Conexión de un motor trifásico a una red trifásica. Tres fases o una, ¿cuál es mejor? Cómo conectar trifásico

¡Hola a todos! Hoy te mostraré cómo conseguir una red trifásica a partir de una red monofásica normal de 220 V, y sin coste especial. Pero primero les contaré mi problema que precedió a la búsqueda de dicha solución.
Tenía una potente sierra de mesa soviética (2 kW) que estaba conectada a una red trifásica. Mis intentos de alimentarlo desde una red monofásica, como suele ser habitual, no fueron posibles: hubo una fuerte caída de energía, los condensadores de arranque se calentaron y el motor mismo se calentó.
Afortunadamente, una vez dediqué bastante tiempo a buscar una solución en Internet. Donde me encontré con un video en el que un tipo hacía una especie de divisor usando un potente motor eléctrico. A continuación, instaló esta red trifásica alrededor del perímetro de su garaje y conectó a ella todos los demás dispositivos que requerían tensión trifásica. Antes de empezar a trabajar, vino al taller, puso en marcha el motor dispensador y funcionó hasta que se fue. En principio, me gustó la solución.
Decidí repetirlo y hacer mi propio divisor. Como motor tomé un viejo soviético con una potencia de 3,5 kW, con devanados conectados en estrella.

Esquema

Todo el circuito consta de unos pocos elementos: un interruptor de alimentación general, un botón de arranque, un condensador de 100 uF y un potente motor en sí.

¿Cómo funciona todo? Primero, suministramos energía monofásica al motor distribuidor, conectamos el condensador al botón de arranque y así lo arrancamos. Una vez que el motor ha alcanzado la velocidad deseada, se puede apagar el condensador. Ahora puedes conectar una carga a la salida del divisor de fase, en mi caso una circular de sobremesa y varias cargas trifásicas más.

El cuerpo del dispositivo: el marco está hecho de esquinas en forma de L, todo el equipo está fijado a un trozo de hoja OSB. En la parte superior se han rediseñado las asas para transportar toda la estructura y se conecta un enchufe de tres pines a la salida.

Después de conectar la sierra a través de un dispositivo de este tipo, hubo una mejora significativa en el funcionamiento, nada se calienta, hay suficiente potencia, y no solo para la sierra. Nada gruñe ni zumba como antes.
Sólo es aconsejable llevar el motor de distribución al menos 1 kW más potente que los consumidores, así no se notará una caída de potencia bajo una carga repentina.
No importa quién diga algo acerca de que el seno no es puro o que no dará nada, les aconsejo que no los escuchen. La onda sinusoidal del voltaje es limpia y dividida exactamente 120 grados, como resultado el equipo conectado recibe voltaje de alta calidad, por lo que no se calienta.
La segunda mitad de los lectores que hablarán sobre el siglo XXI y la gran disponibilidad de convertidores de frecuencia de voltaje trifásicos, puedo decir que mi solución es varias veces más barata, ya que el motor antiguo es bastante fácil de encontrar. Incluso puedes coger uno que no sea adecuado para la carga, con rodamientos débiles y casi rotos.
Mi divisor de fase en modo inactivo no consume tanto: 200 - 400 W en algún lugar, la potencia de las herramientas conectadas aumenta significativamente en comparación con el esquema de conexión habitual a través de condensadores de arranque.
En conclusión, me gustaría justificar mi elección de esta solución: fiabilidad, increíble simplicidad, bajos costos, alta potencia.

En el hogar, a veces es necesario hacer funcionar un motor eléctrico asíncrono (AM) trifásico. Si tienes una red trifásica, esto no es difícil. En ausencia de una red trifásica, el motor se puede arrancar desde una red monofásica agregando condensadores al circuito.

Estructuralmente, el IM consta de una parte estacionaria, el estator, y una parte móvil, el rotor. Los devanados se colocan en ranuras del estator. El devanado del estator es un devanado trifásico, cuyos conductores están distribuidos uniformemente alrededor de la circunferencia del estator y dispuestos en fases en ranuras con una distancia angular de 120 el. grados. Los extremos y comienzos de los devanados salen a la caja de conexiones. Los devanados forman pares de polos. La velocidad nominal del rotor del motor depende del número de pares de polos. La mayoría de los motores industriales generales tienen de 1 a 3 pares de polos, con menos frecuencia 4. Los IM con una gran cantidad de pares de polos tienen baja eficiencia, dimensiones más grandes y, por lo tanto, rara vez se utilizan. Cuantos más pares de polos, menor será la velocidad del rotor del motor. Los motores industriales generales se fabrican con varias velocidades de rotor estándar: 300, 1000, 1500, 3000 rpm.

El rotor del IM es un eje en el que hay un devanado en cortocircuito. En los motores de baja y media potencia, el devanado generalmente se realiza vertiendo una aleación de aluminio fundido en las ranuras del núcleo del rotor. Junto con las varillas se funden anillos en cortocircuito y palas terminales, que ventilan la máquina. En las máquinas de alta potencia, el devanado está hecho de varillas de cobre, cuyos extremos están conectados mediante soldadura a anillos en cortocircuito.

Cuando el IM se enciende en una red trifásica, la corriente comienza a fluir a través de los devanados alternativamente en diferentes momentos. En un período de tiempo, la corriente pasa por el polo de la fase A, en otro por el polo de la fase B, en el tercero por el polo de la fase C. Al pasar por los polos de los devanados, la corriente crea alternativamente un imán giratorio. campo que interactúa con el devanado del rotor y lo hace girar, como si lo empujara en diferentes planos en diferentes momentos.

Si enciende el IM en una red monofásica, el par será creado por un solo devanado. Tal momento actuará sobre el rotor en un plano. Este momento no es suficiente para mover y girar el rotor. Para crear un cambio de fase de la corriente polar en relación con la fase de suministro, en la Fig. 1 se utilizan condensadores de cambio de fase.

Se pueden utilizar condensadores de cualquier tipo, excepto electrolíticos. Los condensadores como MBGO, MBG4, K75-12, K78-17 son muy adecuados. Algunos datos de condensadores se muestran en la Tabla 1.

