Иногда тот конденсатор, который имеется в конструкции, не справляется с запуском. В таком случае его рекомендуется удалить, а вместо него поставить тот, который имеет большую ёмкость. Для маломощных двигателей допустимо, чтобы один конденсатор выполнял функции рабочего и пускового.
Конденсатор в электродвигателе: что это такое и для чего он нужен
Асинхронные моторы активно используются в быту и на производстве. При запуске в некоторых случаях для них может не хватить крутящего момента. Чтобы решить эту проблему, используется пусковая цепь с особым образом подобранным конденсатором. Чтобы правильно его выбрать и использовать, нужно знать, зачем нужен конденсатор в электродвигателе и как правильно определить его характеристики.
Что такое пусковой конденсатор
Когда электродвигатель находится в рабочем режиме, его движение обеспечивается обмотками. Однако, когда в момент старта нужно начать вращение, обычных усилий двигателя недостаточно. Без использования дополнительных средств он только начнёт слегка подрагивать.
Обычно одним из элементов двигателя является рабочий конденсатор. Он накапливает заряд, который способен превышать рабочее напряжение, а затем отдаёт его в нужный момент. Однако для пуска его работы недостаточно. Для этого необходимо параллельно подключить ещё один конденсатор, который называют пусковым.
Его запускают на короткое время, которое не превышает нескольких секунд. Иногда это делают при помощи кратковременного нажатия пусковой кнопки, а иногда выключение производят автоматически после того, как двигатель стал набирать обороты.
Использование пускового конденсатора особенно важно в тех случаях, когда двигатель нужно запустить под нагрузкой. В этом случае потребуется увеличить стартовый момент в течение первых секунд работы.
В некоторых случаях двигатель запускают с незначительной нагрузкой. В таком случае пусковой конденсатор может не потребоваться. Это применяется для двигателей, мощность которых не превышает 1 квт. Отказ от его использования позволит упростить схему и снизить затраты. Иногда нагрузка может быть связана с особенностями конструкции. В таком случае можно принять меры для её снижения, что облегчит запуск двигателя в дальнейшем.
Версии неполярного типа отличаются качественным взаимодействием с любым напряжением, что обусловлено универсальным вариантом обкладки – она успешно сочетается с повышенной мощностью тока и различными видами диэлектриков.
В чем отличие пускового и рабочего конденсатора
Для запуска и работы асинхронных двигателей в однофазной цепи переменного тока используют пусковые и рабочие конденсаторы.
Пусковой конденсатор предназначен для кратковременной работы – в момент запуска двигателя. После выхода двигателя на рабочую частоту и мощность, пусковой конденсатор отключают и мотор работает за счет сдвига фаз в рабочих обмотках. Следовательно, время работы пускового конденсатора должно быть очень коротким, около 3 секунд, так как длительное время работы пускового конденсатора, может привести к его дополнительному перегреву и электродвигателя в целом, что чревато выходом из строя элементов схемы.
Это необходимо для тех двигателей, схема работы которых, предусматривает данный режим запуска. Для остальных двигателей, только в тех случаях, когда в момент запуска, присутствует нагрузка на валу, препятствующая свободному вращению ротора.
Рабочий конденсатор рассчитан на большое количество часов наработки и подключен к цепи все время, выполняет функцию фазосдвигающей цепи для обмоток электродвигателя. В связи с тем, что конденсатор и обмотка электродвигателя создают колебательный контур, в момент перехода из одной фазы цикла в другую на конденсаторе возникает повышенное напряжение, превышающее напряжение питания. Это необходимо учитывать при выборе рабочего конденсатора.
| Рабочий конденсатор | Пусковой конденсатор | |
| Применение | В цепи рабочих обмоток асинхронного двигателя | В пусковой цепи |
| Выполняемые функции | Создание вращающегося электромагнитного поля для работы электродвигателя | Сдвиг фаз между пусковой и рабочей обмоткой, запуск двигателя под нагрузкой |
| Подключение | Последовательно со вспомогательной обмоткой электродвигателя | Параллельно рабочему конденсатору |
| Время работы | Постоянно | При старте до выхода скорости вращения двигателя на нужный режим |
| Ёмкость | На каждые 100Вт мощности электродвигателя требуется около 6-7 мкФ | На каждые 100Вт мощности электродвигателя требуется около 12-18 мкФ |
| Напряжение | 1,15*Uном | 2…3 * Uном |
| Тип конденсатора | CBB60, CBB61, CBB65, CD60, МБГО, МБГЧ, МБГВ и подобные с напряжением в 1,15 раз выше напряжение питания | CBB60, CBB61, CBB65, CD60, МБГО, МБГЧ, МБГВ и подобные с напряжением в 2-3 раза выше напряжение питания |
Подключение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть «звездой» и «треугольником»
Основными схемами подключения трёхфазного двигателя в однофазную сеть являются «звезда» и «треугольник«.
