Схема подключения однофазного двигателя через пускатель

Подключение однофазного электродвигателя чрез трехфазный магнитный пускатель — довольно распространенная практика защиты однофазных моторов. Ниже приведена схема как подключить однофазный электродвигатель к питающей сети (220В) через трехфазный магнитный пускатель (380В).

Для защиты однофазного электродвигателя от перегрузки мы рекомендуем подключать электродвигатель к питающей сети через магнитный пускатель c правильно подобранным тепловым реле. Однако в большинстве случаев пускатели и тепловые реле выпускаются трехфазными (для 380 В).  Для правильной работы трехфазного теплового реле с однофазным электродвигателем необходимо два полюса этого теплового реле включить последовательно. Ниже привожу схему, как  это сделать  и, тем самым, произвести подключение однофазного электродвигателя 220 В к питающей сети (220В) через трехфазный пускатель. В моем примере пускатель типа ПМЛ с тепловым реле типа РТЛ. Схема:

Вопрос как подключить однофазный электродвигатель очень часто возникает на практике из-за высокой популярности применения подобных агрегатов для решения различных бытовых задач.

Схема подключения однофазного электродвигателя достаточно проста и требует учета всего одного принципиального момента: для обеспечения его работоспособности необходимо вращающееся магнитное поле. При наличии только однофазной сети переменного тока на момент запуска электродвигателя его приходится формировать искусственно через применение соответствующих схемных решений.

ОГЛАВЛЕНИЕ

  • Обмотки электромотора
  • Особенности формирования вращающего момента
  • Конденсаторы
  • Косвенное включение
  • Особенности применения магнитного пускателя
  • Заключение

Обмотки электромотора

схема подключения однофазного двигателя через пускатель

Укладка обмоток в статоре однофазного электродвигателя

Конструкция любого однофазного электродвигателя предполагает использование как минимум трех катушек. Две из них являются элементов конструкции статора,включены параллельно. Одна из них является рабочей, а вторая выполняет функции пусковой. Их клеммы выведены на корпус двигателя и используются для подключения к сети. Обмотка ротора выполнена короткозамкнутой. К сети подключатся две из них, остальные служат для коммутации.

Для изменения мощности рабочая катушка может формироваться из двух частей, которые включаются последовательно.

Визуально идентифицировать рабочую и пусковую обмотку можно по сечению провода: у первой из них оно заметно больше. Можно замерить сопротивление тестером подключением его к клеммам: у рабочей обмотки его величина будет меньше. Как правило, сопротивления обмоток будет составлять не более нескольких десятков Ом.

Особенности формирования вращающего момента

Магнитное поле, создаваемое катушками электродвигателя, имеет фазовый сдвиг на 90 градусов. Это обычно достигается через конденсатор, который последовательно включается в цепь запуска. Возможные варианты соединения показаны на рисунке ниже.

схема подключения однофазного двигателя через пускатель

Варианты создания сдвига фаз

Пусковая катушка может работать постоянно. Допустима также схема, основанная на ее отключении после достижения номинальной частоты вращения ротора. Постоянное подключение пусковой обмотки усложняет конструкцию двигателя, но улучшает его характеристики. На особенностях подключения к сети эти различия не сказываются.

Для упрощения запуска двигателя с рабочим конденсатором, перед подачей на него тока от сети параллельно ему подключают вспомогательную емкость.

Однофазный электромотор позволяет простыми средствами изменить направление вращения вала на противоположное. Для этого производится сдвиг фазы тока, поступающего от сети и протекающего через цепи запуска, меняется на противоположный. Данная процедура реализуется простым изменением порядка включения пусковой обмотки при ее соединении с рабочей обмоткой.

Конденсаторы

Наши читатели рекомендуют!

Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют «Экономитель энергии Electricity Saving Box». Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

схема подключения однофазного двигателя через пускатель

Схема подключения однофазных конденсаторных двигателей: а – с рабочей емкостью Ср, б – с рабочей емкостью Ср и пусковой емкостью Сп.