Si es necesario ganar una cierta capacitancia, entonces los capacitores deben conectarse en paralelo.

Las principales características eléctricas del IM se dan en la hoja de datos, Fig. 2.

Figura 2

Del pasaporte se desprende que el motor es trifásico, con una potencia de 0,25 kW, 1370 rpm, es posible cambiar el diagrama de conexión del devanado. El diagrama de conexión de los devanados es "triángulo" para un voltaje de 220 V, "estrella" para un voltaje de 380 V, respectivamente, la corriente es 2,0/1,16 A.

El diagrama de conexión en estrella se muestra en la Fig. 3. Con esta conexión se suministra a los devanados del motor eléctrico una tensión entre los puntos AB (tensión lineal U l) que es dos veces mayor que la tensión entre los puntos AO (tensión de fase U f).

Fig.3 Esquema de conexión en estrella.

Por tanto, la tensión lineal es varias veces mayor que la tensión de fase: . En este caso, la corriente de fase If es igual a la corriente lineal I l.

Veamos el diagrama de conexión triangular en la Fig. 4:

Fig.4 Diagrama de conexión en triángulo

Con tal conexión, el voltaje lineal U L es igual al voltaje de fase U f., y la corriente en la línea I l es veces mayor que la corriente de fase I f :.

Por lo tanto, si el IM está diseñado para un voltaje de 220/380 V, para conectarlo a un voltaje de fase de 220 V, se utiliza un diagrama de conexión "triangular" para los devanados del estator. Y para conectarse a una tensión lineal de 380 V: conexión en estrella.

Para arrancar este IM desde una red monofásica con una tensión de 220V, debemos encender los devanados según el circuito “triángulo”, Fig. 5.

Fig.5 Esquema de conexión de los devanados EM según el diagrama “triangular”

El diagrama de conexión de los devanados en la caja de salida se muestra en la Fig. 6

Fig.6 Conexión en la caja de salida ED según diagrama “triángulo”

Para conectar un motor eléctrico según el circuito "estrella", es necesario conectar los devanados de dos fases directamente a una red monofásica, y el tercero a través de un condensador de trabajo C p a cualquiera de los cables de la red en la Fig. 6.

La conexión en la caja de terminales para el circuito en estrella se muestra en la Fig. 7.

Fig.7 Esquema de conexión de los devanados EM según el esquema “estrella”

El diagrama de conexión de los devanados en la caja de salida se muestra en la Fig. 8

Fig.8 Conexión en la caja de salida ED según esquema “estrella”

La capacidad del condensador de trabajo C p para estos circuitos se calcula mediante la fórmula:
,
donde I n - corriente nominal, U n - tensión de funcionamiento nominal.

En nuestro caso, para encender el circuito “triángulo”, la capacitancia del condensador de trabajo es C p = 25 µF.

La tensión de funcionamiento del condensador debe ser 1,15 veces la tensión nominal de la red de suministro.

Para arrancar un IM de pequeña potencia suele ser suficiente un condensador de trabajo, pero con una potencia de más de 1,5 kW, el motor no arranca o acelera muy lentamente, por lo que es necesario utilizar también un condensador de arranque C p La capacidad del condensador de arranque debe ser entre 2,5 y 3 veces mayor que la capacidad del condensador de trabajo.

El diagrama de conexión de los devanados del motor eléctrico conectados en patrón delta utilizando condensadores de arranque C p se muestra en la Fig. 9.

Fig. 9 Esquema de conexión de los devanados EM según el diagrama “triangular” utilizando condensados ​​de arranque

El diagrama de conexión de los devanados del motor estrella utilizando condensadores de arranque se muestra en la Fig. 10.

Fig. 10 Esquema de conexión de los devanados EM según circuito “estrella” utilizando condensadores de arranque.

Los condensadores de arranque C p se conectan en paralelo a los condensadores de trabajo utilizando el botón KN durante un tiempo de 2-3 s. En este caso, la velocidad de rotación del rotor del motor eléctrico debe alcanzar 0,7…0,8 de la velocidad de rotación nominal.

Para arrancar el IM mediante condensadores de arranque, es conveniente utilizar el botón Fig. 11.

Fig.11

Estructuralmente, el botón es un interruptor tripolar, cuyo par de contactos se cierra cuando se presiona el botón. Cuando se suelta, los contactos se abren y el par de contactos restante permanece encendido hasta que se presiona el botón de parada. El par de contactos del medio realiza la función de un botón KN (Fig.9, Fig.10), a través del cual se conectan los condensadores de arranque, los otros dos pares actúan como un interruptor.

Puede resultar que en la caja de conexiones del motor eléctrico los extremos de los devanados de fase estén hechos dentro del motor. Entonces el IM sólo podrá conectarse según los diagramas de la Fig. 7, Fig. 10, dependiendo de la potencia.

También hay un diagrama para conectar los devanados del estator de un motor eléctrico trifásico - estrella parcial Fig. 12. Es posible realizar una conexión de acuerdo con este diagrama si los principios y finales de los devanados de fase del estator se llevan a la caja de conexiones.

Fig.12

Es recomendable conectar un motor eléctrico según este esquema cuando sea necesario crear un par de arranque superior al nominal. Esta necesidad surge en accionamientos de mecanismos con condiciones de arranque difíciles, cuando se arrancan mecanismos bajo carga. Cabe señalar que la corriente resultante en los cables de alimentación supera la corriente nominal en un 70-75%. Esto debe tenerse en cuenta al elegir la sección del cable para conectar el motor eléctrico.

Capacitancia del capacitor de trabajo C p para el circuito de la Fig. 12 se calcula mediante la fórmula:
.

La capacitancia de los condensadores de arranque debe ser entre 2,5 y 3 veces mayor que la capacitancia C r. La tensión de funcionamiento de los condensadores en ambos circuitos debe ser 2,2 veces la tensión nominal.

