Частотник 220 на 380: как подключить трёхфазный двигатель, звезда или треугольник

Под запросом «частотник 220 на 380» ищут способ запустить трёхфазный асинхронный двигатель от однофазной сети 220 В: на станке, насосе, сверлильном или токарном станке в мастерской. Частотный преобразователь действительно делает из одной фазы три, но у стандартной однофазной модели на выходе три фазы 220 В, а не 380 В. От этого зависит, как соединить обмотки двигателя: звездой или треугольником. Ниже разобрано, что выдаёт однофазный частотник, как читать шильдик двигателя, как выбрать схему и проверить ток, какие параметры ввести в преобразователь и чего нельзя ставить между частотником и двигателем.

Что выдаёт частотник 220 на 380 на самом деле

Частотный преобразователь состоит из трёх частей. Выпрямитель превращает сетевое переменное напряжение в постоянное, звено постоянного тока сглаживает его, а инвертор подключает каждую фазу двигателя то к плюсу, то к минусу этого звена в заданном порядке. Так устройство привода описывает ABB в техническом руководстве No. 4. Инвертор формирует три фазы нужной частоты, но напряжение выше того, что есть в звене постоянного тока, он не создаст. От однофазной сети 220 В звено заряжается до амплитуды сетевого напряжения: 220 × √2 = 311 В. Трёхфазное напряжение 220 В между фазами имеет ту же амплитуду 311 В, поэтому линейное напряжение на выходе такого преобразователя не превышает входное.

Однофазный частотник: на выходе три фазы 220 В

Это прямо записано в характеристиках производителей. У YINGSHIDA AE200 однофазные модели питаются от 220 В ±15% и выдают 3 фазы 0-220 В, а трёхфазные питаются от 380 В и выдают 3 фазы 0-380 В (характеристики и клеммы в инструкции по подключению AE200). У Delta VFD-M класса 230 В в строке максимального выходного напряжения указано «3-phase proportional to input voltage», то есть три фазы пропорционально входному напряжению (инструкция Delta VFD-M). Однофазный вход в этой серии есть у моделей 0,4-2,2 кВт, а модели 3,7 и 5,5 кВт класса 230 В питаются только от трёх фаз.

Отсюда ответ на вопрос, может ли частотник сделать из 220 В 380 В: стандартный однофазный частотник делает из одной фазы 220 В три фазы 220 В. Между любыми двумя выходами U, V, W будет 220 В. Такой трёхфазной сети соответствует меньшее из двух напряжений на шильдике двигателя, то есть схема «треугольник».

Повышающие частотники 1×220 → 3×380

Существует отдельный класс преобразователей с однофазным входом 220-240 В и трёхфазным выходом 380 В. Повышение напряжения закладывается в саму схему преобразователя. Пример есть в той же серии Delta VFD-M: модели класса 115 В питаются от однофазной сети 100-120 В, а в их характеристиках записано «3-Phase proportion to twice the input voltage», то есть на выходе три фазы с удвоенным входным напряжением.

Отличить повышающую модель можно только по строке выходного напряжения в паспорте или инструкции:

• «вход 1 фаза 220-240 В, выход 3 фазы 380 В» означает повышающий частотник;
• «3 фазы 0-220 В», «от 0 до входного напряжения» или «пропорционально входному напряжению» означают выход 3 × 220 В;
• надпись «220/380 В» в названии или объявлении сама по себе ничего не доказывает: она может обозначать серию с моделями обоих классов или совместимость с двигателем 220/380 В.

С повышающим частотником двигатель Δ/Y 220/380 В соединяют звездой, как в трёхфазной сети 380 В, и в частотник вводят ток звезды.

Как читать шильдик двигателя: Δ/Y 220/380 и 380/660

У асинхронного двигателя с шестью выводами на шильдике указаны два напряжения и два тока. Например, в паспорте двигателя Siemens SIMOTICS GP 1LE1003-0EB42-2AA4 (1,5 кВт, 4 полюса) записано: 230 В Δ, 5,50 А и 400 В Y, 3,15 А. На шильдике это выглядит как «Δ/Y 230/400 V, 5,50/3,15 A»: первое напряжение и первый ток относятся к треугольнику, вторые к звезде. Запись «Δ/Y 220/380 В» читается так же, она рассчитана на сеть 220/380 В.