Электродвигатель может комплектоваться двумя разновидностями конденсаторов. Наличие емкости, включаемой последовательно спусковой обмоткой и пропускающей через себя ток для сдвига фазы, является обязательным. Ее значение заимствуется из паспортных данных электродвигателя и дублируется на его шильдике.

При отсутствии конденсатора нужной емкости допустимо применять любой другой с близким номиналом. При слишком сильном отклонении в меньшую сторону двигатель может не начать вращаться без ручной прокрутки его вала, а затем не будет развивать нужную мощность. При значительном превышении емкости начнется сильный нагрев.

Емкость дополнительного пускового компонента выбирается в два-три раза выше по сравнению с основным. Такая величина обеспечивает максимальный стартовый момент.

Для включения пускового элемента может использоваться как обычная кнопка, так и более сложные схемы.

Косвенное включение

схема подключения однофазного двигателя через пускатель

Подключение однофазного двигателя

Основным компонентом схемы косвенного включения является магнитный пускатель, который включается в разрыв между выходом силовой сети и электродвигателем.

Силовые контакты этого блока выполнены как нормально разомкнутые. Магнитный пускатель по величине максимального протекающего через него тока относится к одной из семи нормированных групп. Из-за небольшой мощности однофазных электродвигателей обычно достаточно устройства первой группы, максимальное значение коммутируемого тока которого составляет 10 А.

Управляющая часть катушки предназначена для подключения к сетям с различным напряжением. Наиболее удобным является магнитный пускатель с управлением от 220в переменного тока.

Особенности применения магнитного пускателя

В управляющей части устройства предусмотрено несколько пар контактов, на которых собирается схема релейной автоматики. Один из них всегда является нормально замкнутым, а второй – нормально разомкнутым.

У кнопки «Пуск» рабочим считается нормально разомкнутый контакт, а у кнопки «Стоп» задействован нормально замкнутый элемент.

При выполнении подключения рассматриваемого устройства осуществляются соединения нескольких типов.

схема подключения однофазного двигателя через пускатель

Схема подключения однофазного двигателя

Фаза, наряду с входной клеммой, подключается также к входу контакта кнопки «Стоп», а ноль соединяется с входной клеммой катушки, что обеспечивает протекание через нее управляющего тока.

Активный контакт кнопки «Пуск» при работающем двигателе шунтируется аналогичным элементом катушки. Для формирования этой цепи выполняются два дополнительных соединения, схема которых показана на рисунке выше:

  • выход рабочего контакта кнопки «Стоп» параллельно соединяется с контактами выхода кнопки «Пуск» и входа управляющей катушки;
  • выход нормально разомкнутого контакта управляющей катушки параллельно соединяется с ее выходной клеммой и с входом рабочего контакта кнопки «Пуск».

Заключение

Процесс подключения однофазного электромотора к сети 220в не отличается большой сложностью и фактически требует только желания, минимального набора простейших инструментов, наличия схемы соединений и аккуратности в работе. Из расходных материалов нужны только провода. Из-за опасности короткого замыкания и больших величин токов, протекающих через обмотки двигателя, необходимо обязательно выполнять требования техники безопасности и не забывать про старое, но очень действенное правило: «Семь раз отмерь, один раз отрежь».

схема подключения однофазного двигателя через пускатель

Подключения магнитного пускателя и малогабаритных его вариантов, для опытных электриков не представляет никакой сложности, но для новичков может оказаться задачей над которой пройдется задуматься.

Магнитный пускатель является коммутационным устройством для дистанционного управления нагрузкой большой мощности.

На практике, зачастую, основным применением контакторов и магнитных пускателей есть запуск и остановка асинхронных электродвигателей, их управления и реверс оборотов двигателя.

Но свое использование такие устройства находят в работе и с другими нагрузками, например компрессорами, насосами, устройствами обогрева и освещения.