Normalmente, los terminales de los devanados del estator de los motores eléctricos están marcados con etiquetas de metal o cartón que indican el comienzo y el final de los devanados. Si por alguna razón no hay etiquetas, proceda de la siguiente manera. En primer lugar, se determina la pertenencia de los cables a las distintas fases del devanado del estator. Para hacer esto, tome cualquiera de los 6 terminales externos del motor eléctrico y conéctelo a cualquier fuente de energía, y conecte el segundo terminal de la fuente a la luz de control y, con el segundo cable de la lámpara, toque alternativamente los 5 restantes. terminales del devanado del estator hasta que se encienda la luz. Cuando la luz se enciende significa que los 2 terminales pertenecen a la misma fase. Convencionalmente, marquemos el comienzo del primer cable C1 con etiquetas y su final, C4. De manera similar, encontraremos el principio y el final del segundo devanado y los designaremos C2 y C5, y el principio y el final del tercero, C3 y C6.

La siguiente y principal etapa será determinar el inicio y el final de los devanados del estator. Para ello utilizaremos el método de selección, que se utiliza para motores eléctricos con una potencia de hasta 5 kW. Conectemos todos los comienzos de los devanados de fase de los motores eléctricos de acuerdo con las etiquetas previamente conectadas a un punto (usando un circuito en estrella) y conectemos el motor eléctrico a una red monofásica usando capacitores.

Si el motor alcanza inmediatamente la velocidad nominal sin un zumbido fuerte, esto significa que todos los inicios o todos los finales del devanado han llegado al punto común. Si, cuando se enciende, el motor zumba fuertemente y el rotor no puede alcanzar la velocidad nominal, entonces se deben intercambiar los terminales C1 y C4 en el primer devanado. Si esto no ayuda, se deben devolver los extremos del primer devanado a su posición original y ahora se intercambian los terminales C2 y C5. Hacer lo mismo; para el tercer par si el motor continúa zumbando.

Al determinar el comienzo y el final de los devanados, respete estrictamente las normas de seguridad. En particular, cuando toque las abrazaderas del devanado del estator, sujete los cables sólo por la parte aislada. Esto también debe hacerse porque el motor eléctrico tiene un núcleo magnético de acero común y puede aparecer un alto voltaje en los terminales de otros devanados.

Para cambiar el sentido de rotación del rotor de un IM conectado a una red monofásica según el circuito “triangular” (ver Fig. 5), basta con conectar el devanado de tercera fase del estator (W) a través de un condensador al terminal del devanado de segunda fase del estator (V).

Para cambiar el sentido de rotación de un IM conectado a una red monofásica según el circuito “estrella” (ver Fig. 7), es necesario conectar el devanado de tercera fase del estator (W) a través de un condensador al terminal del segundo devanado (V).

Al comprobar el estado técnico de los motores eléctricos, a menudo se puede notar con decepción que después de un funcionamiento prolongado aparecen ruidos y vibraciones extraños y que es difícil girar el rotor manualmente. La razón de esto puede ser el mal estado de los rodamientos: las cintas de correr están cubiertas de óxido, rayones y abolladuras profundas, las bolas individuales y la jaula están dañadas. En todos los casos es necesario inspeccionar el motor eléctrico y eliminar las posibles averías existentes. En caso de daños menores, basta con lavar los rodamientos con gasolina y lubricarlos.

Los motores asíncronos trifásicos, que se utilizan a menudo debido a su uso generalizado, constan de un estator estacionario y un rotor móvil. Los conductores del devanado se colocan en las ranuras del estator con una distancia angular de 120 grados eléctricos, cuyos comienzos y extremos (C1, C2, C3, C4, C5 y C6) se llevan a la caja de conexiones. Los devanados se pueden conectar según una "estrella" (los extremos de los devanados están conectados entre sí, la tensión de alimentación se suministra a sus comienzos) o un "triángulo" (los extremos de un devanado están conectados al comienzo de otro ).

En la caja de distribución, los contactos generalmente están desplazados: frente a C1 no está C4, sino C6, frente a C2 - C4.

Cuando un motor trifásico se conecta a una red trifásica, una corriente comienza a fluir a través de sus devanados en diferentes momentos, creando un campo magnético giratorio que interactúa con el rotor y lo hace girar. Cuando el motor se enciende en una red monofásica, no se crea ningún par que pueda mover el rotor.

Entre las diferentes formas de conectar motores eléctricos trifásicos a una red monofásica, la más sencilla es conectar el tercer contacto a través de un condensador desfasador.

La velocidad de rotación de un motor trifásico que funciona en una red monofásica sigue siendo casi la misma que cuando está conectado a una red trifásica. Lamentablemente, esto no se puede decir de la potencia, cuyas pérdidas alcanzan valores importantes. Los valores exactos de pérdida de potencia dependen del diagrama de conexión, las condiciones de funcionamiento del motor y el valor de capacitancia del condensador de cambio de fase. Aproximadamente, un motor trifásico en una red monofásica pierde alrededor del 30-50% de su potencia.

No todos los motores eléctricos trifásicos son capaces de funcionar bien en redes monofásicas, pero la mayoría de ellos hacen frente a esta tarea de manera bastante satisfactoria, excepto por la pérdida de potencia. Básicamente, para el funcionamiento en redes monofásicas se utilizan motores asíncronos con rotor de jaula de ardilla (A, AO2, AOL, APN, etc.).

Los motores trifásicos asíncronos están diseñados para dos tensiones de red nominales: 220/127, 380/220, etc. Los motores eléctricos más habituales con una tensión de funcionamiento de los devanados son 380/220V (380V en estrella, 220 en triángulo), mayor tensión en estrella, menor en triángulo. En el pasaporte y en la placa del motor, entre otros parámetros, se indica la tensión de funcionamiento de los devanados. Se indica el voltaje del devanado, su diagrama de conexión y la posibilidad de cambiarlo.

Designación en la placa. A indica que los devanados del motor se pueden conectar como “triángulo” (a 220V) o como “estrella” (a 380V). A la hora de conectar un motor trifásico a una red monofásica, es recomendable utilizar un circuito en triángulo, ya que en este caso el motor perderá menos potencia que cuando se conecta en estrella.