Меньшее напряжение это треугольник, большее это звезда

WEG в руководстве по пуску двигателей формулирует правило так: у двигателя с шестью выводами меньшее напряжение должно быть равно напряжению сети, а второе в 1,73 раза больше. При треугольнике каждая обмотка стоит между двумя фазами и получает полное линейное напряжение. При звезде обмотка стоит между фазой и общей точкой и получает в 1,73 раза меньше. Поэтому двигатель 220/380 В в треугольнике подключают к трёхфазной сети 220 В, а в звезде к сети 380 В, и в обоих случаях на каждой обмотке оказываются одни и те же 220 В. WEG приводит такие пары напряжений: 220/380 В, 380/660 В, 440/760 В.

Соотношения в таблице следуют из того, как соединены обмотки: в звезде линейное напряжение в √3 раз больше фазного, а токи равны; в треугольнике равны напряжения, а ток в линии складывается из токов двух обмоток и в √3 раз больше каждого из них. Перед подключением WEG требует сверить напряжение и частоту питания с шильдиком и собирать схему по диаграмме на шильдике или на крышке клеммной коробки.

Двигатель 380/660 и частотник 220 В

Двигатель с шильдиком Δ/Y 380/660 В рассчитан на 380 В на обмотке. В сети 380 В его соединяют треугольником, а напряжение 660 В, по WEG, только показывает, что двигатель можно запускать переключением со звезды на треугольник. От однофазного частотника с выходом 3 × 220 В обмотка такого двигателя в треугольнике получит 220 В вместо 380 В, это 220 / 380 = 0,58 номинала. При той же частоте момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения: 0,58² = 0,34, и на 50 Гц номинальный момент не получится.

Частотник 220 В может держать номинальный магнитный поток такого двигателя, только пока отношение напряжения к частоте равно паспортному: 380 В / 50 Гц = 7,6 В/Гц, и 220 В хватает до 220 / 7,6 = 29 Гц. Выше этой частоты напряжение больше не растёт и момент падает. Мощность на выходе ограничена произведением напряжения на ток, поэтому при номинальном токе двигатель отдаст не больше 58% паспортной мощности. Для полной мощности нужен частотник класса 380 В с трёхфазным питанием или повышающий частотник 1×220 → 3×380.

Маркировка выводов U1-U2, V1-V2, W1-W2

По стандарту IEC 60034-8 начала обмоток обозначают U1, V1, W1, а концы U2, V2, W2. В американском стандарте NEMA MG 1 те же выводы называются T1-T6, таблица соответствия приведена в руководстве WEG. В клеммной коробке шесть шпилек стоят в два ряда: в одном U1, V1, W1, к ним подключают питание, в другом W2, U2, V2 со сдвигом на одну позицию. Благодаря сдвигу одни и те же перемычки собирают обе схемы: поставленные вдоль ряда W2-U2-V2 они дают звезду, поставленные поперёк рядов (W2-U1, U2-V1, V2-W1) дают треугольник.

Если из двигателя выходят только три провода, обмотки уже соединены внутри звездой или треугольником, и переключить схему без вскрытия двигателя нельзя. Для такого двигателя напряжение на шильдике должно совпасть с выходным напряжением частотника. WEG описывает и двигатели с 9 и 12 выводами, у которых каждая обмотка разделена на две половины. Их собирают только по диаграмме на шильдике.

Звезда или треугольник для частотника: как определить

Схему выбирают не по сети в доме, а по напряжению на выходе частотника. Порядок такой:

1. По паспорту частотника узнать выходное напряжение: 3 × 220 В или 3 × 380 В.
2. Найти на шильдике двигателя напряжение, равное выходному напряжению частотника.
3. Соединить обмотки по схеме, к которой относится это напряжение: меньшее значение это треугольник, большее это звезда.
4. Взять ток, указанный для этой схемы, проверить по нему номинальный выходной ток частотника и ввести его в параметры.

