Как подключить однофазный электродвигатель — схема с конденсатором

Подключение однофазного двигателя

Схема подключения однофазного двигателя через конденсатор

Однофазные электродвигатели 220в подключаются к сети с помощью конденсатора. Это связано с некоторыми конструктивными особенностями устройства. Так, на статоре двигателя обмотка переменного тока создает магнитное поле, импульсы которого компенсируются только при изменении полярности на частоте 50 Гц. Несмотря на характерные звуки, которые издает однофазный двигатель, вращения ротора не происходит. Крутящий момент создается с помощью дополнительных пусковых обмоток.

Чтобы понять, как подключить однофазный электродвигатель через конденсатор, достаточно рассмотреть 3 рабочие схемы, в которых используется конденсатор:

пусковая установка;
рабочие места;
ходовые и пусковые (комбинированные).

Каждая из перечисленных схем подключения подходит для использования в работе асинхронных однофазных электродвигателей напряжением 220в. Однако у каждого варианта есть свои сильные и слабые стороны, поэтому они заслуживают более пристального внимания.

Идея использования пускового конденсатора заключается во включении его в цепь только в момент запуска двигателя. Для этого в схеме предусмотрено наличие специальной кнопки, предназначенной для размыкания контактов после достижения ротором заданного уровня скорости. Дальнейшее его вращение происходит под действием силы инерции.

Поддержание вращательных движений в течение длительного времени обеспечивается магнитным полем основной обмотки однофазного двигателя с конденсатором. В этом случае функции выключателя может выполнять специально поставленное реле.

Схема подключения однофазного электродвигателя через конденсатор предполагает наличие нажимной пружинной кнопки, размыкающей контакты в момент размыкания. Такой подход дает возможность уменьшить количество используемых проводов (допустимо использование более тонкой пусковой обмотки). Во избежание коротких замыканий между витками рекомендуется использовать тепловое реле.

При достижении критически высоких температур этот элемент отключает дополнительную обмотку. Аналогичную функцию может выполнять центробежный выключатель, устанавливаемый для размыкания контактов в случаях превышения допустимых значений скорости вращения.

Для автоматического регулирования скорости вращения и защиты двигателя от перегрузок разрабатываются соответствующие схемы, а в конструкцию устройств вводятся различные корректирующие элементы. Установка центробежного прерывателя может производиться непосредственно на вал ротора или на элементы, связанные с ним (прямая или зубчатая муфта.

Центробежная сила, действующая на груз, способствует натяжению пружины, соединенной с контактной пластиной. Если скорость вращения достигает заданного значения, контакты замыкаются, подача питания на двигатель прекращается. Возможна передача сигнала на другой механизм управления.

Существуют варианты схем, где предусмотрено наличие центробежного выключателя и теплового реле в одном конструктивном элементе. Это решение позволяет отключать двигатель с помощью тепловой составляющей (при критических температурах) или под действием скользящего элемента центробежного выключателя.

При подключении двигателя через конденсатор часто происходит искажение силовых линий магнитного поля в дополнительной обмотке. Это вызывает увеличение потерь мощности, общее снижение производительности агрегата. Тем не менее, сохраняется хорошая производительность при запуске.

Использование рабочего конденсатора в схеме подключения однофазного двигателя с пусковой обмоткой предполагает ряд характерных особенностей. Итак, после пуска конденсатор не отключается, вращение ротора осуществляется за счет импульсного воздействия вторичной обмотки. Это значительно увеличивает мощность двигателя, а грамотный подбор емкости конденсатора позволяет оптимизировать форму электромагнитного поля. Однако запуск двигателя занимает больше времени.

Подбор конденсатора подходящей мощности осуществляется с учетом токовых нагрузок, что позволяет оптимизировать электромагнитное поле. В случае изменения номинальных значений будут колебания всех остальных параметров. Стабилизировать форму линий магнитного поля позволяет использование нескольких конденсаторов с разными емкостными характеристиками. Такой подход позволяет оптимизировать производительность системы, но сопряжен с некоторыми трудностями в процессах установки и эксплуатации.

Комбинированная схема подключения однофазного двигателя с пусковой обмоткой рассчитана на использование двух конденсаторов — рабочего и пускового. Это оптимальное решение для средней производительности.

Методы, которыми можно сделать данный электродвигатель самостартующим

Эти моторы не запускаются сами, потому что создаваемый магнитный поток статора является изменяющимся по характеру и при запуске 2 компонента этого потока аннулируют друг друга, и поэтому не появляется крутящего момента.

