Как правильно подключить электродвигатель с 380 В на 220 В: схемы и описание

Первый способ – электромеханическое преобразование

Для того чтобы получить результат своими руками и наиболее простым путем, надо построить электромеханический преобразователь напряжения. Для этого потребуется минимум усилий, поскольку надо лишь найти его готовые компоненты. Чтобы получить максимальную эффективность преобразования, они следующие:

  • трехфазный синхронный генератор подходящей мощности;
  • коллекторный электродвигатель, аналогичный по мощности синхронному генератору;
  • мощный ЛАТР.

Валы двигателя и генератора жестко соединяются. Двигатель присоединяется к электрической сети через ЛАТР. С генератора снимаются три фазы по любой схеме (звезда или треугольник). Число оборотов двигателя под нагрузкой будет уменьшаться, поэтому ЛАТР позволит это исправить. Такая регулировка получается ручной и неудобной. Особенно если нагрузка будет быстро изменяться. Но альтернативой для нее может быть только та или иная автоматика. Простейшее решение – центробежный регулятор оборотов. Его контакты можно вывести на корпус через кольца и щетки.

А чтобы уменьшить износ контактов, коллекторный двигатель необходимо присоединить к сети через симистор, управляемый центробежным регулятором. Настроив его на число оборотов, соответствующее частоте 50 Гц электрогенератора, можно спокойно работать, не опасаясь изменения нагрузки и напряжения электросети. Для менее мощных потребителей порядка 1…2 кВт достаточно возбуждения от магнитного ротора, для более мощных потребуется возбуждение от постоянного тока. Для управления возбуждением целесообразно использовать диммер с выпрямителем. 

Что такое инвертор напряжения

Что такое инвертор напряжения

Это прибор, применяющийся при необходимости преобразовать постоянный электрический ток одной величины в ток переменных значений другой величины. При том, что в процессе преобразования количество фаз со смещением на конкретный градус может быть не ограничено, всё же универсальным для функционирования электрооборудования общеизвестных стандартов оно равняется трём с соответственным сдвигом 120 градусов.

Применять инвертор можно как независимое устройство, так и в качестве элемента устройства системы для обеспечения бесперебойного снабжения электроэнергией. Если устройство находится в составе источника бесперебойного питания, это означает, при неожиданном отключении напряжения в сети подключенный прибор (например, компьютер) продолжит получать электрический ток от резервной аккумуляторной батареи достаточно времени, чтобы пользователь мог корректно закончить работу с техникой и выключить её.

Что такое инвертор напряжения

Крупные устройства бесперебойного электроснабжения обеспечены инверторами с батареями большой ёмкости, позволяющей питать электроприборы до нескольких часов.

Помимо основного предназначения инвертор может использоваться с целью регулирования частоты двигателя в широком диапазоне. Это позволяет существенно снизить потребление электроэнергии по сравнению с техникой, работающей на постоянной частоте.

Схемы подключения

В основном подключение электрического двигателя к однофазной сети производится при соединении двух питающих проводов по схеме или треугольник, или звезда. В первом случае выходная мощность мотора будет отличаться от номинальной (то есть, при трехфазном подключении) на 30%. Во втором, на 50%. То есть, схема треугольник в данном случае является эффективной.

Из электродвигателя торчат три провода. Так вот фаза питающего провода подключается к одному из них, ноль к другому. А вот третий провод подключается к схеме через конденсатор.

Подключение по схеме звезда и треугольник

Внимание! Вращение вала электродвигателя в ту или другую сторону зависит от того, к какому проводу будет подключен конденсатор: к фазе или к нулю. Чтобы изменить направление вращения, необходимо просто перебросить провода.

И третий параметр – это частота вращения. Так вот он от номинального не отличается. То есть, если электродвигатель вращается, к примеру, 1280 об/мин от трехфазной сети, то при подсоединении его к однофазной сети он будет вращаться с той же частотой.

