмотки двигателя соединены треугольником, ток, потребляемый двигателем из сети, в 3 раза превышает ток, потребляемый при соединении звездой. Кроме того, электромагнитный крутящий момент и, следовательно, мощность двигателя в этом случае в три раза выше.
- Используя переключатель звезда-треугольник, мы можем запустить двигатель, соединенный звездой, что снизит потребление тока от сети, а затем, когда двигатель достигнет соответствующей скорости вращения, необходимо переключить обмотки статора в треугольник, чтобы двигатель мог обеспечить требуемую мощность.
- В старых решениях переключение обычно производилось вручную оператором, в настоящее время для этой цели используются специальные контакторы и релейные системы, которые переключаются автоматически через заданное время.
Соединение обмоток двигателя треугольником должно соответствовать номинальному напряжению питающей сети. При питании двигателя от трехфазной сети номинальным напряжением 400 В соединение обмоток в треугольник соответствует напряжению 400 В, а при соединении звездой напряжение питания понижается на корень из трех. Это означает, что при соединении звездой напряжение будет в 1,7 раза ниже номинального напряжения питающей сети.
Звезда
Соединение звездой — это соединение концов всех трех обмоток с одной общей точкой, а остальных трех концов с последовательными фазами питающей сети.
Таким образом, каждая из обмоток статора соединяется одним концом с нейтральным проводом (нейтралью), а другим концом — с фазным проводом.
Следовательно, каждая из этих обмоток имеет фазное напряжение. Обычно он не используется для подключения всех обмоток к нейтрали, поскольку в этом нет необходимости.
- Пусковой крутящий момент трехфазного двигателя, подключенного звездой, значительно меньше, чем у прямого пуска, примерно 50% от номинального крутящего момента.
- Запуск с пониженным напряжением питания и, следовательно, с пониженным пусковым моментом, вызывает также снижение пускового тока, который обычно находится в диапазоне от 1,8 до 2,6 номинального тока в зависимости от типа двигателя и типа нагрузки.
- Существенным ограничением в использовании этого метода является низкий пусковой момент, поэтому этот метод может использоваться только тогда, когда механическая нагрузка двигателя во время пуска мала, или нагрузка увеличивается с более высокой скоростью, близкой к номинальной. скорость.
- Эта нагрузка характерна для вентиляторов, насосов и центрифуг.
Как подключить через конденсаторы
Для начала определитесь, какая схема собрана на ЭД. Для этого откройте крышку-барно, куда выводятся клеммы АД, и посмотрите, сколько проводов выходит из устройства (чаще всего их шесть).
Обозначения имеют следующий вид: С1-С3 — начала обмотки, а С4-С6 — ее концы. Если между собой объединяются начала или концы обмоток, это «звезда».
Сложнее всего обстоят дела, если с корпуса просто выходит шесть проводов. В таком случае нужно искать на них соответствующие обозначения (С1-С6).
Чтобы реализовать схему подключения трехфазного ЭД к однофазной сети, требуются конденсаторы двух видов — пусковые и рабочие.
Первые применяются для пуска электродвигателя в первый момент. Как только ротор раскручивается до нужного числа оборотов, пусковая емкость исключатся из схемы.
Если этого не происходит, возможные серьезные последствия вплоть до повреждения мотора.
Главную функцию берут на себя рабочие конденсаторы. Здесь стоит учесть следующие моменты:
- Рабочие конденсаторы подключаются параллельно;
- Номинальное напряжение должно быть не меньше 300 Вольт;
- Емкость рабочих емкостей подбирается с учетом 7 мкФ на 100 Вт;
- Желательно, чтобы тип рабочего и пускового конденсатора был идентичным. Популярные варианты — МБГП, МПГО, КБП и прочие.
Выбор схемы подключения
При необходимости, особенно в случае, если надо перейти с 380В на 220В, схему подключения можно менять. Когда скорость близка к номинальной, обмотку следует переключать по схеме треугольника.
- Слишком раннее переключение обмоток со звезды на треугольник исключает преимущества этого метода пуска.
- При этом произойдет резкий скачок текущего значения к характеристическому значению треугольника. При правильном времени запуска этот ход минимален.
- Переключатель звезда-треугольник для двигателей большей мощности состоит из трех контакторов и реле времени, на котором мы устанавливаем выдержку времени с последующим переключением треугольником и питанием двигателя полным сетевым напряжением.
- Этот запуск возможен только для 3-фазных двигателей, которые имеют 6 клемм на клеммной колодке.
Электрическая система с тремя выводами (другими словами «имеет три ножки») называется тройником, потому что в результате такого соединения мы получаем систему с тремя электрическими клеммами.
Нормативные документы
Учитывая большое количество электроэлементов, для их буквенно-цифровых (далее БО) и условно графических обозначений (УГО) был разработан ряд нормативных документов исключающих разночтение. Ниже представлена таблица, в которой представлены основные стандарты.
Таблица 1. Нормативы графического обозначения отдельных элементов в монтажных и принципиальных электрических схемах.
| Номер ГОСТа | Краткое описание |
| 2.710 81 | В данном документе собраны требования ГОСТа к БО различных типов электроэлементов, включая электроприборы. |
| 2.747 68 | Требования к размерам отображения элементов в графическом виде. |
| 21.614 88 | Принятые нормы для планов электрооборудования и проводки. |
| 2.755 87 | Отображение на схемах коммутационных устройств и контактных соединений |
| 2.756 76 | Нормы для воспринимающих частей электромеханического оборудования. |
| 2.709 89 | Настоящий стандарт регулирует нормы, в соответствии с которыми на схемах обозначаются контактные соединения и провода. |
| 21.404 85 | Схематические обозначения для оборудования, используемого в системах автоматизации |
Следует учитывать, что элементная база со временем меняется, соответственно вносятся изменения и в нормативные документы, правда это процесс более инертен. Приведем простой пример, УЗО и дифавтоматы широко эксплуатируются в России уже более десятка лет, но единого стандарта по нормам ГОСТ 2.755-87 для этих устройств до сих пор нет, в отличие от автоматических выключателей. Вполне возможно, в ближайшее время это вопрос будет урегулирован. Чтобы быть в курсе подобных нововведений, профессионалы отслеживают изменения в нормативных документах, любителям это делать не обязательно, достаточно знать расшифровку основных обозначений.