Короткие ответы на частые формулировки: для однофазного частотника 220 В двигатель 220/380 или 230/400 В соединяют треугольником. На 380 В двигатель 220/380 В соединяют звездой, а двигатель 380/660 В треугольником.

Что мощнее: звезда или треугольник

Ни одна из схем не мощнее, если каждая обмотка получает своё номинальное напряжение. Это видно по тому же паспорту Siemens 1LE1003-0EB42-2AA4: при 230 В в треугольнике и при 400 В в звезде указаны одинаковые 1,50 кВт, 1445 об/мин и 9,9 Н·м. Меняется только ток в питающих проводах.

Разница появляется, когда схема выбрана неправильно:

• Звезда на выходе 3 × 220 В. Двигатель 220/380 В получает на обмотку 220 / 1,73 = 127 В. Момент при той же частоте падает пропорционально квадрату напряжения, до трети. WEG приводит ту же цифру для пуска звездой: пусковой момент снижается до 1/3 номинального.
• Треугольник на выходе 3 × 380 В. Обмотка на 220 В получает 380 В, в 1,73 раза больше номинала. Магнитопровод насыщается, ток намагничивания резко растёт, двигатель перегревается, а частотник уходит в защиту по току.

Утверждение «треугольник мощнее» пришло из пуска двигателей 380/660 В от сети 380 В: такой двигатель работает в треугольнике, а на время пуска его переключают в звезду, чтобы снизить пусковой ток. В звезде тот же двигатель в той же сети действительно слабее втрое. С частотником этот приём не нужен: плавный разгон задаётся временем ускорения в параметрах преобразователя.

Ток двигателя и выбор частотника по току

При одинаковой мощности линейный ток в треугольнике в 1,73 раза больше, чем в звезде, потому что напряжение в 1,73 раза меньше. В паспорте Siemens 1LE1003-0EB42-2AA4 это 5,50 А при 230 В в треугольнике и 3,15 А при 400 В в звезде: 5,50 / 3,15 = 1,75, а 400 / 230 = 1,74, расхождение дают округления в паспорте.

От однофазного частотника 220 В двигатель работает в треугольнике и потребляет больший из двух токов. Поэтому частотник подбирают по номинальному выходному току, а не только по киловаттам: номинальный выходной ток должен быть не меньше тока треугольника. У Delta VFD-M класса 230 В номинальные выходные токи такие: 0,4 кВт 2,5 А, 0,75 кВт 5,0 А, 1,5 кВт 7,0 А, 2,2 кВт 10 А, 3,7 кВт 17 А, 5,5 кВт 25 А.

Пример ошибки: для двигателя 1,5 кВт смотрят на ток звезды 3,15 А и решают, что хватит частотника 0,75 кВт с выходным током 5,0 А. В треугольнике двигатель потребляет 5,50 А, и такой частотник будет упираться в ограничение тока. Частотник 1,5 кВт с током 7,0 А закрывает 5,50 А с запасом. А для двигателя 2,2 кВт с током 7,80 А частотник 1,5 кВт на 7,0 А уже мал, нужен 2,2 кВт на 10 А.

Входной ток однофазного частотника больше выходного: у Delta VFD-M 1,5 кВт при однофазном питании 15,7 А на входе против 7,0 А на выходе. По входному току выбирают сетевой кабель и автоматический выключатель, это разобрано в статье какие провода нужны для подключения частотника. Если питание идёт от генератора, требования к его мощности описаны в статье о работе частотника от генератора.