Разница между однофазными и трехфазными агрегатами

Прежде чем приступить к непосредственному рассмотрению схем подключения типа 380/220, нужно разобраться в следующем:

  • что собой представляют двигатели обоих классов,
  • как они работают,
  • каковы принципы функционирования однофазной (220) и трехфазной (380) сети.

Поскольку большинство асинхронных электродвигателей являются трехфазными (на 380В), то начнем, пожалуй, с них. Любой подобный агрегат имеет два ключевых элемента: подвижный ротор, соединенный с приводным валом, и неподвижный кольцевидный статор. Каждый из них имеет фазные обмотки, смещенные относительно друг друга на 120º. Принцип действия двигателя на 380В заключается в создании подвижного (вращающегося) магнитного поля. Оно создается в обмотках статора при подаче напряжения на них. За счет разности частот полей ротора и статора, между контактными обмотками возникает ЭДС, которая заставляет вал вращаться. На клеммы такого двигателя должны приходить три фазы (по 220 В) через соединение по схеме звезда или треугольник.

Однофазным принято называть силовой агрегат, рассчитанный на подключение к идентичной, чаще всего бытовой сети 220В. Учитывая, что любой такой кабель имеет две жилы (фаза и ноль), двигателю достаточно иметь всего одну фазную обмотку. По факту, на статоре конструктивно есть две обмотки, но одна используется как рабочая, а вторая – пусковая. Для того, чтобы двигатель на 220В начал работать, то есть, чтобы возникло вращающееся магнитное поле и следом за ним ЭДС, необходимо задействовать обе цепи. При этом, пусковая обмотка подключается через промежуточную емкостную/индуктивную цепь или же замыкается, если мощность агрегата мала.

Как можно заключить, главная разница между этими двумя классами двигателей (220 и 380 В) заключается не столько в количестве фаз/проводов подключения, сколько в организации пуска.

Типы инверторов

Форма генерируемого инвертором напряжения бывает разнообразной:

  • синусоидальная;
  • приближённая к синусоидальной;
  • импульсная.

Типы инверторов

Однофазные преобразователи бывают двух видов: выдающие чистый синус, либо модифицированную выходную синусоиду. Последняя является упрощённой формой сигнала сети и допускается большинством стандартных электроприборов.

Чистую синусоиду требуют аппараты, оснащённые электродвигателем или трансформатором, а также устройства способные работать только с такой формой напряжения.

Трёхфазные преобразователи в основном используют при необходимости создать трёхфазный ток для электрических двигателей. Обмотки двигателя здесь будут напрямую подключены к выходу преобразователя. Мощность его должна выбираться в зависимости от её максимального значения для прибора-потребителя.

Обыкновенно инвертор функционирует в трёх рабочих режимах:

  • режим пуска — используется при заряде ёмкости, пуске холодильника и пр. В этом режиме мощность может на мгновения превысить номинал преобразователя в два раза, однако это считается нормальным для большинства устройств;
  • длительный — режим, работы по номиналу преобразователя;
  • перегрузочный — включается в случаях превышения номинала мощностью потребляющего энергию прибора (в 1,3 раза), позволяет стандартной модели инвертора работать до получаса.

Типы инверторов

Преимущества и недостатки

Обе системы питания имеют свои плюсы и минусы, которые меняются местами или становятся несущественными при переходе мощности через порог 10 кВт. Попробую перечислить.

Однофазная сеть 220 В, плюсы

  • Простота
  • Дешевизна
  • Ниже опасное напряжение

Однофазная сеть 220 В, минусы

  • Ограниченная мощность потребителя

Трехфазная сеть 380 В, плюсы

  • Мощность ограничена только сечением проводов
  • Экономия при трехфазном потреблении
  • Питание промышленного оборудования
  • Возможность переключения однофазной нагрузки на “хорошую” фазу при ухудшении качества или пропадании питания

Трехфазная сеть 380 В, минусы

  • Дороже оборудование
  • Более опасное напряжение
  • Ограничивается максимальная мощность однофазных нагрузок

Выводы

Получить 380 вольт от сети 220 В возможно несколькими способами. Самым эффективным является способ применения электронного инвертора:

  • стабильные параметры тока;
  • безопасная эксплуатация;
  • обеспечение заявленной выходной мощности;
  • компактность установки.