При особых требованиях безопасности (повышенная влажность в помещении) возможно использования пускателя с катушкой на 24 (12) вольт. А напряжение питания электрооборудования при этом может быть большим, например 380вольт и большим током.

Кроме непосредственной задачи, коммутации и управления нагрузкой с большим током, еще одной немаловажной особенностью есть возможность автоматического «отключения» оборудования при «пропадание» электричества.

Наглядный пример. При работе какого то станка, например распиловочного, пропало напряжение в сети. Двигатель остановился. Рабочий полез к рабочей части станка, и тут напряжение опять появилось. Если бы станок управлялся просто рубильником, двигатель сразу бы включился, в результате — травма.

При управлении электродвигателем станка с помощью магнитного пускателя, станок не включится, пока не будет нажата кнопка «Пуск» .

Схемы подключения магнитного пускателя

Стандартная схема. Применяется в случаях когда нужно осуществлять обычный пуск электродвигателя. Кнопку «Пуск» нажали – двигатель включился, кнопку «Стоп» нажали – двигатель отключился. Вместо двигателя может быть любая нагрузка подключенная к контактам, например мощный обогреватель.

схема подключения однофазного двигателя через пускатель В данной схеме силовая часть питается от трехфазного переменного напряжения 380В с фазами «А» «В» «С». В случаях однофазного напряжения, задействуются лишь две клеммы.

В силовую часть входит: трех полюсный автоматический выключатель QF1, три пары силовых контактов магнитного пускателя 1L1-2T1, 3L2-4T2, 5L3-6T3 и трехфазный асинхронный электродвигатель М.

Цепь управления получает питание от фазы «А».

В схему цепи управления входят кнопка SB1 «Стоп», кнопка SB2 «Пуск», катушка магнитного пускателя КМ1 и его вспомогательный контакт 13НО-14НО, подключенный параллельно кнопке «Пуск».

При включении автомата QF1 фазы «А», «В», «С» поступают на верхние контакты магнитного пускателя 1L1, 3L2, 5L3 и там дежурят. Фаза «А», питающая цепи управления, через кнопку «Стоп» приходит на «3» контакт кнопки «Пуск», вспомогательный контакт пускателя 13НО и так же остается дежурить на этих двух контактах.

Обратите внимание. В зависимости от номинала напряжения самой катушки и используемого напряжения питающей сети, будет разная схема подключения катушки.

Например если катушка магнитного пускателя на 220 вольт — один ее вывод подключается к нейтрале, а другой, через кнопки, к одной из фаз.

Если номинал катушки на 380 вольт — один вывод к одной из фаз, а второй, через цепь кнопок к другой фазе.

Существуют также катушки на 12, 24, 36, 42, 110 вольт, поэтому, прежде чем подать напряжение на катушку, вы должны точно знать ее номинальное рабочее напряжение.

При нажатии на кнопку «Пуск» фаза «А» попадает на катушку пускателя КМ1, пускатель срабатывает и все его контакты замыкаются. Напряжение появляется на нижних силовых контактах 2Т1, 4Т2, 6Т3 и уже от них поступает на электродвигатель. Двигатель начинает вращаться.

Вы можете отпустить кнопку «Пуск» и двигатель не отключится, так как с использованием вспомогательного контакта пускателя 13НО-14НО, подключенного параллельно кнопке «Пуск», реализован самоподхват.

Получается так, что после отпускания кнопки «Пуск» фаза продолжает поступать на катушку магнитного пускателя, но уже через свою пару 13НО-14НО.

В случае если не будет самоподхвата, будет необходимо все время держать нажатой кнопку «Пуск» чтобы работал электродвигатель или другая нагрузка.

схема подключения однофазного двигателя через пускатель

Для отключения электродвигателя или другой нагрузки достаточно нажать кнопку «Стоп»: цепь разорвется и управляющее напряжение перестанет поступать на катушку пускателя, возвратная пружина вернет сердечник с силовыми контактами в исходное положение, силовые контакты разомкнутся и отключат электродвигатель от напряжения сети.

