Подключение асинхронного двигателя к трехфазной сети

Подключение звезда и треугольник – в чем разница?

Схема подключения электродвигателя на 220В через конденсатор

Подключение трехфазного двигателя к трехфазной сети

1. Основные схемы подключения
2. Использование схемы «звезда-треугольник»
3. Трехфазный двигатель с магнитным пускателем
4. Видео

Работа трехфазных электродвигателей считается гораздо более эффективной и производительной, чем однофазных двигателей, рассчитанных на 220 В. Поэтому при наличии трех фаз, рекомендуется подключать соответствующее трехфазное оборудование. В результате, подключение трехфазного двигателя к трехфазной сети обеспечивает не только экономичную, но и стабильную работу устройства. В схему подключения не требуется добавление каких-либо пусковых устройств, поскольку сразу же после запуска двигателя, в обмотках его статора образуется магнитное поле. Основным условием нормальной эксплуатации таких устройств является правильное выполнение подключения и соблюдение всех рекомендаций.

Схемы подключения

Магнитное поле, создаваемое тремя обмотками, обеспечивает вращение ротора электродвигателя. Таким образом, электрическая энергия преобразуется в механическую.

Подключение может выполняться двумя основными способами – звездой или треугольником. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Схема звезды обеспечивает более плавный пуск агрегата, однако мощность двигателя падает примерно на 30% от номинальной. В этом случае подключение треугольником имеет определенные преимущества, поскольку потеря мощности отсутствует. Тем не менее, здесь тоже есть своя особенность, связанная с токовой нагрузкой, которая резко возрастает во время пуска. Подобное состояние оказывает негативное влияние на изоляцию проводов. Изоляция может быть пробита, а двигатель полностью выходит из строя.

Особое внимание следует уделить европейскому оборудованию, укомплектованному электродвигателями, рассчитанными на напряжения 400/690 В. Они рекомендованы к подключению в наши сети 380 вольт только методом треугольника. В случае подключения звездой, такие двигатели сразу же сгорают под нагрузкой. Данный метод применим только к отечественным трехфазным электрическим двигателям.

В современных агрегатах имеется коробка подключения, в которую выводятся концы обмоток. Их количество может составлять три или шесть. В первом случае схема подключения изначально предполагается методом звезды. Во втором случае электродвигатель может включаться в трехфазную сеть обоими способами. То есть, при схеме звезда три конца, расположенные в начале обмоток соединяются в общую скрутку. Противоположные концы подключаются к фазам сети 380 В, от которой поступает питание. При варианте треугольник все концы обмоток последовательно соединяются между собой. Подключение фаз осуществляется к трем точкам, в которых концы обмоток соединяются между собой.

Использование схемы «звезда-треугольник»

Сравнительно редко используется комбинированная схема подключения, известная как «звезда-треугольник». Она позволяет производить плавный пуск при схеме звезда, а в процессе основной работы включается треугольник, обеспечивающий максимальную мощность агрегата.

Данная схема подключения довольно сложная, требующая использования сразу трех магнитных пускателей. устанавливаемых в соединения обмоток. Первый МП включается в сеть и с концами обмоток. МП-2 и МП-3 соединяются с противоположными концами обмоток. Подключение треугольником выполняется ко второму пускателю, а подключение звездой – к третьему. Категорически запрещается одновременное включение второго и третьего пускателей. Это приведет к короткому замыканию между фазами, подключенными к ним. Для предотвращения подобных ситуаций между этими пускателями устанавливается блокировка. Когда включается один МП, у другого происходит размыкание контактов.

Работа всей системы происходит по следующему принципу: одновременно с включением МП-1, включается МП-3, подключенный звездой. После плавного пуска двигателя, через определенный промежуток времени, задаваемый реле, происходит переход в обычный рабочий режим. Далее происходит отключение МП-3 и включение МП-2 по схеме треугольника.

Трехфазный двигатель с магнитным пускателем

Подключение трехфазного двигателя с помощью магнитного пускателя, осуществляется также, как и через автоматический выключатель. Просто эта схема дополняется блоком включения и выключения с соответствующими кнопками ПУСК и СТОП.