Tableta B informa que los devanados del motor están conectados en configuración de estrella y la caja de distribución no brinda la posibilidad de cambiarlos a triángulo (solo hay tres terminales). En este caso, se puede aceptar una gran pérdida de potencia conectando el motor en configuración de estrella o, penetrando el devanado del motor eléctrico, intentar sacar los extremos que faltan para conectar los devanados en configuración delta.

Si el voltaje de funcionamiento del motor es 220/127 V, entonces el motor solo se puede conectar a una red monofásica de 220 V mediante un circuito en estrella. Si conecta 220 V en un circuito delta, el motor se quemará.

Principios y finales de devanados (varias opciones)

Quizás la principal dificultad al conectar un motor trifásico a una red monofásica sea comprender los cables que entran en la caja de conexiones o, en ausencia de una, simplemente salen del motor.

El caso más simple es cuando los devanados de un motor existente de 380/220 V ya están conectados en un circuito delta. En este caso, basta con conectar los cables de alimentación de corriente y los condensadores de trabajo y arranque a los terminales del motor según el diagrama de conexión.

Si los devanados del motor están conectados por una "estrella" y es posible cambiarla por un "triángulo", entonces este caso tampoco puede clasificarse como complejo. Basta con cambiar el diagrama de conexión de los devanados a un “triángulo”, utilizando puentes para ello.

Determinación de los inicios y finales de los devanados.. La situación es más complicada si se llevan 6 cables a la caja de conexiones sin indicar su pertenencia a un devanado específico y sin marcar el principio y el final. En este caso, todo se reduce a resolver dos problemas (pero antes de hacer esto, debe intentar encontrar alguna documentación sobre el motor eléctrico en Internet. Puede describir a qué pertenecen los cables de diferentes colores):

• identificar pares de cables pertenecientes a un devanado;
• encontrar el principio y el final de los devanados.

La primera tarea se resuelve "haciendo sonar" todos los cables con un probador (midiendo la resistencia). Si no tienes un dispositivo, puedes solucionar el problema utilizando una bombilla de linterna y pilas, conectando los cables existentes en un circuito en serie con la bombilla. Si este último se enciende, significa que los dos extremos que se están probando pertenecen al mismo devanado. De esta forma se determinan tres pares de hilos (A, B y C en la figura siguiente) pertenecientes a tres devanados.

La segunda tarea (determinar el inicio y el final de los devanados) es algo más complicada y requiere una batería y un voltímetro puntero. Lo digital no es adecuado por inercia. El procedimiento para determinar los extremos y comienzos de los devanados se muestra en los diagramas 1 y 2.

Hasta los extremos de un devanado (por ejemplo, A) una batería está conectada a los extremos de la otra (por ejemplo, B) - voltímetro de puntero. Ahora, si rompes el contacto de los cables. A con una batería, la aguja del voltímetro oscilará en una dirección u otra. Entonces necesitas conectar un voltímetro al devanado. CON y haga la misma operación rompiendo los contactos de la batería. Si es necesario, cambie la polaridad del devanado. CON(cambiando los extremos C1 y C2) debe asegurarse de que la aguja del voltímetro oscile en la misma dirección, como en el caso del devanado EN. El devanado se comprueba de la misma forma. A- con una batería conectada al devanado C o B.

Como resultado de todas las manipulaciones, debería suceder lo siguiente: cuando los contactos de la batería se rompen en cualquiera de los devanados, debería aparecer un potencial eléctrico de la misma polaridad en los otros 2 (la aguja del dispositivo oscila en una dirección). Ahora solo queda marcar los terminales de un paquete como comienzo (A1, B1, C1) y los terminales del otro como extremos (A2, B2, C2) y conectarlos de acuerdo con el circuito requerido - "triángulo ”o “estrella” (si el voltaje del motor es 220/127V).

Recuperar extremos perdidos. Quizás el caso más difícil es cuando el motor tiene una conexión en estrella de los devanados y no hay forma de cambiarlo a delta (solo se llevan tres cables a la caja de distribución: el comienzo de los devanados C1, C2, C3) (ver figura a continuación). En este caso, para conectar el motor según el diagrama "triángulo", es necesario llevar a la caja los extremos faltantes de los devanados C4, C5, C6.

Para hacer esto, acceda al devanado del motor quitando la cubierta y posiblemente quitando el rotor. Se encuentra el lugar de adherencia y se libera del aislamiento. Los extremos se separan y se les sueldan cables aislados trenzados flexibles. Todas las conexiones están aisladas de manera confiable, los cables se fijan con un hilo fuerte al devanado y los extremos se llevan al tablero de terminales del motor eléctrico. Determinan si los extremos pertenecen al inicio de los devanados y los conectan según el patrón de “triángulo”, conectando los inicios de algunos devanados con los extremos de otros (C1 a C6, C2 a C4, C3 a C5). El trabajo de sacar los cabos perdidos requiere cierta habilidad. Los devanados del motor pueden contener no una, sino varias soldaduras, lo que no es tan fácil de entender. Por lo tanto, si no tienes la titulación adecuada, es posible que no te quede más remedio que conectar un motor trifásico en configuración de estrella, asumiendo una importante pérdida de potencia.

Esquemas para conectar un motor trifásico a una red monofásica.

conexión delta. En el caso de una red doméstica, desde el punto de vista de obtener una mayor potencia de salida, lo más adecuado es una conexión monofásica de motores trifásicos en circuito delta. Además, su potencia puede alcanzar el 70% del nominal. Dos contactos en la caja de distribución están conectados directamente a los cables de una red monofásica (220 V), y el tercero está conectado a través de un condensador de trabajo Cp a cualquiera de los dos primeros contactos o cables de la red.