Как переключить звезду на треугольник в клеммной коробке

1. Отключите питание частотника и подождите 10 минут. Delta и YINGSHIDA требуют выждать это время, пока разрядятся конденсаторы звена постоянного тока, а YINGSHIDA дополнительно требует проверить напряжение мультиметром. WEG предупреждает, что на клеммах двигателя, работающего от частотника, может быть опасное напряжение даже когда вал стоит, поэтому остановки кнопкой STOP недостаточно.
2. Откройте клеммную коробку и найдите схему на шильдике или на крышке.
3. Для звезды перемычки соединяют между собой выводы W2, U2 и V2. Для треугольника три перемычки ставят поперёк рядов: W2 с U1, U2 с V1, V2 с W1.
4. Выходы частотника U, V, W подключите к U1, V1, W1. Корпус двигателя и клемму заземления частотника соедините с защитным проводником: обе инструкции требуют заземления.
5. Сеть подключите только к входным клеммам: у однофазного AE200 это R и T, у однофазного Delta VFD-M любые две из R/L1, S/L2, T/L3. На входе ставится автоматический выключатель.
6. Направление вращения меняют перестановкой любых двух проводов двигателя или параметром. У AE200 это P-010 = 1, по инструкции это равнозначно перестановке проводов U, V, W.
7. Перед первым пуском введите данные двигателя для выбранной схемы, как описано ниже.

Какие параметры частотника задать под схему подключения

Siemens в инструкции SINAMICS V20 к параметрам P0304 (номинальное напряжение двигателя) и P0305 (номинальный ток двигателя) добавляет примечание: данные с шильдика вводятся в соответствии со схемой соединения двигателя, звездой или треугольником. Эта логика одинакова для любого преобразователя: если двигатель собран треугольником, вводят меньшее напряжение и больший ток.

Особенности Delta VFD-M по инструкции производителя:

• Pr.05 должен быть не больше номинального напряжения двигателя с шильдика; заводское значение для класса 230 В равно 220,0 В.
• Pr.04 (базовая частота) задают по номинальной частоте с шильдика. Заводское значение Pr.04 и Pr.03 (максимальная выходная частота) равно 60,00 Гц, для двигателя на 50 Гц его меняют.
• В Pr.52 вводят номинальный ток двигателя без пересчёта. Условие инструкции: ток холостого хода меньше номинального тока двигателя, а тот меньше номинального тока частотника. Параметр ограничивает выходной ток и защищает двигатель от перегрева.
• Электронная тепловая защита Pr.58 с завода выключена (значение 02). Для стандартного двигателя с вентилятором на валу выбирают 00, для двигателя с независимым вентилятором 01. Pr.59 задаёт время срабатывания.

Особенности AE200 по списку функций:

• P-029-P-033 заполняют с шильдика до самообучения: инструкция требует ввести их перед запуском P-013.
• P-134 = 1 выбирает защиту стандартного двигателя с компенсацией низкой скорости: ниже 30 Гц порог защиты снижается, потому что собственный вентилятор двигателя охлаждает хуже.
• P-135 задаёт ток защиты в процентах от номинального тока частотника: (номинальный ток двигателя / номинальный ток частотника) × 100%.

WEG тоже требует снижать момент двигателя при работе от частотника на частотах ниже номинальной, чтобы он не перегревался. Поэтому защита с учётом низкой скорости нужна при длительной работе на малых оборотах.

Отдельный случай описан у Siemens: двигатель 230/400 В соединяют треугольником на частотнике 400 В, если он должен работать до 87 Гц вместо 50 Гц. Это специальный режим с работой выше номинальной скорости. В треугольнике двигатель потребляет больший ток, и частотник подбирают под него. Для подключения по шильдику этот режим не нужен.

Чего нельзя ставить между частотником и двигателем

• Конденсаторы. Delta запрещает фазокомпенсирующие конденсаторы и ограничители перенапряжений на выходе, YINGSHIDA запрещает силовой конденсатор на выходных клеммах. Если двигатель раньше работал от одной фазы через пусковой и рабочий конденсаторы, их убирают и возвращают трёхфазное соединение обмоток: с частотником конденсаторы не нужны.
• Фильтры L-C и R-C. Если на выходе нужен фильтр, Delta разрешает только индуктивный; L-C и R-C фильтры допускаются лишь с одобрения производителя.
• Сеть на выходные клеммы. Подача сетевого напряжения на U, V, W повреждает частотник, об этом пишут обе инструкции.
• Пуск и остановка выключением питания. Delta требует запускать и останавливать привод командами RUN и STOP с панели или клемм. Если без этого не обойтись, включать и выключать питание рекомендуется не чаще одного раза в час.
• Трёхфазная модель на одну фазу. Delta прямо запрещает подключать трёхфазные модели к однофазной сети.
• Слишком длинный кабель. У AE200 при расстоянии до двигателя больше 50 м ток утечки через ёмкость кабеля вызывает срабатывание защиты по току.

