К силовому электрооборудованию дома относятся насосы, вентиляторы, компрессоры, механизмы для открывания ворот и другие механизмы, оснащенные электродвигателями.

Если питание дома осуществляется по трехфазной схеме, то целесообразно применять и трехфазное силовое (и термическое) оборудование.

Для приведения в движение таких механизмов при трехфазном питании чаще всего применяется асинхронный трехфазный двигатель .

Информация о двигателе указывается в его паспорте (в документации и на металлической табличке, прикрепленной к корпусу). Здесь приводятся номинальные величины, т.е. такие, на которые двигатель рассчитан при своей нормальной работе при наибольшей допустимой нагрузке.

Например, на табличке указано: Р = 1,1 кВт; U = 380/220 В; I = 2,5/4,3 A; f = 50 Гц; п = 2810 об/мин; КПД = 77,5%; cosp = 0,87.

Это значит: номинальная полезная мощность на валу двигателя составляет 1,1 кВт, или 1100 Вт; соединение обмоток звездой соответствует линейному напряжению сети 380 В, в этом случае линейный ток (в проводах, питающих двигатель; равен 2,5 А; соединение обмоток двигателя треугольником соответствует линейному напряжению сети 220 В и в этом случае линейный ток равен 4,3 А; частота сети должна быть равной 50 Гц; номинальная скорость вращения, т.е. скорость двигателя при номинальной нагрузке составляет 2810 об/мин. номинальный КПД (отношение полезной мощности на валу к затраченной мощности электроэнергии, получаемой из сети оплачиваемой по счетчику) равен 77,5%, коэффициент мощности (называемый также «косинус фи») составляет 0,87.

Коэффициент мощности — это отношение активной мощности электроэнергии, т.е. той, которая может быть преобразована в другой вид, в данном случае — в механическую, к полной мощности электроэнергии.

Формула мощности, связывающая эти параметры для трехфазного асинхронного двигателя, такова:

Р = l,73Ul η cosфи,

где: U, I — линейные напряжения и ток, η — КПД, cosфи — коэффициент мощности.

«Дробные» паспортные значения напряжения и тока означают, что если линейное (т.е. между линейными проводами) напряжение трехфазной линии равно 380, а фазное -220 В, то обмотки статора данного двигателя должны быть соединены звездой.

Для соединения звездой концы всех трех обмоток, выведенные на щиток вводной коробки двигателя и имеющие маркировку С4, С5, С6, должны быть соединены в одну точку, называемую нейтральной, а линейные провода сети подключаются к начальным точкам обмоток, которые имеют маркировку С1, С2, СЗ.

Если линейное напряжение сети равно 220, а фазное 127  (последнее в настоящее время встречается редко), то обмотки статора двигателя следует соединить треугольником. Для этого конец первой обмотки (С4) соединяют с началом второй (С2), конец второй обмотки (С5) соединяют с началом третье (СЗ), а конец третьей (С6) соединяют с началом первой (С1), и образовавшимся трем клеммам присоединяют линейные провода.

В обоих случаях фазное напряжение на каждой из обмоток будет равно 220 В, а мощность двигателя останется неизменной, но из-за разницы в величине тока сечение питающих проводов во втором случае придется увеличить.

Если двигатель приводит в движение механизм, момент сопротивления на его валу замедляет вращение ротора. При увеличении нагрузки скорость двигателя уменьшается, что приводит к увеличению момента двигателя, и он преодолевает сопротивление механизма. Это возможно даже при некотором (в полтора-два раза) кратковременном превышении номинальной нагрузки, но до некоторого предела, называемого критическим моментом двигателя, повышение нагрузки выше которого приведет к остановке двигателя.

При номинальной нагрузке двигателя его КПД и коэффициент мощности максимальны. При работе двигателя вхолостую его КПД равен нулю, а коэффициент мощности очень низок. Поэтому следует избегать длительной недогрузки двигателя, или работы его на холостом ходу.

При пуске асинхронного двигателя возникает очень большой, хотя и кратковременный, пусковой ток, который в 5 — 7 раз превышает номинальное значение. Иногда пусковой ток может привести к значительному снижению напряжения сети. Для того, что бы уменьшить пусковые токи можно использовать устройства плавного пуска электродвигателей .

Для реверса (изменения направления вращения) асинхронного двигателя достаточно поменять местами любые два провода при подсоединении к клеммам двигателя или, если это требуется делать часто, использовать реверсивные пускатели.

Трехфазное питание индивидуальных домов встречается в настоящее время все же весьма редко. Если питание осуществляется по однофазной схеме, то электродвигатели должны этому соответствовать. В этом случае применяются следующие специальные виды двигателей.