Решить эту проблему можно, если сделать магнитный поток статора потоком вращающегося типа, а не переменного типа, который вращается лишь в одну сторону. Тогда мотор станет самозапускающимся. Теперь, для того чтобы произвести это вращающееся магнитное поле, понадобится два переменных магнитных потока, имеющие угол фазы с некоторой разницей между ними.

Когда эти два потока взаимодействуют, они производят результирующий магнитный поток. Этот поток вращается по своей сути и вращается в пространстве только в одном направлении. Когда двигатель начнёт вращаться, дополнительный магнитный поток может быть удалён.

Мотор будет продолжать вращаться под воздействием только основного магнитного потока. В зависимости от методов превращения асинхронного электродвигателя в самозапускающийся мотор, существует в основном 4 типа однофазных индукционных моторов, а именно:

1. Индукционный электродвигатель с проскальзывающей фазой.

2. Ёмкостной электродвигатель со стартовым индуктором.

3. Емкостной индукционный электродвигатель со стартовым конденсатором.

4. Индукционный электродвигатель со экранированным полюсом.

5. Перманентный емкостной электродвигатель с проскальзыванием или ёмкостной мотор с одним значением.

Обзор моделей

Одними из наиболее популярных являются электродвигатели серии АИР. Существуют модели, исполненные на лапах 1081, и модели комбинированного исполнения – лапы + фланец 2081.

Электродвигатели в исполнении лапы+фланец обойдутся примерно на 5% дороже, чем аналогичные на лапах.

Как правило, производители предоставляют гарантию от 12 месяцев.

Для электродвигателей, имеющих высоту вращения 56-80 мм, исполнение станины алюминиевое. Двигатели с высотой вращения более 90 мм представлены в чугунном исполнении.

Модели различаются между собой по мощности, частоте вращения, высоте оси вращения, КПД.

Чем мощнее двигатель, тем выше его стоимость:

Двигатель с мощностью 0.18 кВт можно приобрести за 3 тыс. рублей (электродвигатель АИРЕ 56 B2).
Модель с мощностью 3 кВт будет стоить уже около 10 тыс. рублей (АИРЕ 90 LB2).

Высота оси вращения для моторов с 1 фазой варьируется от 56 мм до 90 мм и напрямую зависит от мощности: чем мощнее двигатель, тем больше высота оси вращения, а значит и цена.

Различные модели имеют разный КПД, обычно от 67% до 75%. Больший КПД соответствует большей стоимости модели.

Следует обратить внимание также на двигатели, выпускаемые итальянской компанией ААСО, основанной в 1982 году:

Так, электромотор ААСО серии 53, рассчитан специально для применения в газовых горелках. Эти моторы также могут быть использованы в установках для мойки, генераторах теплого воздуха, системах централизованного обогрева.
Электромоторы серий 60, 63, 71 разработаны для использования в установках водоснабжения. Также, фирма предлагает универсальные двигатели серий 110 и 110 компакт, которые отличаются разнообразной сферой применения: горелки, вентиляторы, насосы, подъемные устройства и другое оборудование.

Трехфазный асинхронный двигатель – подключение на 220 вольт

Необходимые инструменты и комплектующие

Любой монтаж вышеперечисленных схем потребует минимальных знаний в области электротехники, а также навыков работы с электроникой и пайки мелких деталей.

Из инструментов вам понадобятся:

Набор отверток для сборки/разборки блока управления двигателем. Для старых двигателей лучше выбирать мощные плоские отвертки из хорошей стали. При длительной работе двигателя болты в корпусе могут «привариться». Чтобы их открутить, нужно много сил и хороший инструмент.
Плоскогубцы для обжима проводов и других манипуляций.
Острый нож для снятия изоляции.
Паяльник.
Канифоль и припой.
Индикаторная отвертка для нахождения фазы, а также индикации обрыва кабеля.
Мультиметр. Один из важнейших диагностических приборов.

Также понадобятся радиодетали:

Конденсаторы.
Кнопка Пуск.
Магнитный переключатель.
Реверсивный переключатель.
Контактная плата.

Перечисленных инструментов и радиодеталей достаточно для сборки представленных выше схем.

О напряжении в однофазных электродвигателях

Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей

С пусковой обмоткой

Для подключения двигателя с пусковой обмоткой потребуется кнопка, у которой один из контактов после включения размыкается. Эти размыкающиеся контакты надо будет подключить к пусковой обмотке. В магазинах есть такая кнопка — это ПНВС. У нее средний контакт замыкается на время удержания, а два крайних остаются в замкнутом состоянии.

Внешний вид кнопки ПНВС и состояние контактов после того как кнопка «пуск» отпущена»

Сначала при помощи измерений определяем какая обмотка рабочая, какая — пусковая. Обычно вывод от мотора имеет три или четыре провода.