Для подключения пускового конденсатора к асинхронному двигателю используется кнопка, которая коммутирует пусковой конденсатор на время, необходимое для выхода электродвигателя на необходимую мощность и обороты.
Рабочий же конденсатор постоянно подключен к электросхеме двигателя и не нуждается в отключении.
Необходимо правильно рассчитать емкость конденсатора электродвигателя, что можно сделать по сложной формуле или с помощью упрощенного способа. Для этого уточняется мощность электродвигателя на каждые 100 Ватт потребуется около 7-8 мкФ от емкости конденсатора.
Подключение однофазного двигателя
Для подключения асинхронного двигателя в однофазную цепь обычно используется напряжение 220 В. Но для запуска необходимо создать вращательный момент смещения ротора. С этой целью применяется пусковая обмотка, которая является дополнительной и функционирует только при запуске. На ней при помощи конденсатора задается смещение фазы.
Емкость выбирается по следующему принципу. Общая емкость (рабочая и пусковая) на 100 Вт мощности составляет приблизительно 1 мкФ. Если необходимо подобрать конденсаторы для запуска электродвигателя мощностью 1,5 кВт, то ее достаточно легко рассчитать: 1,5 х 1000 : 100 х 1 = 15 мкФ. Таким образом, чтобы подключить однофазный асинхронный двигатель мощностью 1,5 кВт, необходимо использовать рабочий и пусковой конденсатор общей емкостью 15 мкФ.
Подобные двигатели имеют несколько режимов работы:
- Подключаемая дополнительная обмотка к пусковому конденсатору. Емкость подбирается из соображений 70 мкФ на киловатт мощности.
- Дополнительная обмотка, задействована на всем периоде работы совместно с рабочим конденсатором, емкость около 30 мкФ.
- Подключение двух типов конденсаторов одновременно.
Методы расчета емкости
Для расчета того, какие конденсаторы для запуска электродвигателя лучше использовать, применяется следующая формула:
- k – коэффициент, он отличается в зависимости от типа подключения, 4800 — треугольник и 2800 — звезда;
- If – ток стартера (указывается на двигателе);
- Uc – напряжение сети, в данном случае 220 вольт.
На выходе получается емкость, измеряемая в мкФ (одна миллионная часть Фарада). Рассчитать ее можно и другим способом, используя в качестве основного параметра мощность.
Каждые 100 Вт мощности двигателя соответствуют 7 мкФ. Следует не забывать о том, что на обмотку стартера должен поступать ток не выше, чем номинальный.
Стоит отметить, что рабочий конденсатор присутствует в цепи практически постоянно. Поэтому стоит помнить о том, что они должны быть подключены параллельно.
Выбор пускового конденсатора для электродвигателя
Современный подход к данному вопросу предусматривает использование специальных калькуляторов в интернете, которые проводят быстрый и точный расчет.
Для проведения расчета следует знать и ввести нижеприведенные показатели:
- Тип соединения обмоток двигателя: треугольник или звезда. От типа соединения зависит также и емкость.
- Мощность двигателя является одним из определяющих факторов. Этот показатель измеряется в Ваттах.
- Напряжение сети учитывается при расчетах. Как правило, оно может быть 220 или 380 Вольт.
- Коэффициент мощности – постоянное значение, которое зачастую составляет 0,9. Однако, есть возможность изменить этот показатель при расчете.
- КПД электродвигателя также оказывает влияние на проводимые расчеты. Эту информацию, как и другую, можно узнать, изучив нанесенную информацию производителем. Если ее нет, следует ввести модель двигателя в интернете для поиска информации о том, какой КПД. Также, можно ввести приблизительное значение, которое свойственно для подобных моделей. Стоит помнить, что КПД может изменяться в зависимости от состояния электродвигателя.