Все выше перечисленные способы преобразования 220 Вольт в 380 работают, поэтому имеют право на существование. Но надо быть готовым к потере мощности и к трудностям по достижению других параметров тока, включая его частотные характеристики.

Когда 380, а когда 220?

Так почему же в квартирах у нас напряжение 220 В, а не 380? Дело в том, что к потребителям мощностью менее 10 кВт, как правило, подключают одну фазу. А это значит, что в дом вводится одна фаза и нейтральный (нулевой) проводник. В 99% квартир и домов именно так и происходит.

Электрощиток в доме

Однофазный электрощиток в доме. Правый автомат – вводной, далее – по комнатам. Кто найдёт ошибки на фото? Хотя, этот щиток – одна сплошная ошибка…

Однако, если планируется потреблять мощность более 10 кВт, то лучше – трехфазный ввод. А если имеется оборудование с трехфазным питанием (содержащее трехфазные двигатели), то я категорически рекомендую заводить в дом трехфазный ввод с линейным напряжением 380 В. Это позволит сэкономить на сечении проводов, на безопасности, и на электроэнергии.

Не смотря на то, что есть способы включения трехфазной нагрузки в однофазную сеть, такие переделки резко снижают КПД двигателей, и иногда при прочих равных условиях можно за 220 В заплатить в 2 раза больше, чем за 380.

Однофазное напряжение применяется в частном секторе, где потребляемая мощность, как правило,  не превышает 10 кВт. При этом на вводе применяют кабель с проводами сечением 4-6 мм². Потребляемый ток ограничивается вводным автоматическим выключателем, номинальный ток защиты которого – не более 40 А.

Про выбор защитного автомата я уже писал здесь. А про выбор сечения провода – здесь. Там же – жаркие обсуждения вопросов.

А если Вам вообще интересно то, о чем я пишу, подписывайтесь на получение новых статей и вступайте в группу в ВК!

Но если мощность потребителя – 15 кВт и выше, то тут обязательно нужно использовать трехфазное питание. Даже, если в данном здании нет трехфазных потребителей, например, электродвигателей. В таком случае мощность разделяется по фазам, и на электрооборудование (вводной кабель, коммутация) ложится не такая нагрузка, как если бы ту же мощность брали от одной фазы.

Пример трехфазного электрощитка. Потребители и трехфазные, и однофазные.

Пример трехфазного электрощитка. Потребители и трехфазные, и однофазные.

Например, если дом питается от одной фазы, и потребляет мощность 15 кВт – это ток около 70А, нужен медный провод сечением не менее 10 мм². Стоить кабель с такими жилами будет существенно. А автоматов на одну фазу (однополюсных) на ток больше 63 А на ДИН-рейку я не встречал.

Поэтому в офисах, магазинах, и тем более на предприятиях применяют только трёхфазное питание. И, соответственно, трёхфазные счетчики, которые бывают прямого включения и трансформаторного включения (с трансформаторами тока).

И на вводе (перед счетчиком) стоят примерно такие “ящички”:

Трехфазный ввод

Трехфазный ввод. Вводной автомат перед счетчиком.

Существенный минус трехфазного ввода (отмечал его выше) – ограничение по мощности однофазных нагрузок. Например, выделенная мощность трехфазного напряжения – 15 кВт. Это значит, что по каждой фазе – максимум 5 кВт. А это значит, что максимальный ток по каждой фазе – не более 22 А (практически – 25). И надо крутиться, распределяя нагрузку.

Надеюсь, теперь понятно, что такое трехфазное напряжение 380 В и однофазное напряжение 220 В?