Soporte de puesta en marcha. Un motor trifásico sin carga también se puede arrancar desde un condensador en funcionamiento (más detalles a continuación), pero si el motor eléctrico tiene algún tipo de carga, no arrancará o acelerará muy lentamente. Luego, para un inicio rápido, se requiere un capacitor de arranque adicional Sp (el cálculo de la capacidad del capacitor se describe a continuación). Los condensadores de arranque se encienden solo mientras el motor está arrancando (2-3 segundos, hasta que la velocidad alcance aproximadamente el 70% del nominal), luego el condensador de arranque debe desconectarse y descargarse.

Conexión de un motor eléctrico trifásico a una red monofásica mediante un circuito delta con un condensador de arranque Sp

Es conveniente arrancar un motor trifásico utilizando un interruptor especial, uno de los cuales se cierra cuando se presiona el botón. Cuando se suelta, algunos contactos se abren, mientras que otros permanecen encendidos hasta que se presiona el botón "detener".

Contrarrestar. El sentido de rotación del motor depende de a qué contacto ("fase") está conectado el devanado de la tercera fase.

El sentido de rotación se puede controlar conectando este último, a través de un condensador, a un interruptor de palanca de dos posiciones conectado por sus dos contactos al primer y segundo devanados. Dependiendo de la posición del interruptor de palanca, el motor girará en una dirección u otra.

La siguiente figura muestra un circuito con un condensador de arranque y funcionamiento y un botón de marcha atrás, que permite un control conveniente de un motor trifásico.

Conexión en estrella. Un diagrama similar para conectar un motor trifásico a una red con un voltaje de 220 V se utiliza para motores eléctricos cuyos devanados están diseñados para un voltaje de 220/127 V.

La capacidad requerida de los condensadores de trabajo para operar un motor trifásico en una red monofásica depende del diagrama de conexión de los devanados del motor y otros parámetros. Para una conexión en estrella, la capacitancia se calcula mediante la fórmula:

Para una conexión triangular:

Donde Cp es la capacitancia del condensador de trabajo en microfaradios, I es la corriente en A, U es el voltaje de la red en V. La corriente se calcula mediante la fórmula:

I = P/(1,73 U n cosph)

Donde P es la potencia del motor eléctrico en kW; n - eficiencia del motor; cosф - factor de potencia, 1,73 - coeficiente que caracteriza la relación entre corrientes lineales y de fase. La eficiencia y el factor de potencia están indicados en la ficha técnica y en la placa del motor. Normalmente su valor está en el rango de 0,8 a 0,9.

En la práctica, el valor de capacitancia del capacitor de trabajo cuando está conectado en forma de triángulo se puede calcular usando la fórmula simplificada C = 70 Pn, donde Pn es la potencia nominal del motor eléctrico en kW. Según esta fórmula, por cada 100 W de potencia del motor eléctrico, se requieren aproximadamente 7 μF de capacidad del condensador de trabajo.

La selección correcta de la capacidad del condensador se verifica mediante los resultados del funcionamiento del motor. Si su valor es mayor que el requerido en determinadas condiciones de funcionamiento, el motor se sobrecalentará. Si la capacitancia es menor que la requerida, la salida del motor será demasiado baja. Tiene sentido seleccionar un condensador para un motor trifásico, comenzando con una capacitancia pequeña y aumentando gradualmente su valor hasta el óptimo. Si es posible, es mejor seleccionar la capacitancia midiendo la corriente en los cables conectados a la red y al capacitor de trabajo, por ejemplo, con una pinza amperimétrica. El valor actual debe ser lo más cercano posible. Las mediciones deben realizarse en el modo en que funcionará el motor.

Al determinar la capacidad de arranque, partimos, en primer lugar, de los requisitos para crear el par de arranque necesario. No confunda la capacitancia de arranque con la capacitancia del capacitor de arranque. En los diagramas anteriores, la capacitancia de arranque es igual a la suma de las capacitancias de los capacitores de trabajo (Cp) y de arranque (Sp).

Si, debido a las condiciones de funcionamiento, el motor eléctrico arranca sin carga, entonces la capacitancia de arranque generalmente se considera igual a la capacitancia de trabajo, es decir, no se necesita un capacitor de arranque. En este caso, el circuito de conmutación se simplifica y es más económico. Para simplificar esto y, lo más importante, reducir el coste del circuito, es posible organizar la posibilidad de desconectar la carga, permitiendo, por ejemplo, cambiar rápida y cómodamente la posición del motor para aflojar la transmisión por correa. o fabricando un rodillo de presión para la transmisión por correa, como por ejemplo el embrague por correa de los motobloques.

El arranque bajo carga requiere la presencia de capacidad adicional (Cn) conectada mientras el motor está arrancando. Un aumento en la capacitancia conmutable conduce a un aumento en el par de arranque y, en un cierto valor, el par alcanza su valor máximo. Un aumento adicional de la capacitancia conduce al resultado opuesto: el par de arranque comienza a disminuir.

Según la condición de arrancar el motor bajo una carga cercana a la carga nominal, la capacitancia de arranque debe ser 2-3 veces mayor que la capacitancia de trabajo, es decir, si la capacidad del capacitor de trabajo es de 80 µF, entonces la capacitancia de el capacitor de arranque debe ser de 80-160 µF, lo que dará una capacitancia de arranque (la capacidad suma de los capacitores de trabajo y de arranque) de 160-240 µF. Pero si el motor tiene una carga pequeña al arrancar, la capacidad del condensador de arranque puede ser menor o, como se indicó anteriormente, puede no existir en absoluto.

Los condensadores de arranque funcionan durante un breve periodo de tiempo (sólo unos segundos durante todo el período de conmutación). Esto le permite utilizar al arrancar el motor el más barato lanzadores Condensadores electrolíticos diseñados específicamente para este propósito (http://www.platan.ru/cgi-bin/qweryv.pl/0w10609.html).

Tenga en cuenta que para un motor conectado a una red monofásica a través de un condensador que funciona sin carga, el devanado alimentado a través del condensador transporta una corriente entre un 20 y un 30% superior a la nominal. Por lo tanto, si el motor se utiliza en modo de baja carga, se debe reducir la capacidad del condensador de trabajo. Pero entonces, si el motor se arrancó sin un condensador de arranque, es posible que se requiera este último.