Delta также рекомендует использовать двигатель с хорошей изоляцией, рассчитанный на работу от частотного преобразователя.

А если это шпиндель ЧПУ

Шпиндель станка ЧПУ тоже трёхфазный асинхронный двигатель, но выводы у него идут на разъём U, V, W и PE, а обмотки соединены внутри. Переключить схему нельзя, поэтому всё решает напряжение на шильдике: шпиндель на 220 В подключают к частотнику класса 220 В, в том числе с однофазным питанием, а шпиндель на 380 В к частотнику класса 380 В. Об этом, а также о сечении кабеля и разъёмах подробно рассказано в той же статье о проводах для шпинделя.

Параметры вводят по той же логике, что и для двигателя: номинальный ток шпинделя с шильдика в P-033 или Pr.52, номинальное напряжение и номинальную частоту шпинделя вместо заводских 50 или 60 Гц. Как выставить рабочую частоту на AE200, описано в упомянутой выше инструкции по запуску AE200, для Delta VFD-M в инструкции по этой серии.

Частые вопросы

Можно ли из 220 В получить 380 В частотником?

Стандартный однофазный частотник выдаёт три фазы 220 В: выходное напряжение пропорционально входному. Три фазы 380 В от однофазной сети дают только повышающие модели, у которых в паспорте прямо указан выход 3 × 380 В.

Звезда или треугольник на 220?

Для двигателя 220/380 или 230/400 В на однофазном частотнике 220 В нужен треугольник. Тогда каждая обмотка получает номинальные 220 В.

Что будет, если оставить звезду на однофазном частотнике?

Двигатель закрутится, но на обмотке будет 127 В вместо 220 В, и момент упадёт до трети. Под нагрузкой он будет тянуть большой ток и отключаться по защите.

Какой частотник нужен для двигателя 1,5 кВт 220/380?

Однофазный класса 220 В с номинальным выходным током не меньше тока треугольника с шильдика. Для двигателя Siemens 1,5 кВт с током 5,50 А в треугольнике подходит, например, Delta VFD-M 1,5 кВт с выходным током 7,0 А.

Нужны ли конденсаторы при подключении через частотник?

Нет. Конденсаторы между частотником и двигателем запрещены инструкциями Delta и YINGSHIDA, пусковые и рабочие конденсаторы от однофазной схемы снимают.

Можно ли подключить двигатель 380/660 к однофазной сети?

Через частотник 220 В только с потерей мощности: в треугольнике обмотка получит 220 В вместо 380 В, полный магнитный поток сохранится лишь до 29 Гц, а мощность не превысит 58% паспортной. Для полной мощности нужен повышающий частотник 1×220 → 3×380 или трёхфазная сеть 380 В.

Сколько проводов идёт от частотника к двигателю?

Три фазных провода U, V, W и защитный проводник PE. Нулевой провод к двигателю не подключают.

Итоги

Однофазный частотник 220 В выдаёт три фазы 220 В, поэтому двигатель Δ/Y 220/380 В к нему подключают треугольником, а в параметры вводят меньшее напряжение и больший ток с шильдика. Звезда нужна при выходе 3 × 380 В: от трёхфазного частотника или от повышающей модели 1×220 → 3×380. Частотник выбирают по номинальному выходному току не меньше тока треугольника, конденсаторы и сеть на выходные клеммы не подключают, а после переключения перемычек проверяют, что данные двигателя в частотнике соответствуют новой схеме.