Как подключить с реверсом

В жизни бывают ситуации, когда требуется изменить направление вращения мотора. Это возможно и для трехфазных ЭД, применяемых в бытовой сети с одной фазой и нулем.

Для решения задачи требуется один вывод конденсатора подключать к отдельной обмотке без возможности разрыва, а второй — с возможностью переброса с «нулевой» на «фазную» обмотку.

Для реализации схемы можно использовать переключатель с двумя положениями.

К крайним выводам подпаиваются провода от «нуля» и «фазы», а к центральному — провод от конденсатора.

Система распределения электроэнергии

Исходно напряжение всегда является трехфазным. Под “исходно” я подразумеваю генератор на электростанции (тепловой, газовой, атомной), с которого напряжение в много тысяч вольт поступает на понижающие трансформаторы, которые образуют несколько ступеней напряжения. Последний трансформатор понижает напряжение до уровня 0,4 кВ и подаёт его конечным потребителям – нам с вами, в квартирные дома и в частный жилой сектор.

На крупных предприятиях с потреблением мощности более 100 кВт обычно существуют собственные подстанции 10/0,4 кВ.

Наглядно:

Трехфазное питание - ступени от генератора до потребителя

Трехфазное питание – ступени от генератора до потребителя

На рисунке упрощенно показано, как с генератора G напряжение (везде речь идёт про трехфазное) 110 кВ (может быть 220 кВ, 330 кВ или другое) поступает на первую трансформаторную подстанцию ТП1, которая понижает напряжение в первый раз до 10 кВ. Одна такая ТП устанавливается для питания города или района и может иметь мощность порядка от единиц до сотен мегаватт (МВт).

Далее напряжение поступает на трансформатор ТП2 второй ступени, на выходе которого действует напряжение конечного потребителя 0,4 кВ (380В). Мощность трансформаторов ТП2 – от сотен до тысяч кВт. С ТП2 напряжение поступает к нам – на несколько многоквартирных домов, на частный сектор, и т.п.

Такие ступени преобразования уровня напряжения необходимы для того, чтобы уменьшить потери при транспортировке электроэнергии. Подробнее о потерях в кабельных линиях – в другой моей статье.

Схема упрощённая, ступеней может быть несколько, напряжения и мощности могут быть другие, но суть от этого не меняется. Только конечное напряжение потребителей одно – 380 В.

Итоги

Как видно из статьи, подключить электродвигатель трехфазного тока в однофазную сеть без потери мощности реально. При этом для домашних условий наиболее простым и доступным является вариант с применением пускового конденсатора.

Преобразователи частоты

Основная информация о частотных преобразователях ALTIVAR иустройствах плавного пуска ALTISTART Schneider Electric

Преобразователем частоты называют прибор, который, как следует из названия, преобразует входящее напряжение в импульсное. Если при входе напряжение составляет от 220 до 380 Вольт, а частота, 50 Герц, то на выходе модулятор преображает его в синусоидальный ток, где частота может быть 0-400 Гц. При помощи такого преобразования частоты и амплитуды напряжения, обеспечивается мягкое постепенное регулирование скорости вращения двигателя.

Главные возможности преобразователя

Инвертор обеспечивает плавный запуск и торможение электродвигателя, позволяя менять направление и регулировать скорость вращения вала.

Частотные преобразователи Schneider Electric

Преобразователи частоты Schneider Electric используются в комплекте с асинхронными и синхронными электродвигателями. Они обеспечивают изменение частоты переменного тока и помогают регулировать скорость двигателя.

Спектр применения частотников от «Шнайдер Электрик» велик. Их используют на промышленных предприятиях и в зданиях коммерческого назначения, в сферах энергетики, коммунального хозяйства и т.д. Это оборудование стоит приобрести, если требуется создать:

  • современную систему обогрева;
  • установку кондиционирования воздуха;
  • вентиляционную систему;
  • систему насосных агрегатов;
  • cистему транспортировки (с конвейерами, лифтами и т.д.).