Es mejor utilizar no un condensador grande, sino varios más pequeños, en parte debido a la posibilidad de seleccionar la capacitancia óptima conectando los adicionales o desconectando los innecesarios, estos últimos se pueden utilizar como de arranque. El número requerido de microfaradios se obtiene conectando varios condensadores en paralelo, basándose en el hecho de que la capacitancia total en una conexión en paralelo se calcula mediante la fórmula: C total = C 1 + C 1 + ... + C n.

Como trabajadores se suelen utilizar condensadores de película o papel metalizado (MBGO, MBG4, K75-12, K78-17 MBGP, KGB, MBGCh, BGT, SVV-60). La tensión permitida debe ser al menos 1,5 veces la tensión de red.

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Contenido:

Muchos propietarios, especialmente los propietarios de casas o cabañas privadas, utilizan equipos con motores de 380 V que funcionan desde una red trifásica. Si se conecta un circuito de alimentación adecuado al sitio, no surgen dificultades con su conexión. Sin embargo, con bastante frecuencia surge una situación en la que una sección está alimentada por una sola fase, es decir, solo están conectados dos cables: fase y neutro. En tales casos, hay que decidir cómo conectar un motor trifásico a una red de 220 voltios. Esto se puede hacer de varias maneras, pero debe recordarse que dicha intervención e intentos de cambiar los parámetros conducirán a una caída de potencia y una disminución de la eficiencia general del motor eléctrico.

Conexión de un motor trifásico 220 sin condensadores

Como regla general, los circuitos sin condensadores se utilizan para arrancar motores trifásicos de baja potencia en una red monofásica, de 0,5 a 2,2 kilovatios. El tiempo de arranque es aproximadamente el mismo que cuando se opera en modo trifásico.

Estos circuitos se utilizan bajo el control de pulsos con diferentes polaridades. También hay dinistores simétricos que suministran señales de control al flujo de todos los semiciclos presentes en la tensión de alimentación.

Hay dos opciones para conectarse e iniciar. La primera opción se utiliza para motores eléctricos con una velocidad inferior a 1500 por minuto. Los devanados están conectados en un triángulo. Se utiliza una cadena especial como dispositivo de cambio de fase. Al cambiar la resistencia, se genera un voltaje a través del capacitor, desplazado en un cierto ángulo con respecto al voltaje principal. Cuando el condensador alcanza el nivel de voltaje requerido para la conmutación, el dinistor y el triac se activan, provocando la activación del interruptor bidireccional de potencia.

La segunda opción se utiliza al arrancar motores cuya velocidad de rotación es de 3000 rpm. Esta categoría también incluye dispositivos instalados en mecanismos que requieren un gran momento de resistencia durante el arranque. En este caso, es necesario proporcionar un par de arranque elevado. Para ello se realizaron cambios en el circuito anterior y se sustituyeron los condensadores necesarios para el desfase por dos interruptores electrónicos. El primer interruptor está conectado en serie con el devanado de fase, lo que provoca un cambio inductivo de la corriente en él. La conexión del segundo interruptor es paralela al devanado de fase, lo que contribuye a la formación de un cambio de corriente capacitivo adelantado en él.

Este diagrama de conexión tiene en cuenta los devanados del motor, que están desplazados en el espacio a 120 0 C. Al configurarlo, se determina el ángulo óptimo de cambio de corriente en los devanados de fase, lo que garantiza un arranque confiable del dispositivo. Al realizar esta acción, es muy posible prescindir de ningún equipo especial.

Conexión de un motor eléctrico de 380 V a 220 V mediante un condensador

Para una conexión normal, conviene conocer el principio de funcionamiento de un motor trifásico. Cuando se conecta a la red, la corriente comienza a fluir alternativamente a través de sus devanados en diferentes momentos. Es decir, en un determinado periodo de tiempo, la corriente pasa por los polos de cada fase, creando también a su vez un campo magnético rotacional. Ejerce influencia sobre el devanado del rotor, provocando su rotación empujando en diferentes planos en determinados momentos.

Cuando un motor de este tipo está conectado a una red monofásica, solo un devanado participará en la creación del par de rotación y el impacto en el rotor en este caso se produce solo en un plano. Esta fuerza es completamente insuficiente para mover y girar el rotor. Por lo tanto, para cambiar la fase de la corriente polar, es necesario utilizar condensadores desfasadores. El funcionamiento normal de un motor eléctrico trifásico depende en gran medida de la correcta elección del condensador.

Cálculo de un condensador para un motor trifásico en una red monofásica:

• Con una potencia de motor eléctrico de no más de 1,5 kW, un condensador de funcionamiento será suficiente en el circuito.
• Si la potencia del motor es superior a 1,5 kW o experimenta cargas pesadas durante el arranque, en este caso se instalan dos condensadores a la vez: uno de trabajo y otro de arranque. Están conectados en paralelo y el condensador de arranque solo se necesita para el arranque, después de lo cual se apaga automáticamente.
• El funcionamiento del circuito se controla mediante el botón INICIO y el interruptor de apagado. Para arrancar el motor, presione el botón de arranque y manténgalo presionado hasta que esté completamente encendido.

Si es necesario garantizar la rotación en diferentes direcciones, se instala un interruptor de palanca adicional que cambia la dirección de rotación del rotor. La primera salida principal del interruptor de palanca está conectada al condensador, la segunda al neutro y la tercera al cable de fase. Si dicho circuito contribuye a un ligero aumento de velocidad, en este caso puede ser necesario instalar un condensador de arranque adicional.

Conexión de un motor trifásico a 220 sin pérdida de potencia.

La forma más sencilla y eficaz es conectar un motor trifásico a una red monofásica conectando un tercer contacto conectado a un condensador desfasador.

La potencia de salida más alta que se puede obtener en condiciones domésticas es hasta el 70% de la nominal. Estos resultados se obtienen cuando se utiliza el esquema "triángulo". Dos contactos en la caja de distribución están conectados directamente a los cables de la red monofásica. La conexión del tercer contacto se realiza a través de un condensador de trabajo con cualquiera de los dos primeros contactos o cables de la red.

