Трехфазный двигатель в однофазной сети

Иногда в домашних условиях возникает потребность в подключении 3-х фазного электродвигателя переменного тока в однофазную сеть. И у меня возникла необходимость подключения промышленной швейной машины. Такие машины работают на швейной фабрике от 3-х фазной сети, поэтому проблем с их подключением в цеху не возникает. Другое дело – подключить ее к домашней однофазной сети.

Первым делом пришлось изменить схему подключения обмоток двигателя на “треугольник” со “звезды”. При этом необходимо соблюдать полярность соединения обмоток “начало – конец” (см. рис. 1). Такое переключение позволяет решить проблему с подключением двигателя в однофазную сеть напряжением 220В.

Указанная в табличке мощность двигателя швейной машины – 0,4кВт. Приобретение рабочих, а тем более пусковых конденсаторов типа МБГП, МБГЧ и МБГО (металлобумажных) на рабочее напряжение 450…600В с емкостью соответственно 50 и 100 мкФ оказалось довольно сложной задачей из-за их слишком высокой стоимости на рынке.

Я пробовал использовать вместо металлобумажных электролитические (полярные) конденсаторы вместе с мощными выпрямительными диодами Д242, Д246. К сожалению, положительного результата это не дало. Двигатель упорно не хотел запускаться, по-видимому, по причине наличия конечного сопротивления диодов в прямом направлении.

И тогда пришла абсурдная, на первый взгляд, мысль о запуске двигателя при помощи кратковременного подключения в сеть переменного тока обычного электролитического конденсатора (см. рис. 2). После запуска (разгона) двигателя этот конденсатор отключается и двигатель работает в 2-х фазном режиме. При этом двигатель теряет до половины своей мощности. Поэтому, если заранее предусмотрен запас по мощности, или заведомо известно, что такой запас имеется (так было в моем случае), то с таким недостатком можно смириться. Кстати, двигатель теряет до половины своей мощности и при использовании рабочего фазосдвигающего конденсатора.

Обратите внимание на самое важное. При включении электролитического конденсатора непосредственно в сеть переменного тока происходит его быстрый разогрев, приводящий к вскипанию электролита и последующему взрыву. Как показывает практика, это происходит через 10…15с.

Известно, что в цепи переменного тока промышленной частоты сопротивление конденсатора вычисляется по следующей формуле:

где С — емкость конденсатора, мкФ.

Величина тока в цепи с конденсатором рассчитывается как:

В случае, если электролитический конденсатор включается через небольшое сопротивление (в моем случае это комплексное сопротивление фазы обмотки двигателя 2 = r + jx), и, к тому же, во время разгона двигателя (где-то в течение 1…1,5с), то повреждение электролитического конденсатора не происходит, так его разогрев является недостаточным.

Кратковременность включения электролитического конденсатора обеспечивается кнопкой ПНВС-10УХЛ2 (она используется в домашних стиральных машинах). Эта кнопка имеет 3 контакта: два – с фиксацией (SB 1.1, SB 1.3) и один – без фиксации (SB 1.2). Именно с его помощью и происходит кратковременное включение электролитического конденсатора.

где U — напряжение сети; Iн — номинальный, ток потребляемый электродвигателем. Формула для расчета пускового конденсатора (она неоднократно публиковалась в различных источниках) схемы соединения обмотки статора электродвигателя в "треугольник".

где Р — мощность электродвигателя, кВт; U — напряжение питающей сети сети, В; n — КПД двигателя (обычно 0,8...0,9); cosф — коэффициент мощности (обычно равен 0,85).

Электролитические конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не менее 450В. Рекомендуется использовать не один конденсатор, а набирать его из нескольких (в этом случае улучшаяется их тепловой режим). Конденсаторы необходимо поместить в защитную коробку.

Я эксплуатирую электродвигатель, подключенный по такой схеме, уже около 4-х лет. Время подтвердило надежность данной схемы запуска двигателя. Мои знакомые также повторяли такую схему (правда, использовались электродвигатели мощностью до 1 кВт). При мощности двигателя свыше 1 кВт на время пуска, по моему мнению, необходимо подключать последовательно с конденсатором для ограничения тока небольшой резистор с соответствующей мощностью рассеяния.