Как выглядит монтажная (практическая) схема подключения магнитного пускателя?

схема подключения однофазного двигателя через пускатель

Чтобы не тянуть лишний провод на кнопку «Пуск», можно поставить перемычку между выводом катушки и одним из ближайших вспомогательных контактов, в данном случае это «А2» и «14НО». А уже с противоположного вспомогательного контакта провод тянется непосредственно на «3» контакт кнопки «Пуск».

схема подключения однофазного двигателя через пускатель

Как подключить магнитный пускатель в однофазной сети

Схема подключения электродвигателя с тепловым реле и защитным автоматом

Как выбрать автоматический выключатель (автомат) для защиты схемы?

Прежде всего выбираем сколько «полюсов», в трехфазной схеме питания естественно нужен будет трехполюсный автомат, а в сети 220 вольт как правило, двохполюсный автомат, хотя будет достаточно и однополюсного.

Следующим важным параметром будет ток сработки.

Например если электродвигатель на 1,5 кВт. то его максимальный рабочий ток — 3А (реальный рабочий может быть меньше, надо измерять).  Значит, трехполюсный автомат надо ставить на 3 или 4А.

Но у двигателя, мы знаем, пусковой ток намного больше рабочего, а значит обычный (бытовой) автомат с током в 3А будет срабатывать сразу при пуске такого двигателя.

Характеристику теплового расцепителя нужно выбирать D, чтобы при пуске автомат не срабатывал.

Или же, если такой автомат не просто найти, можно по подбирать ток автомата, чтобы он был на 10-20% больше рабочего тока электродвигателя.

Можно и удаться в практический эксперимент и с помощью измерительных клещей замерить пусковой и рабочий ток конкретного двигателя.

Например для двигателя на 4кВт, можно ставить автомат на 10А.

Для защиты от перегрузки двигателя, когда ток возрастает выше установленного (например пропадания фазы) — контакты теплового реле RT1 размыкаются, и цепь питания катушки электромагнитного пускателя разрывается.

В данном случае, тепловое реле выполняет роль кнопки «Стоп», и стоит в той же цепи, последовательно. Где его поставить — не особо важно, можно на участке схемы L1 — 1, если это удобно в монтаже.

С использованием теплового расцепителя, отпадает надобность так тщательно подбирать ток вводного автомата, так как с тепловой защитой вполне должно справится тепловое реле двигателя.

Подключение электродвигателя через реверсивный пускатель

Данная необходимость возникает, тогда когда нужно чтобы движок вращался поочередно в обоих направлениях.

Смена направления вращения реализуется простим способом,  меняются местами любые две фазы.

Когда включен пускатель КМ1, это будет «правое» вращение. Когда включается КМ2 — первая и третья фазы меняются местами, движок будет крутиться «влево». Включение пускателей КМ1 и КМ2 реализуется разными кнопками «Пуск вперед» и «Пуск назад«, выключение — одной, общей кнопкой «Стоп» , как и в схемах без реверса.

В таких схемах запуска всегда должна быть защита от одновременного включения кнопок «вперед» и «назад».

Реверсивный пускатель должен иметь механическую защиту от одновременного включения двух его половин. А если он состоит из двух отдельных пускателей, между ними должен стоять специальный механический блокиратор.

Вторая защита — электрическая. Контакты КМ2.4 и КМ1.4, стоящие в цепях питания катушек пускателей. Например, если включен КМ1, его НЗ контакт КМ1.4 разомкнут, и если случайно нажать обе кнопки «пуск», ничего не получится — электродвигатель будет слушаться той кнопки, которая нажата раньше.

Для реализации электрической блокировки одновременного включения и самоподхвата на каждый пускатель надо, кроме силовых, ещё один НЗ (блокировка) и НО (самоподхват). Но так-как пятого контакта, в большинства магнитных пускателей нет, можно поставить дополнительный контакт. Например приставка ПКИ.