En ausencia de cargas, un motor trifásico se puede arrancar utilizando únicamente un condensador de funcionamiento. Sin embargo, si hay incluso una carga pequeña, la velocidad aumentará muy lentamente o el motor no arrancará en absoluto. En este caso, será necesaria una conexión adicional de un condensador de arranque. Se enciende literalmente durante 2-3 segundos para que la velocidad del motor alcance el 70% de la velocidad nominal. Después de esto, el condensador se apaga y descarga inmediatamente.

Así, a la hora de decidir cómo conectar un motor trifásico a una red de 220 voltios, hay que tener en cuenta todos los factores. Se debe prestar especial atención a los condensadores, ya que de su acción depende el funcionamiento de todo el sistema.

En una red trifásica suele haber 4 cables (3 fases y cero). También puede haber un cable a tierra separado. Pero también los hay sin cable neutro.

¿Cómo determinar el voltaje en su red?
Muy simple. Para hacer esto, es necesario medir el voltaje entre fases y entre cero y fase.

En redes de 220/380 V, la tensión entre fases (U1, U2 y U3) será igual a 380 V, y la tensión entre cero y fase (U4, U5 y U6) será igual a 220 V.
En redes de 380/660V, la tensión entre cualesquiera fases (U1, U2 y U3) será igual a 660V, y la tensión entre cero y fase (U4, U5 y U6) será igual a 380V.

Posibles diagramas de conexión para devanados de motores eléctricos.

Los motores eléctricos asíncronos tienen tres devanados, cada uno de los cuales tiene un principio y un final y corresponde a su propia fase. Los sistemas de designación de devanados pueden variar. En los motores eléctricos modernos se ha adoptado un sistema para designar los devanados U, V y W, y sus terminales se designan con el número 1 como inicio del devanado y con el número 2 como su final, es decir, el devanado U tiene dos terminales. : U1 y U2, el devanado V tiene V1 y V2, y el devanado W – W1 y W2.

Sin embargo, los viejos motores asíncronos fabricados durante la era soviética y que tenían el antiguo sistema de marcado soviético todavía están en funcionamiento. En ellos, los comienzos de los devanados se denominan C1, C2, C3 y los extremos, C4, C5, C6. Esto significa que el primer devanado tiene terminales C1 y C4, el segundo - C2 y C5, y el tercero - C3 y C6.

Los devanados de los motores eléctricos trifásicos se pueden conectar en dos patrones diferentes: estrella (Y) o delta (Δ).

Conexión de un motor eléctrico según un circuito en estrella.

El nombre del diagrama de conexión se debe al hecho de que cuando los devanados se conectan de acuerdo con este diagrama (ver figura a la derecha), visualmente se asemeja a una estrella de tres rayos.

Como puede verse en el diagrama de conexión del motor eléctrico, los tres devanados están conectados entre sí en un extremo. Con esta conexión (red 220/380 V), se aplica una tensión de 220 V a cada devanado por separado y una tensión de 380 V a dos devanados conectados en serie.

La principal ventaja de conectar un motor eléctrico según un circuito en estrella son las pequeñas corrientes de arranque, ya que la tensión de alimentación de 380 V (fase a fase) es consumida por 2 devanados a la vez, a diferencia del circuito en triángulo. Pero con tal conexión, la potencia del motor eléctrico accionado es limitada (principalmente por razones económicas): normalmente los motores eléctricos relativamente débiles se encienden en estrella.

Conexión de un motor eléctrico según un diagrama triangular.

El nombre de este esquema también proviene de la imagen gráfica (ver imagen de la derecha):

Como puede verse en el diagrama de conexión del motor eléctrico - "triángulo", los devanados están conectados en serie entre sí: el final del primer devanado está conectado al comienzo del segundo y así sucesivamente.

Es decir, se aplicará una tensión de 380 V a cada devanado (cuando se utiliza una red de 220/380 V). En este caso, por los devanados fluye más corriente; los motores de mayor potencia normalmente se encienden en triángulo que en estrella (a partir de 7,5 kW).

Conexión del motor eléctrico a una red trifásica de 380 V.

La secuencia de acciones es la siguiente:

1. Primero, averigüemos para qué voltaje está diseñada nuestra red.
2. A continuación, nos fijamos en la placa que está en el motor eléctrico, puede verse así (estrella Y/triángulo Δ):

(~1.220V)

220V/380V (220/380, Δ/Y)

(~3, Y, 380V)

Motor para red trifásica.
(380 V/660 V (Δ/Y, 380 V/660 V)

3. Después de identificar los parámetros de red y los parámetros de conexión eléctrica del motor eléctrico (estrella Y/triángulo Δ), pasamos a la conexión eléctrica física del motor eléctrico.
4. Para encender un motor eléctrico trifásico, es necesario aplicar voltaje simultáneamente a las 3 fases.
Una razón bastante común de falla de un motor eléctrico es el funcionamiento en dos fases. Esto puede suceder por un arrancador defectuoso o por un desequilibrio de fases (cuando el voltaje en una de las fases es mucho menor que en las otras dos).
Hay 2 formas de conectar el motor eléctrico:
- uso de un disyuntor o disyuntor guardamotor

Cuando se encienden, estos dispositivos suministran voltaje a las 3 fases a la vez. Recomendamos instalar un disyuntor de protección del motor de la serie MS, ya que se puede ajustar exactamente a la corriente de funcionamiento del motor eléctrico y controlará sensiblemente su aumento en caso de sobrecarga. Este dispositivo en el momento del arranque permite trabajar durante algún tiempo con una corriente aumentada (de arranque) sin apagar el motor.
Se debe instalar un disyuntor convencional por encima de la corriente nominal del motor eléctrico, teniendo en cuenta la corriente de arranque (2-3 veces mayor que la corriente nominal).
Una máquina de este tipo puede apagar el motor sólo en caso de cortocircuito o atasco, lo que a menudo no proporciona la protección necesaria.

