Как подключить однофазный электродвигатель

Очень часто бывает, что механика в стиральной машине, пылесосе, электродрели полностью выходит из строя, и выгодней будет купить новую бытовую технику, чем починить безнадёжно устаревшие домашние электроприборы.

Из кучи оставшихся от данных устройств запчастей, как правило, самым ценным элементом будет электродвигатель, которому можно найти достойное применение, подключив в сеть 220В.

В подобных электроприборах изредка встречается полноценный трёхфазный двигатель, и скорее всего там окажется однофазный коллекторный или асинхронный электродвигатель, у которого может оказаться изрядный запас прочности и ресурса подшипников для применения в качестве привода насоса, компрессора, вентилятора, точила, мини-станка, овощерезки, газонокосилки и т.д.

В данной статье будет рассказано о том, как подключить однофазный электродвигатель в сеть 220 В, в зависимости от его типа.

Принцип действия коллекторного двигателя

В коллекторном электродвигателе, встречающемся в стиральных машинах и электродрелях, имеются обмотки на статоре и роторе.

Коллекторный двигатель

Роторные обмотки намотаны в виде рамок и помещаются в специальных пазах, а их переключение происходит при помощи коллекторных выводов и контактов в виде графитовых щёток.

ротор коллекторного двигателя

Устройство ротора выполнено таким образом, чтобы в любой момент времени под напряжением находилась только одна рамка, магнитное поле которой перпендикулярно полю обмотки статора.

Электромагнитное взаимодействие полярных магнитных полюсов стремится повернуть ротор так, чтобы направленность его магнитного поля совпала с полем статора, подобно стрелке компаса.

Но, как только ротор поворачивается на определённый угол, контакты рамки выходят из соприкосновения со щётками, и включаются следующая обмотка, и процесс повторяется, создавая непрерывный момент вращения.

Подключение в сеть 220 В коллекторного электродвигателя

Схема коллекторного электродвигателя устроена таким образом, что направления токов в обмотке статора ротора и рамке ротора всегда совпадают, независимо от фазы переменного напряжения. Из-за совпадения направления токов, возникающие магнитные поля будут всегда перпендикулярными, что и будет вызывать момент вращения вала.

Поэтому очень важно установить перемычку на выводах двигателя, для последовательного соединения статорной и роторной обмоток. Поменяв местами выводы обмоток статора или ротора можно изменить направление вращения вала двигателя.

схема подключения

Для полноты картины нужно проследить путь тока – один из выводов от щётки коллектора подключается в сеть 220 В (допустим фаза, но это не имеет значения). Вывод другой щётки нужно подсоединить к одному выводу статора при помощи перемычки. Оставшийся вывод от статора подключается в сеть 220 В (ноль), замыкая цепь.

Принцип действия однофазного асинхронного электродвигателя

В отличие от коллекторного двигателя, в однофазном асинхронном электродвигателе с короткозамкнутым находящимся в состоянии покоя ротором,

устройство асинхронного двигателя

в котором индуцируются токи, создающие магнитное поле, взаимодействующее с электромагнитным полем катушки, векторы возникающих сил (М, -М) уравновешивают друг друга. Это означает, что при включении в сеть вал мотора вращаться не будет, и для его запуска нужен начальный вращательный момент S.

Можно рукой раскрутить вал и подать напряжение сети, тогда двигатель наберёт обороты. Многие так и делают, запуская точило, но такой способ совершенно неприемлем, если нужно раскрутить вращающиеся ножи овощерезки или газонокосилки.

Поскольку в трёхфазном электродвигателе момент вращения задан конструктивно при помощи расположения обмоток и смещения фаз трёхфазной сети, то в однофазном моторе для запуска применяют дополнительную пусковую обмотку, благодаря которой создаётся вращательный момент смещения ротора.

Схема подключения 1

Смещения фазы тока дополнительной обмотки относительно синусоиды напряжения 220 В создаётся при помощи конденсатора.

Схема подключения 2

Подключение в сеть асинхронного однофазного электродвигателя.
На корпусе однофазного асинхронного электродвигателя должна быть схема подключения, где указываются выводы основной и дополнительной обмотки, а также емкость конденсатора.

Выводы обмоток

Но, если схема где-то затерялась, то нужно определить рабочую и пусковую обмотку, измерив и сравнив сопротивления – у основной оно должно быть меньшим. Для этого нужно взять мультиметр, выставить диапазон для измерения в Омах, и поочерёдно измерить сопротивление между выводами.

Определение пусковой и рабочей обмотки

Поскольку часто данные обмотки имеют общий вывод, то его определяют опытным путём – сумма сопротивлений, измеренных от данного провода обмоток должна соответствовать суммарному сопротивлению подключённых последовательно обмоток.Если конструкция двигателя позволяет, то определить принадлежность выводов можно визуально – у проводов рабочей обмотки поперечное сечение (толщина) больше.

рабочая и пусковая обмотки

Рабочая обмотка подключается к напряжению 220 В напрямую, а пусковая – последовательно с конденсатором. Если обмотки соединены внутри мотора, то такая схема не позволит изменять направление вращения. Если из мотора выходят четыре провода от двух обмоток, то направление вращения будет зависеть выбора выводов для их соединения в общий отвод.

Выбор вращения двигателя

Существуют электродвигатели с идентичными обмотками – их называют двухфазными.

Режимы однофазных двигателей

Поскольку однофазные и двухфазные двигатели для запуска требуют , то такие электродвигатели называют конденсаторными. Существует несколько режимов работы конденсаторного двигателя:

С пусковым конденсатором и дополнительной обмоткой, которые подключаются только на время запуска. Емкость выбирается исходя из 70 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
С рабочим конденсатором, емкостью 23-35 мкФ и дополнительной обмоткой, подключённой всё время;
С рабочим и пусковым конденсатором, подключаемым параллельно рабочему.

Применяется в случаях с тяжёлым запуском двигателя. Емкость рабочего конденсатора в два-три раза меньше номинала пускового (70 мкФ/1 кВт).

Из-за сложности формул расчёта принято выбирать емкости, исходя из приведённых выше пропорций. В реальности, подключив электродвигатель, нужно проследить за его работой и нагревом. Если двигатель будет заметно нагреваться в режиме с рабочим конденсатором, то его емкость необходимо уменьшить. Подбирать конденсаторы нужно с рабочим напряжением не меньше 450 В.

Запуск двигателя с пусковым конденсатором осуществляется вручную с помощью кнопки управления,

или схемы с двумя контакторами, один из которых (пусковой) не имеет самоподхвата и удерживается током замкнутого кнопочного контакта или реле времени. Некоторые конденсаторные электродвигатели имеют центробежный контакт, используемый при запуске, размыкающийся при наборе оборотов.

Подключение трёхфазного двигателя в сеть 220 В

Подобным способом с применением конденсатора подключается трёхфазный двигатель по схеме «звезда» или «треугольник».

Расчёт емкости производится исходя из рабочего напряжения и тока,

или паспортной мощности мотора.

По аналогии с однофазным электродвигателем, в случае тяжёлого запуска трёхфазного двигателя, применяется пусковой конденсатор, емкость которого в два-три раза выше номинала рабочего.

Подключая трехфазный электродвигатель в сеть 220 В при помощи пускового конденсатора, нужно помнить, что при такой схеме подключения мотор не будет работать с полной отдачей и не разовьет максимальную мощность.

Для полноценной работы такого двигателя нужны три фазы, получить которые можно проведя сеть 380 В, или использовать сложную электронную схему, рассчитанную под конкретную мощность, генерирующую смещение фаз при помощи мощных силовых полупроводниковых ключей.