Рассмотрим вариант с тремя проводами. В этом случае две обмотки уже объединены, то есть один из проводов — общий. Берем тестер, измеряем сопротивление между всеми тремя парами. Рабочая имеет самое меньшее сопротивление, среднее значение — пусковая обмотка, а наибольшее — это общий выход (меряется сопротивление двух последовательно включенных обмоток).

Если выводов четыре, они звонятся попарно. Находите две пары. Та, в которой сопротивление меньше — рабочая, в которой больше — пусковая. После этого соединяем один провод от пусковой и рабочей обмотки, выводим общий провод. Итого остается три провода (как и в первом варианте):

один с рабочей обмотки — рабочий;
с пусковой обмотки;
общий.

С этими тремя проводами и работаем дальше — используем для подключения однофазного двигателя.

Со всеми этими

Подключение однофазного двигателя с пусковой обмоткой через кнопку ПНВС

подключение однофазного двигателя

Все три провода подключаем к кнопке. В ней тоже имеется три контакта. Обязательно пусковой провод «сажаем на средний контакт (который замыкается только на время пуска), остальные два — на крайние (произвольно)

К крайним входным контактам ПНВС подключаем силовой кабель (от 220 В), средний контакт соединяем перемычкой с рабочим (обратите внимание! не с общим). Вот и вся схема включения однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифилярного) через кнопку

Конденсаторный

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть варианты: есть три схемы подключения и все с конденсаторами. Без них мотор гудит, но не запускается (если подключить его по схеме, описанной выше).

Схемы подключения однофазного конденсаторного двигателя

Первая схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже. Схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском (бетономешалки, например), а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.

Схема с двумя конденсаторами

Есть еще третий вариант подключение однофазного двигателя (асинхронного) — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и реализуется чаще всего. Она на рисунке выше в середине или на фото ниже более детально. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами — рабочим и пусковым

При реализации других схем — с одним конденсатором — понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все соединяется просто.

Подбор конденсаторов

Есть довольно сложная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

рабочий конденсатор берут из расчета 70-80 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
пусковой — в 2-3 раза больше.

Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 вольт берем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, для пусковой цепи ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting, но можно взять и обычные.

Изменение направления движения мотора

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Когда собирали схему, один из проводов подали на кнопку, второй соединили с проводом от рабочей обмотки и вывели общий. Вот тут и надо перекинуть проводники.

Сравнение однофазных и трёхфазных индукционных электродвигателей

1. Однофазные электродвигатели надёжны, просты в устройстве, экономичны для маленькой мощности, если сравнивать с трёхфазными.

2. Электрический фактор мощности однофазных электродвигателей низок, если сравнить с трёхфазными.

3. Несмотря на одинаковые размеры, однофазные электродвигатели производят около 50% на выходе, тогда как трёхфазные – меньше.

4. Стартовый крутящий момент также низок для асинхронных моторов / однофазных индукционных моторов.

5. Эффективность однофазных электродвигателей меньше, чем у трёхфазных.

Однофазные индукционные электродвигатели просты, надёжны и дёшевы для маленьких мощностей. Они в целом доступны для мощности в 1 киловатт.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Как выбрать этот элемент?

При использовании калькулятора необходимо ввести несколько параметров, определяющих рекомендуемый тип блока:

Метод обертывания. При выборе звезды все концы фиксируются в узле, который считается нулевой точкой. В треугольнике провода расположены так, что один из них сразу переходит в другой. Эти параметры определяют рекомендуемую емкость конденсатора.
Напряжение. Информация указана на этикетке устройства, в стандартных версиях это 220 или 380 В.
Сила. Учитываются и характеристики электродвигателя, они обычно считаются решающим фактором. Поэтому, если они сомневаются, ими правят силой.
Эффективность. Производитель также должен указать этот момент. В современных моделях КПД достигает более 80%. Если этот момент не указан, он определяется независимо от модели устройства. Со временем КПД меняется, он снижается по мере износа двигателя.
Фактор силы. Это значение не меняется, для стабильных устройств оно равно 0,9.

Если узнать каждый из этих элементов и ввести показатели в соответствующие поля, калькулятор произведет расчет самостоятельно. Этот метод считается предпочтительным, поскольку учитывает основные факторы.

Кроме того, при выборе конденсатора смотрят на размер устройства, хотя обычно это не проблема. Агрегаты с повышенной производительностью больше в диаметре, а также имеют увеличенные выходные расстояния. Максимальные размеры не превышают 50 мм, а емкость 400 мкФ.

Если ответственно подойти к выбору конденсатора и определить правильную схему, проблем с подключением элемента к электродвигателю не возникнет.