Usando el motor de arranque

El arrancador es un contactor electromecánico que cierra cada fase con el correspondiente devanado del motor.
El mecanismo del contactor es accionado por un electroimán (solenoide).

Dispositivo de arranque electromagnético:

El arrancador magnético es bastante sencillo y consta de las siguientes partes:

(1) Bobina de electroimán
(2) primavera
(3) Marco móvil con contactos (4) para conectar la alimentación de la red (o devanados)
(5) Contactos fijos para conectar devanados de motores eléctricos (fuente de alimentación).

Cuando se suministra energía a la bobina, el marco (3) con contactos (4) desciende y cierra sus contactos a los correspondientes contactos fijos (5).

Diagrama típico para conectar un motor eléctrico mediante un arrancador:

Al elegir un motor de arranque, debe prestar atención al voltaje de alimentación de la bobina de arranque magnético y comprarlo de acuerdo con la posibilidad de conexión a una red específica (por ejemplo, si solo tiene 3 cables y una red de 380 V, entonces el La bobina debe tomarse a 380 V, si tiene una red de 220/380 V, entonces la bobina puede ser de 220 V).

5. Compruebe que el eje gira en la dirección correcta.
Si necesita cambiar la dirección de rotación del eje del motor eléctrico, entonces solo necesita intercambiar 2 fases cualesquiera. Esto es especialmente importante cuando se alimentan bombas eléctricas centrífugas que tienen una dirección de rotación del impulsor estrictamente definida.

Cómo conectar un interruptor de flotador a una bomba trifásica

De todo lo anterior, queda claro que para controlar un motor de bomba trifásico en modo automático mediante un interruptor de flotador, NO SE PUEDE simplemente romper una fase, como se hace con los motores monofásicos en una red monofásica.

La forma más sencilla es utilizar un arrancador magnético para la automatización.
En este caso, basta con integrar en serie un interruptor de flotador en el circuito de alimentación de la bobina de arranque. Cuando el flotador cierra el circuito, el circuito de la bobina de arranque se cerrará y el motor eléctrico se encenderá; cuando se abra, se cortará la alimentación al motor eléctrico.

Conexión del motor eléctrico a una red monofásica de 220 V.

Por lo general, para conectarse a una red monofásica de 220 V, se utilizan motores especiales que están diseñados para conectarse específicamente a dicha red, y no surgen problemas con su suministro de energía, porque esto simplemente requiere insertar un enchufe (la mayoría de las bombas domésticas están equipadas con un enchufe Schuko estándar) en el enchufe

En ocasiones es necesario conectar un motor eléctrico trifásico a una red de 220 V (si, por ejemplo, no es posible instalar una red trifásica).

La potencia máxima posible de un motor eléctrico que se puede conectar a una red monofásica de 220 V es de 2,2 kW.

La forma más sencilla es conectar el motor eléctrico a través de un convertidor de frecuencia diseñado para el suministro de energía desde una red de 220 V.

Cabe recordar que un convertidor de frecuencia de 220 V produce en la salida 3 fases de 220 V. Es decir, solo se le puede conectar un motor eléctrico que tenga una tensión de alimentación de red trifásica de 220 V (normalmente estos son motores con seis contactos en una caja de conexiones cuyos devanados se pueden conectar tanto en estrella como en triángulo). En este caso, es necesario conectar los devanados en forma de triángulo.

Es posible conectar un motor eléctrico trifásico a una red de 220 V utilizando un condensador de forma aún más sencilla, pero dicha conexión provocará una pérdida de potencia del motor de aproximadamente el 30%. El tercer devanado se alimenta a través de un condensador de cualquier otro.

No consideraremos este tipo de conexión, ya que este método no funciona normalmente con bombas (o el motor no arranca al arrancar o el motor eléctrico se sobrecalienta por disminución de potencia).

Usando un convertidor de frecuencia

Actualmente, todo el mundo ha comenzado a utilizar convertidores de frecuencia de forma bastante activa para controlar la velocidad de rotación (RPM) de un motor eléctrico.

Esto le permite no solo ahorrar energía (por ejemplo, cuando se utiliza el control de frecuencia de las bombas para el suministro de agua), sino también controlar el suministro de bombas de desplazamiento positivo, convirtiéndolas en dosificadoras (cualquier bomba con principio de desplazamiento positivo).

Pero muy a menudo, cuando utilizan convertidores de frecuencia, no prestan atención a algunos de los matices de su uso:

El ajuste de frecuencia, sin modificar el motor eléctrico, es posible dentro del rango de ajuste de frecuencia +/- 30% del de funcionamiento (50 Hz),
- cuando la velocidad de rotación aumenta por encima de 65 Hz, es necesario reemplazar los cojinetes por unos reforzados (ahora con la ayuda del estado de emergencia es posible aumentar la frecuencia actual a 400 Hz, los cojinetes comunes simplemente se desmoronan a tales velocidades ),
- cuando la velocidad de rotación disminuye, el ventilador incorporado del motor eléctrico comienza a funcionar de manera ineficaz, lo que provoca un sobrecalentamiento de los devanados.

Debido a que no se presta atención a estas "pequeñas cosas" al diseñar las instalaciones, muy a menudo los motores eléctricos fallan.

Para operar a bajas frecuencias es OBLIGATORIO instalar un ventilador de refrigeración forzada adicional para el motor eléctrico.

Se instala un ventilador de refrigeración forzada en lugar de la cubierta del ventilador (ver foto). En este caso, incluso cuando la velocidad del eje principal del motor disminuye,
Un ventilador adicional garantizará una refrigeración fiable del motor eléctrico.

Contamos con amplia experiencia en la adaptación de motores eléctricos para operar a bajas frecuencias.
En la foto se pueden ver bombas de tornillo con ventiladores adicionales sobre motores eléctricos.

Estas bombas se utilizan como bombas dosificadoras en la producción de alimentos.

Esperamos que este artículo le ayude a conectar correctamente el motor eléctrico a la red (o al menos a comprender que no se trata de un electricista, sino de un “especialista general”).

Director técnico
LLC "Bombas Ampika"
Moiseev Yuri.