Трехфазный двигатель в однофазной сети

Иногда в домашних ус­ловиях возникает необхо­димость подключения трехфазного электродви­гателя переменного тока в однофазную сеть.

Возникла такая необхо­димость и у меня при под­ключении промышленной швейной машины. На швейной фабрике такие машины работают в цехе, имеющем трехфазную сеть, и проблем не возни­кает.

Первое, что пришлось сделать,- это изменить схему подключения обмоток электродвигателя со «звезды» на «треугольник», соблюдая полярность соединения обмоток (начало — конец) (рис. 1). Это переключение позволяет включать электродвигатель в однофазную сеть 220 В.

Рис: Схема переключения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть 220 В.

Мощность электродвигателя швейной машины по табличке — 0,4 кВт. Приобрести рабочие, а тем более пусковые, металло-бумажные конденсаторы типа МБГО, МБГП, МБГЧ емкостью соответственно 50 и 100 мкФ на рабочее    напряжение 450…600 В  оказалось задачей непосильной из-за их высокой стоимости на «блошином рынке». Использование вместо металло-бумаж-ных полярных (электролитических) конденсаторов и мощных выпрямительных диодов Д242, Д246 положительного результата не дало. Электродвигатель упорно не запускался, по-видимому, из-за конечного сопротив­ления диодов в прямом направлении.

Поэтому в голову при­шла абсурдная с первого взгляда идея запуска эле­ктродвигателя с помощью кратковременного под­ключения обычного элек­тролитического конденсатора в сеть переменного тока (рис.2).

Рис 2: Схема запуска эле­ктродвигателя с помощью кратковременного под­ключения обычного элек­тролитического конденсатора в сеть переменного тока.

После запус­ка (разгона) электродвига­теля электролитический конденсатор отключается, и электродвигатель рабо­тает в двухфазном режи­ме, теряя при этом до 50% своей мощности. Но если заранее предусмотреть за­пас по мощности, или за­ведомо известно, что такой запас существует (как в моем случае), то с этим недо­статком можно смириться. Между про­чим, и при ра­боте электро­двигателя с рабочим фазосдвигающим конден­сатором элек­тродвигатель также теряет до 50% своей мощности.

Теперь о са­мом важном. Электролити­ческий конде­нсатор, будучи  включенным непосредст­венно в сеть переменного тока, быстро разогревает­ся, электролит вскипает, и происходит его взрыв — это знают многие. Как показал эксперимент, на это уходит около 10-15 с. Известно, что сопротивление конден­сатора в цепи переменно­го тока промышленной ча­стоты определяется по формуле:

где С — емкость конденсатора в микрофарадах.

Но если электролитический конденсатор включить через небольшое сопротивление (в моем случае это комплексное сопротивление фазы обмотки электродвигателя 2 = г + ]х), и к тому же кратковременно, на время разгона электродвигателя (где-то 1-1,5 с), то электролитический конденсатор не повреждается, так как не успевает разогреться.

Кратковременность включения может обеспечить кнопка ПНВС-10УХЛ2, применяемая в домашних стиральных машинах. Кнопка имеет три контакта: два — с фиксацией (ЗВ 1.1, 5В1.3) и один — без фиксации (ЗВ 1.2). Он и включает конденсатор, и при прекращении нажатия на кнопку возвращается в исходное отключенное положение.

Формулы для расчета пускового конденсатора неоднократно печатались, но тем не менее хочу повторить их для схемы соединения обмотки статора электродвигателя в «треугольник».

где U- напряжение сети; Iн — номинальный ток, потребляемый электродвигателем.

где Р — мощность электродвигателя, кВт; U- напряжение сети, В;  n — коэффициент полезного действия электродвигателя (обычно 0,8-0,9); соэф — коэффициент мощности (обычно 0,85).