Одна нормально замкнутая фаза, подключенная к двигателю, соединяется с кнопкой ПУСК. Во время нажатия происходит смыкание контактов, после чего ток поступает к двигателю. Однако, следует учесть, что в случае отпускания кнопки ПУСК, контакты окажутся разомкнутыми и питание поступать не будет. Чтобы не допустить этого, магнитный пускатель оборудуется еще одним дополнительным контактным разъемом, так называемым контактом самоподхвата. Он выполняет функцию блокировочного элемента и препятствует разрыву цепи при выключенной кнопке ПУСК. Окончательно разъединить цепь можно только с помощью кнопки СТОП.

Таким образом, подключение трехфазного двигателя к трехфазной сети может быть выполнено различными способами. Каждый из них выбирается в соответствии с моделью агрегата и конкретными условиями эксплуатации.

Трехфазный асинхронный двигатель представляет собой устройство, состоящее из двух частей: статора и ротора, которые разделены воздушным зазором и не имеют никакой механической связи друг с другом.

На статоре расположены три обмотки, намотанные на специальном магнитопроводе, который набран из пластин специальной электротехнической стали. Обмотки намотаны в пазах статора и расположены под углом в 120 градусов друг к другу.

Ротор представляет собой конструкцию, опирающуюся на подшипники, имеющую крыльчатку для вентиляции. В целях электропривода ротор может иметь прямую связь с механизмом либо через редукторы или другие системы передачи механической энергии. Роторы в асинхронных машинах могут быть двух видов:

• Короткозамкнутый ротор, который представляет собой систему проводников соединенных с торцов кольцами. Образуется пространственная конструкция, напоминающая беличье колесо. В роторе индуцируются токи, создающее свое поле, взаимодействующее с магнитным полем статора. Это и приводит в движение ротор.

• Массивный ротор – это цельная конструкция из ферромагнитного сплава, в которой одновременно индуцируются токи и являющаяся магнитопроводом. Благодаря возникновению в массивном роторе вихревых токов идет взаимодействие магнитных полей, которое и является движущей силой ротора.

Главной движущей силой в трехфазном асинхронном двигателе является вращающееся магнитное поле, которое возникает, во-первых, благодаря трехфазному напряжению, а, во-вторых, взаимному расположению обмоток статора. Под его воздействием в роторе возникают токи, создающее поле, которое взаимодействует с полем статора.

Асинхронным двигатель называют из-за того, что частота вращения ротора отстает от частоты вращения магнитного поля, ротор постоянно пытается «догнать» поле, но его частота всегда меньше.

Главные преимущества асинхронных двигателей

• Простота конструкции, которая достигается за счет отсутствия коллекторных групп, имеющие быстрый износ и создающие дополнительное трение.

• Для питания асинхронного двигателя не требуется дополнительных преобразований, он может питаться прямо из промышленной трехфазной сети.

• За счет сравнительно небольшого количества деталей асинхронные двигатели очень надежны, имеют долгий срок эксплуатации, просты в техническом обслуживании и ремонте.

Конечно, трехфазные машины не лишены недостатков

• Асинхронные электродвигатели имеют чрезвычайно малый пусковой момент, что ограничивает сферу их применения.

• При запуске эти двигатели потребляют большие токи при пуске, которые могут превышать допустимые в конкретной системе электроснабжения.

• Асинхронные двигатели потребляют немалую реактивную мощность, которая не приводит к увеличению механической мощности двигателя.

Различные схемы подключения асинхронных двигателей к сети 380 вольт

Для того чтобы заставить работать двигатель существует несколько различных схем подключения, наиболее используемые среди них — звезда и треугольник.

Как правильно подключить трехфазный двигатель «звездой»

Такой способ подключения применяется в основном в трехфазных сетях с линейным напряжением 380 вольт. Концы всех обмоток: C4, C5, C6 (U2, V2, W2), — соединяются в одной точке. К началам обмоток: C1, C2, C3 (U1, V1, W1), — через аппаратуру коммутации подключаются фазные проводники A, B, C (L1, L2, L3). При этом напряжение между началами обмоток будет 380 вольт, а между местом подключения фазного проводника и местом соединения обмоток буде составлять 220 вольт.

На табличке электродвигателя указывается возможность подключения по способу «звезда» в виде символа Y, а также может указываться и можно ли подключить по другой схеме. Соединение по такой схеме может быть с нейтралью, которая подключается к точке соединения всех обмоток.

Такой подход позволяет эффективно защитить электродвигатель от перегрузок при помощи четырехполюсного автоматического выключателя.

Соединение «звездой» не позволяет электродвигателю, приспособленному для сетей 380 вольт развить полную мощность в силу того, что на каждой отдельной обмотке будет напряжение в 220 вольт. Однако, такое соединение позволяет не допустить перегрузки по току, старт электродвигателя происходит плавно.