Коллекторный двигатель . Особенностью его является наличие коллектора и щеток, чего обычно не бывает у асинхронного двигателя (и это одно из его достоинств). Но есть достоинства и у коллекторного двигателя: возможность работы от однофазных цепей переменного тока, возможность получения высоких скоростей вращения — при обычной частоте 50 Гц, плавное регулирование скорости при питании от автотрансформатора, повышенный коэффициент мощности.

Конденсаторный асинхронный двигатель . Такой двигатель может работать от однофазной сети с включением конденсаторов. Дополнительная емкость превращает пульсирующее магнитное поле однофазного тока во вращающееся.

Эти двигатели развивают несколько меньший (приблизительно на 30%) по сравнению с трехфазным двигателем того же габарита вращающий момент и имеют несколько худшие рабочие характеристики. Оптимальная емкость при таких схемах зависит от конструктивных особенностей двигателя и его электрических параметров.

Для двигателя с паспортными данными, приведенными выше, в формулу следует подставить для схемы к = 2800, фазное напряжение 220 В, фазный ток 2,5 А независимо от того, звездой или треугольником соединены обмотки двигателя. Искомая емкость составляет 32 мкФ.

Формула расчета является приближенной и поэтому необходимо на месте подбором найти оптимальную величину емкости, отключая или подключая дополнительные конденсаторы малой емкости с тем, чтобы методом последовательного приближения найти оптимальный вариант с наибольшим моментом двигателя (увеличение и уменьшение момента двигателя можно ощутить по его работе под нагрузкой). Развиваемая мощность при этом является номинальной мощностью конденсаторного двигателя.

Как правило, для пуска двигателя требуется дополнительная емкость, включаемая параллельно рабочей только во время пуска. При пуске, особенно под нагрузкой, следует выключателем включить дополнительную емкость, величина которой подбирается так, чтобы полная пусковая емкость, включая рабочую, превышала рабочую в 2 — 3 раза. Конденсаторы могут устанавливаться непосредственно возле двигателя либо в специальном блоке питания. Существуют конденсаторные двигатели со встроенной емкостью.

Подробнее об этом смотрите здесь: Однофазное подключение трехфазного двигателя и Типовые схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

При работе с конденсаторными двигателями следует соблюдать дополнительные правила безопасности. Батареи конденсаторов следует заключить в несгораемую коробку и закрепить от сотрясения и вибраций. Замену предохранителей нужно производить при замкнутом рубильнике отключаемой емкости. После отключения двигателя отключаемая емкость должна быть замкнута рубильником.

Необходимо помнить, что при переменном токе нельзя применять электролитические конденсаторы (на их зажимах имеется маркировка + и -), предназначенные лишь для постоянного тока. В противном случае может произойти взрыв конденсатора.

Следует также помнить, что конденсатор сравнительно долго сохраняет заряд и после отключения, что является опасным для человека при прикосновении к клеммам конденсатора. Заряд тем выше, чем больше емкость и выше напряжение конденсатора. Разряд конденсатора следует снимать после каждого отключения двигателя замыканием на отрезок изолированного провода.

Включение и выключение стационарных, т.е. непереносных электродвигателей удобнее всего производить с помощью магнитных пускателей , которые состоят из электромагнита с укрепленными на его подвижной части контактами, замыкающимися и размыкающимися при включении катушки электромагнита.

Включение и выключение самой катушки производится кнопками, установленными здесь же или вынесенными в нужное место, может быть даже на довольно большое расстояние. Вместо кнопки можно использовать фотореле , поплавковое или другие реле, автоматически включающие ток в катушке при изменении тех или иных параметров.

Таким образом, магнитный пускатель обладает, по крайней мере, двумя несомненными достоинствами: возможностью управления механизмом (или осветительной установкой) на расстоянии и возможностью автоматического управления без участия человека. Металлические корпуса магнитных пускателей и кнопок управления должны быть занулены (смотрите статью «Защитное зануление «).

Примером автоматического управления насосом, подающим воду в резервуар, расположенный на некоторой высоте, может служить магнитный пускатель, включение катушки которого производится поплавковым реле, помещенным в резервуар.

Когда уровень жидкости в резервуаре достигает нижнего критического положения, поплавок, снабженный контактами, включает катушку контактора , которая при обтекании током притягивает подвижную часть контактора и своими контактами включает электродвигатель. В верхнем положении поплавок выключает катушку, и та отключает двигатель.

Одна из простых и надежных схем управления насосом, которую можно собрать самостоятельно, приведена в статье «Автоматизация управления насосом на даче» .

Большое значение имеет контроль заземления и сопротивления изоляции. Внешний осмотр в этом смысле рекомендуется делать перед каждым рабочим циклом электроприбора, а один раз в год делать замеры сопротивления изоляции и наличия заземления с помощью соответствующих приборов.