Как включить трехфазный электродвигатель в однофазную сеть

Довольно часто бывает нужно включить трехфазный электродвигатель в однофазную сеть — далеко не везде есть трехфазная проводка, а электродвигатели чаще всего выпускают с расчетом на три фазы.

В контактной коробке трехфазного электродвигателя обычно шесть клемм расположены в два ряда по три, обозначенные С1, С2, СЗ, С4, С5 и С6 (L1,L2,L3 и L4,L5,L6) как показано на рисунке 1.

Рис.1. Клеммная коробка трехфазного электродвигателя и обозначение выводов обмоток:
А) — расположение клемм; Б) — соединение концов обмоток в «звезду».

Для соединения обмоток электродвигателя в звезду  достаточно соединить между собой клеммы С6, С4 и С5 (иногда эти концы обмоток соединены внутри двигателя, и тогда клемм всего три), а к клеммам С1, С2 и СЗ — подвести фазные провода.

Для включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть используется конденсаторный сдвиг фазы с помощью конденсатора С2, а для запуска двигателя применяется дополнительный пусковой конденсатор С1 (рис.2). При  этом для использования в однофазной сети с напряжением 220 В с обмотками, включенными в треугольник, пригодны только электродвигатели с маркировкой 220/380 В. Редко встречающиеся электродвигатели с маркировкой 127/220 В необходимо включать по схеме «звезда» (рис. 1, 6).

Рис.2. Принципиальная схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть: FU1 и FU2 — предохранители, SA1 -выключатель типа ПКн, Q1 — замыкатель (кнопка запуска) типа КП, R1 — резистор номиналом 240 Ом типа МЛТ-2, С1 — пусковой конденсатор емкостью (см. таблицу 1), С2 — рабочий конденсатор емкостью (см. таблицу 1), М1 — электродвигатель

Для расчета величины емкости фазосдвигающего конденсатора есть формулы — поточнее [1] и приближенная [2].

Cp=4800 x ( l/U) [1]

Сп=66хР [2]

Здесь: С — емкость конденсатора в микрофарадах, I — рабочий ток электродвигателя в амперах, U — рабочее напряжение в вольтах, Р — мощность электродвигателя в киловаттах.
Рабочий ток для подстановки в формулу [1] подсчитывается с учетом характеристик двигателя (к.п.д., cos ф), а формула [2] дает заниженное значение величины емкости и более или менее пригодна для двигателей большой мощности, которые в однофазную сеть включают реже. Поэтому лучше воспользоваться данными таблицы 1.

На самом деле для обеспечения наилучших условий для работы трехфазного электродвигателя в однофазной сети величина емкости фазосдвигающего конденсатора зависит от оборотов, но на практике применяется ступенчатое изменение — пуск при большей емкости (пусковой плюс рабочий конденсаторы) и работа при меньшей емкости (рабочий конденсатор). Величина емкости пускового конденсатора обычно принимается в два раза больше емкости фазосдвигающего конденсатора, но при пуске без нагрузки емкость пускового конденсатора может быть значительно уменьшена.

Схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть показана на рисунке 2, где С1 — пусковой конденсатор, а С2 — рабочий конденсатор. Выключатель SA1 служит для включения электродвигателя в сеть, замыкатель Q1 -кнопка для кратковременного включения пускового конденсатора. Резистор R1 предназначен для снижения броска тока на контактах замыкателя Q1.

После включения выключателя SA1 необходимо кратковременно нажать замыкатель Q1, но длительность нажатия должна обеспечить разгон двигателя.
В качестве конденсаторов в этой схеме необходимо использовать бумажные марок МБГП, МБГЧ, МБГО на рабочее напряжение не менее 400 В. Эти конденсаторы довольно громоздки, поэтому на практике лучше воспользоваться электролитическими конденсаторами, которые имеют значительно меньшие размеры при большой емкости. Но электролитические(полярные) конденсаторы в цепь переменного тока просто так включать не следует, и один громоздкий и малодоступный бумажный конденсатор заменяют двумя параллельно включенными цепочками из диода и конденсатора таким образом, что каждая цепочка проводит ток в одном направлении. При этом рабочее напряжение каждого конденсатора снижается, и в схеме, включенной в сеть с напряжением 220 В, можно использовать электролитические конденсаторы на напряжение 200 В.

Рис.3. Принципиальная схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть с использованием электролитических конденсаторов и с возможностью реверсирования: VD1 и VD2 — силовые диоды типа Д245, Д246, Д247 или более мощные, резисторы R1 и R2 номиналом 470 Ом типа МЛТ-2, С1 и С4- пусковые конденсаторы, С2 и СЗ — рабочие конденсаторы, SA1 и SA2 — тумблеры типа ТВ или ПТ. Q1 — пусковая кнопка типа КП.

Подобная схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть с использованием электролитических конденсаторов показана на рисунке 3. Здесь бумажный рабочий конденсатор заменен двумя электролитическими С2 и СЗ, а пусковой — конденсаторами С1 и С4. Можно использовать конденсаторы типов К5-35, К50-20 или ЭТО на напряжение 250 В. В каждой ветви стоит мощный силовой диод, пропускающий ток в одном направлении. Диоды следует использовать с рабочим током порядка 10 А и выше.

Кроме того, в схеме (рис. 3) предусмотрен переключатель SA1, обеспечивающий реверс электродвигателя.
Хотя в таблице 1 даны величины емкости конденсаторов для электродвигателей мощностью до 2,2 кВт, наилучшие результаты получаются при использовании в однофазной сети электродвигателей мощностью до 1,5 кВт.
Для включения в однофазную сеть пригодны трехфазные электродвигатели серий АО, АОЛ, АП Н, УАД — то есть далеко не все трехфазные электродвигатели переменного тока.