В клеммной коробке будет сразу видно, когда электродвигатель соединен по схеме «звезда». Если есть перемычка между тремя выводами обмоток, то это однозначно говорит о том, что применяется именно эта схема. В любых других случаях применяется другая схема.

Выполняем соединение по схеме «треугольник»

Для того чтобы трехфазный двигатель мог развить свою максимальную паспортную мощность используют подключение, которое получило название «треугольник». При этом конец каждой обмотки соединяют с началом последующей, что в действительности образует на принципиальной схеме треугольник.

Выводы обмоток соединяют следующим образом: C4 соединяют с C2, С5 с C3, а С6 с C1. При новой маркировке это выглядит так: U2 соединяется с V1, V2 с W1, а W2 cU1.

В трехфазных сетях между выводами обмоток будет линейное напряжение 380 вольт, а соединение с нейтралью (рабочим нулем) не требуется. Такая схема имеет особенность еще и в том, что возникают большие пусковые токи, которые может не выдержать проводка.

На практике иногда применяют комбинированное подключение, когда на этапе запуска и разгона используется подключение «звездой», а в рабочем режиме специальные контакторы переключают обмотки на схему «треугольник».

В клеммной коробке подключение треугольником определяется наличием трех перемычек между клеммами обмоток. На табличке двигателя возможность подключения треугольником обозначается символом. а также может указываться мощность, развиваемая при схеме «звезда» и «треугольник».

Трехфазные асинхронные двигатели занимают значительную часть среди потребителей электроэнергии благодаря своим очевидным достоинствам.

Реверсивная и не реверсивная схема магнитного пускателя

Что такое магнитный пускатель – это коммутационный аппарат, предназначенный для автоматического включения и отключения потребителей электроэнергии многократно таких, как электрокотел, электра тэна, электродвигатель и т. п.

Магнитный пускатель позволяет осуществить дистанционное управление, включать и отключать потребителя на расстоянии с пульта управления. Самое распространенное применение магнитного пускателя получили асинхронные двигателя, при помощи его осуществляется пуск, стоп и реверс (смена направления вращение вала) двигателя.

Еще магнитный пускатель служит для разгрузки маломощных контактов. Например, возьмем простой выключатель, который стоит дома, он рассчитан включать и отключать нагрузку не более 10 Ампер, определяем мощность: ток умножаем на напряжение 10*220 = 2200 Вт. Это значит, что через этот выключатель, можно, включить не более двадцати двух лампочек мощностью 100Вт.

Разгрузим контакт простого выключателя с помощью магнитного пускателя третьей величины, у которого силовые контакты рассчитаны включать и отключать ток 40 Ампер, мощность, которую он сможет включать и отключать: 40*220 = 8800 Вт. В итоге сможем одним щелчком выключателя, включать и отключать всю алею уличного освещения через контакты магнитного пускателя.

Управляется магнитный пускатель третьей величины с помощью электромагнитной катушки, которая потребляет 200Вт в момент срабатывания, а в сработанном состоянии потребляет всего 25Вт, что получается 200/380 = 0,52 А — это ток которым необходим, чтобы пускатель сработал и включил основную силовую цепь. Теперь представьте, что можно поставить маленький компактный выключатель, который будет управлять магнитным пускателем, а он своими силовыми контактами будет включать и отключать большие мощности.

Еще у магнитного пускателя катушки управления бывают на напряжения 380В, 220В и 36В в целях безопасности человека от поражения электрическим током. На токарных станках устанавливают магнитные пускатели с катушками на 36В. Это необходимо, для того чтобы на пульте управление токарным станком было безопасное напряжение, на случай пробоя изоляции.

Для чего нужно тепловое реле в комплекте с магнитным пускателем. Тепловое реле защищает двигатель от перегруза и от неполнофазного режима работы. Что такое неполнофазный режим – это когда при работе электродвигателя исчезла одна из трех фаз.

Причины однофазного режима: перегорела плавкая вставка на одной фазе, подгорел контакт на клемме или выкрутился винт на клеммнике магнитного пускателя и выпал фазный провод от вибрации, плохой контакт на силовых контактах пускателя.

При перегрузке двигателя или работе в неполнофазном режиме увеличивается ток, проходящий через тепловое реле. В тепловом реле нагреваются токопроводящие биметаллические пластины, под действием тепла они выгибаются, и механически воздействует на размыкание контакта в тепловом реле, который отключает питание катушки магнитного пускателя, происходит отключение двигателя по средствам пускателя.

СЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ЧЕРЕЗ МАГНИТНЫЙ ПУСКАТЕЛЬ.

Схема состоит:
из QF — автоматического выключателя; KM1 — магнитного пускателя; P — теплового реле; M — асинхронного двигателя; ПР — предохранителя; кнопки управления (С-стоп, Пуск). Рассмотрим работу схемы в динамике.
Включаем питание QF — автоматическим выключателем, нажимаем кнопку «Пуск» своим нормально разомкнутым контактом подает напряжение на катушку КМ1 — магнитного пускателя.

КМ1 – магнитный пускатель срабатывает и своими нормально разомкнутыми, силовыми контактами подает напряжение на двигатель. Для того чтобы не удерживать кнопку «Пуск», чтобы двигатель работал, нужно ее зашунтировать, нормально разомкнутым блок контактом КМ1 – магнитного пускателя.
При срабатывании пускателя блок контакт замыкается и можно отпустить кнопку «Пуск» ток побежит через блок контакт на КМ1 — катушку.

Отключаем двигатель, нажимаем кнопу «С – стоп», нормально замкнутый контакт размыкается и прекращается подача напряжение к КМ1 – катушке, сердечник пускателя под действием пружин возвращается в исходное положение, соответственно контакты возвращаются в нормальное состояние, отключая двигатель. При срабатывании теплового реле — «Р», размыкается нормально замкнутый контакт «Р», отключение происходит аналогично.

Не реверсивная схема магнитного пускателя с катушкой 380В.

РЕВЕРСИВНАЯ СХЕМА МАГНИТНОГО ПУСКАТЕЛЯ.

Схема состоит аналогично, так же, как на не реверсивной схеме, единственно добавилась кнопка реверса и магнитный пускатель.

Принцип работы схемы немного сложнее, рассмотрим в динамике. Что требуется от схемы, реверс двигателя за счет переворачивания местами двух фаз. При этом нужна блокировка, которая не давала бы включиться второму пускателю, если первый находится в работе и наоборот. Если включить два пускателя одновременно то произойдет КЗ – короткое замыкание на силовых контактах пускателя.

Включаем QF – автоматический выключатель, давим кнопку «Пуск[1]» подаем напряжение на КМ1 катушку пускателя, пускатель срабатывает. Силовыми контактами включает двигатель, при этом шунтируется пусковая кнопка «Пуск [1]».

Блокировка второго пускателя — КМ2 осуществляется, нормально замкнутым КМ1 — блок контактом. При срабатывании КМ1 — пускателя, размыкается КМ1 — блок контакт тем самым размыкает подготовленную цепочку катушки второго КМ2 — магнитного пускателя.

Чтобы осуществить реверс двигателя, его необходимо отключить. Отключаем двигатель, нажатием кнопку «С — стоп», снимается напряжение с катушки, которая находилась в работе. Пускатель и блок контакты под действием пружин возвращаются в исходное положение.

Схема готова к реверсу, нажимаем кнопку «Пуск[2]», подаем напряжение на катушку — КМ2, пускатель — КМ2 срабатывает и включает двигатель в противоположном вращение. Кнопка «Пуск[2]» шунтируется блок контактом — КМ2, а нормально замкнутый блок контакт КМ2 размыкается и блокирует готовность катушки магнитного пускателя — КМ1.
При срабатывании теплового реле — «Р», размыкается нормально замкнутый контакт «Р», отключение происходит аналогично.

Реверсивная схема магнитного пускателя с катушкой 380В.

Принцип работы схемы магнитного пускателя с катушкой на 220В тот же, что и с катушкой на 380В.

Не реверсивная схема магнитного пускателя с катушкой 220В.

Реверсивная схема магнитного пускателя с катушкой 220В.

Источники: http://onlineelektrik.ru/eoborudovanie/edvigateli/sxema-podklyucheniya-trexfaznogo-elektrodvigatelya-k-trexfaznoj-seti.html, http://electric-220.ru/news/podkljuchenie_trekhfaznogo_dvigatelja_k_trekhfaznoj_seti/2016-09-28-1073, http://elektrik.cxemy.ru/index.php/eldvig/52-asinxronnyj-dvigatel-princip-raboty-sxema-podklyucheniya-k-tryoxfaznoj-seti-380-volt.html