с катушкой на 220 вольт

с катушкой на 380 вольт

Электродвигатели однофазные 220В широко используются в разнообразном промышленном и бытовом оборудовании: насосах, стиральных машинах, холодильниках, дрелях и обрабатывающих станках.

Разновидности

Существуют две наиболее востребованных разновидности этих устройств:

  • Коллекторные.
  • Асинхронные.

Последние по своей конструкции более просты, однако обладают рядом недостатков, среди которых можно отметить трудности с изменением частоты и направления вращения ротора.

Устройство асинхронного двигателя

Мощность данного двигателя зависит от конструктивных особенностей и может варьироваться от 5 до 10 кВт. Его ротор представляет короткозамкнутую обмотку – алюминиевые или медные стержни, которые замкнуты с торцов.

Как правило, электродвигатель асинхронный однофазный оборудован двумя смещенными на 90° относительно друг друга обмотками. При этом главная (рабочая) занимает существенную часть пазов, а вспомогательная (пусковая) – оставшуюся. Свое название электродвигатель асинхронный однофазный получил лишь потому, что он имеет только одну рабочую обмотку.

Принцип работы

Протекающий по главной обмотке переменный ток создает магнитное периодически меняющееся поле. Оно состоит из двух кругов одинаковой амплитуды, вращение которых происходит навстречу друг другу.

В соответствии с законом электромагнитной индукции, меняющийся в замкнутых витках ротора магнитный поток образует индукционный ток, который взаимодействует с полем, порождающим его. Если ротор находится в неподвижном положении, моменты сил, действующих на него, одинаковы, в результате он остается неподвижным.

При вращении ротора, нарушится равенство моментов сил, так как скольжение его витков по отношению к вращающимся магнитным полям станет разным. Таким образом, действующая на роторные витки от прямого магнитного поля сила Ампера будет существенно больше, чем со стороны обратного поля.

В витках ротора индукционный ток может возникать только в результате пересечения ими силовых линий магнитного поля. Их вращение должно осуществляться со скоростью, чуть меньше частоты вращения поля. Собственно отсюда и пошло название асинхронный однофазный электродвигатель.

Вследствие увеличения механической нагрузки уменьшается скорость вращения, возрастает индукционный ток в роторных витках. А также повышается механическая мощность двигателя и переменного тока, который он потребляет.

Схема подключения и запуска

Естественно, что вручную раскручивать при каждом запуске электродвигателя ротор неудобно. Поэтому для обеспечения первоначального пускового момента применяется пусковая обмотка. Так как она составляет прямой угол с рабочей обмоткой, для образования вращающегося магнитного поля на ней должен быть сдвинут по фазе ток относительно тока в рабочей обмотке на 90°.

Этого добиться можно посредством включения в цепь фазосмещающего элемента. Дроссель или резистор не могут обеспечить сдвиг фазы на 90°, поэтому целесообразней в качестве фазосмещающего элемента использовать конденсатор. Такая схема однофазного электродвигателя обладает отличными пусковыми свойствами.

Если в качестве фазовращающего элемента выступает конденсатор, электродвигатель конструктивно может быть представлен:

  • С рабочим конденсатором.
  • С пусковым конденсатором.
  • С рабочим и пусковым конденсатором.

Наиболее распространенным является второй вариант. В таком случае предусмотрено недолгое подключение пусковой обмотки с конденсатором. Это происходит только на время пуска, затем они отключаются. Реализовать такой вариант можно при помощи реле времени или посредством замыкания цепи при нажатии пусковой кнопки.

Подобная схема подключения однофазного электродвигателя характеризуется довольно невысоким пусковым током. Однако в номинальном режиме параметры низкие по причине того, что поле статора – эллиптическое (оно сильнее в направлении полюсов).

Схема с постоянно включенным рабочим конденсатором в номинальном режиме работает лучше, при этом пусковые характеристики имеет посредственные. Вариант с рабочим и пусковым конденсатором, по сравнению с двумя предыдущими, является промежуточным.