Подобная информация вводится в соответствующие поля и проводится автоматический расчет. При этом, получаем емкость рабочего конденсата, а пусковой должен иметь показатель в 2,5 раза больше.
Провести подобный расчет можно самостоятельно.
Для этого можно воспользоваться следующими формулами:
- Для типа соединения обмоток «звезда», определение емкости проводится при использовании следующей формулы: Cр=2800*I/U. В случае соединения обмоток «треугольником», используется формула Cр=4800*I/U. Как видно из вышеприведенной информации, тип соединения является определяющим фактором.
- Вышеприведенные формулы определяют необходимость расчета величины тока, который проходит в системе. Для этого используется формула: I=P/1,73Uηcosφ. Для расчета понадобятся показатели работы двигателя.
- После вычисления тока можно найти показатель емкости рабочего конденсатора.
- Пусковой, как ранее было отмечено, в 2 или 3 раза должен превосходить по показателю емкости рабочий.
При выборе, стоит также учесть нижеприведенные нюансы:
- Интервал рабочей температуры.
- Возможное отклонение от расчетной емкости.
- Сопротивление изоляции.
- Тангенс угла потерь.
Обычно на вышеуказанные параметры не обращают особого внимания. Однако их можно учесть для создания идеальной системы питания электродвигателя.
Габаритные размеры также могут стать определяющим фактором. При этом, можно выделить следующую зависимость:
- Увеличение емкости приводит к увеличению диаметрального размера и расстояния выхода.
- Наиболее распространенный максимальный диаметр 50 миллиметров при емкости 400 мкФ. При этом, высота составляет 100 миллиметров.
Обзор моделей
Существует несколько популярных моделей, которые можно встретить в продаже.
Стоит отметить, что эти модели отличаются не по емкости, а по виду конструкции:
- Металлизированные полипропиленовые варианты исполнения марки СВВ-60. Стоимость подобного варианта исполнения около 300 рублей.
- Пленочные марки НТС стоят несколько дешевле. При одинаковой емкости, стоимость составляет около 200 рублей.
- Э92 – продукция отечественных производителей. Их стоимость небольшая – порядком 120-150 рублей при той же емкости.
Существуют и другие модели, зачастую они отличаются типом используемого диэлектрика и видом изоляционного материала.
У трёхфазных моторов обмотки подключаются двумя способами: звездой или треугольником. Они предполагают использование напряжения, составляющего 380 вольт. Однако в быту оно применяется редко. Чтобы использовать такой мотор, нужно знать, как его правильно подключать.
Разновидности емкостных элементов
Емкостные двухполюсники различают по следующим видам:
- по типу диэлектрика – вакуумный, газообразный, жидкий, твёрдый, электролит, оксидно-полупроводниковый;
- по конструктивной особенности изменять C – постоянные, переменные, подстроечные;
- по назначению – общие, специальные.
Пусковые конденсаторы относятся к двухполюсникам специального назначения.
Простые способы присоединения электромотора
Простейшее включение моторов – присоединение к трёхфазной сети. Электрообмотки мотора соединяются двумя способами:
Порядок соединения указаны на крышке клеммника с обратной стороны.
Внимание! Соединение обмоток «треугольником» быстро выводит двигатель на максимальную мощность, но тогда величина пускового тока возрастает семикратно. Плавный пуск, при отсутствии пускового реостата, затруднён.
Соединение обмоток «звездой» позволяет устойчиво и длительно работать мотору при плавном запуске. Машина выдерживает кратковременные перегрузки и не перегревается. Мощность её несколько ниже, чем при альтернативном подключении.
Соединить в одну точку начала обмоток могут уже при изготовлении. На клеммник выводят только три их конца. Поэтому выводы просто подключают к фазам сети. Направление вращения выбирают, изменяя местами подключение выводов к двум соседним фазам.
Наибольшая нагрузка на электродвигатель действует на момент его старта. Именно в этой ситуации пусковой конденсатор начинает работать. Также отметим, что во многих ситуациях пуск проводится под нагрузку. В этом случае, нагрузка на обмотки и другие компоненты очень велика. Какая же конструкция позволяет снизить нагрузку?
Фото конденсаторов для электродвигателя