Частотные преобразователи для электродвигателей особенно хорошо зарекомендовали себя на тех предприятиях, где важна эффективная транспортировка жидкостей. Эти устройства позволяют снизить расходы при водоподготовке, водоснабжении и водоотведении.

Преимущества преобразователей частоты от «Шнайдер» Schneider Electric обеспечивает:

  1. Оптимальный режим работы электрооборудования, защиту от перегрузок и других внештатных ситуаций.
  2. Гибкий план ТО: состояние компонентов постоянно отслеживается системой, при неисправностях оператору поступает уведомление.
  3. Простоту введения в эксплуатацию. Преобразователь частоты от “Шнайдер Электрик» легко встраивается в существующие системы и адаптируется с ними, его просто модифицировать.
  4. Удобное управление: на каждой модели стоят выносные терминалы.Разные степени защиты – классические IP21 и IP23, более специфические UP54, IP64 и т.д.
  5. Общую продолжительность жизненного цикла в 20 лет, на каждом этапе которого предоставляется сервисное обслуживание.
  6. Минимальные расходы при эксплуатации за счёт качественных систем мониторинга.

Габариты преобразователей частоты различны: есть компактные варианты 144х350х206, а напольные устройства могут занимать 400-1200 мм в ширину и 2150 в высоту. Есть возможность подобрать и комплектные «книжные» форматы корпуса. Монтировать устройства можно без оболочки, а есть модели для установки в шкаф.

Автоматизация, мониторинг и диагностика

«Шнайдер» уделяет автоматизации управления и удобству контроля не меньше внимания, чем техническим характеристикам самих частотников. Поэтому частотные преобразователи Schneider Electric снабжены системой мониторинга и диагностики. Передача данных в систему управления производится через порт Ethernet, работает интегрированный веб-сервер.

  • Открыть систему мониторинга можно с компьютера, планшета или смартфона. При этом:
  • для операторов все данные выводятся на монитор и постоянно обновляются без задержек;
  • для гаджетов предусмотрено специальное приложение, поэтому управлять технологическим процессом можно прямо из дома или из машины;
  • для сотрудников можно настроить в приложении уровни доступа к тем или иным функциям;
  • ПО снабжено киберзащитой: вероятность перехвата управления или выведения из строя системы мониторинга исключена;
  • документация и справочные материалы доступны по QR-коду, размещённому на терминале: не нужно тратить время на самостоятельный поиск информации;
  • даже при разрыве соединения срок простоя будет минимален благодаря надёжным сетевым технологиям;
  • возможен обмен данными между несколькими преобразователями с целью контроля за всем оборудованием в комплексе.
  • В приложениях выводятся данные энергопотребления и другая информация на дополнительных инфопанелях. Всё это позволяет оптимизировать энергопотребление: абсолютно каждый элемент под контролем, а все значения регулируются.

В чем проявляется экономия при использовании перобразователей частоты?

Эффект экономии при введении состоит из таких пунктов:

  1. снижение потребления электроэнергии до 50% в приборах, работающих с насосами, вентиляторами или компрессорными устройствами;
  2. электродвигатель повышает срок службы, поскольку регулирование осуществляется менее затратными способами;
  3. повышается качество производимых товаров;
  4. увеличиваются объемы производства и производительности оборудования;
  5. значительно снижается износ механических элементов, поскольку улучшается динамика самих приборов.

Блог прораба

Как из 380 сделать 220 схема

Добрый день. Меня зовут Леонид, мне 42 года. Более 15 лет моя карьера связана со строительством.

Я собираю на этом сайте полезные материалы, которые пригодятся и строителям-самоучкам, и тем, кто платит наемным рабочим (и их же я рекомендую знакомым, как методичку по проверке). Надеюсь, материалы, найденные и собранные мной в сети помогут Вам избежать ошибок и сэкономить время и деньги.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Электрик в Дом