Коллекторный двигатель

Рассмотрим однофазный электродвигатель коллекторного типа. Это универсальное оборудование может питаться от источников постоянного или переменного тока. Его часто используют в электрических инструментах, стиральных и швейных машинах, мясорубках – там, где требуется реверс, его вращение с частотой свыше 3000 оборотов в минуту или регулировка частоты.

Обмотки ротора и статора электродвигателя соединяются последовательно. Ток подводится посредством щеток, соприкасающихся с пластинами коллектора, к которым подходят концы обмоток ротора.

Осуществление реверса происходит за счет изменения полярности подключения ротора или статора в электрическую сеть, а скорость вращения регулируется посредством изменения в обмотках величины тока.

Недостатки

Коллекторный однофазный электродвигатель имеет следующие недостатки:

  • Создание радиопомех, трудное управление, значительный уровень шума.
  • Сложность оборудования, практически невозможно произвести его ремонт самостоятельно.
  • Высокая стоимость.

Подключение

Чтобы электродвигатель в однофазной сети был подключен должным образом, необходимо соблюдать определенные требования. Как уже было сказано, существует целый ряд двигателей, способных функционировать от однофазной сети.

Перед подключением важно убедиться в том, что частота и напряжение сети, указанные на корпусе, соответствуют главным параметрам электрической сети. Все работы по подключению необходимо производить только при обесточенной схеме. Также следует избегать заряженных конденсаторов.

Как подключить однофазный электродвигатель

Для подключения двигателя необходимо соединить последовательно статор и якорь (ротор). Клеммы 2 и 3 соединяются, а две другие нужно подключить в цепь 220B.

По причине того, что электродвигатели однофазные 220В функционируют в цепи переменного тока, в магнитных системах возникает магнитный переменный поток, что провоцирует образование вихревых токов. Именно поэтому магнитную систему статора и ротора выполняют из электротехнических стальных листов.

Подключение без регулирующего блока с электроникой может привести к тому, что в момент запуска образуется значительный пусковой ток, и в коллекторе произойдет искрение. Изменение направления вращения якоря выполняется посредством нарушения последовательности подключения, когда меняются местами выводы якоря или ротора. Главным недостатком этих двигателей считается присутствие щеток, которые следует заменять после каждой длительной эксплуатации оборудования.

Таких проблем в асинхронных электродвигателях не существует, так как в них отсутствует коллектор. Магнитное поле ротора образуется без электрических связей за счет внешнего магнитного поля статора.

Подключение через магнитный пускатель

Рассмотрим, как можно подключить однофазный электродвигатель через магнитный пускатель.

1. Итак, в первую очередь необходимо выбрать магнитный пускатель по току таким образом, чтобы его контактная система выдерживала нагрузку электрического двигателя.

2. Пускатели, к примеру, делятся на величину от 1 до 7, и чем больше данный показатель, тем больший ток выдерживает контактная система этих устройств.

  • 10A – 1.
  • 25A – 2.
  • 40A – 3.
  • 63A – 4.
  • 80A – 5.
  • 125A – 6.
  • 200A – 7.

3. После того как была определена величина пускателя, необходимо обратить внимание на катушку управления. Она может быть на 36B, 380B и 220B. Желательно остановиться на последнем варианте.

4. Далее, собирается схема магнитного пускателя, и подключается силовая часть. На разомкнутые контакты выполняется ввод 220B, на выход силовых контактов пускателя подключается электродвигатель.

5. Подключаются кнопки «Стоп – Пуск». Их питание осуществляется от ввода силовых контактов пускателя. К примеру, фаза соединяется с кнопкой «Стоп» замкнутого контакта, затем с нее переходит на пусковую кнопку разомкнутого контакта, а с контакта кнопки «Пуск» – на один из контактов катушки магнитного пускателя.

6. На второй вывод пускателя подключается «ноль». Чтобы зафиксировать включенное положение магнитного пускателя, необходимо шунтировать пусковую кнопку замкнутого контакта к блоку контактов пускателя, подающего питание с кнопки «Стоп» на катушку.