Электролитические конденсаторы – приборы постоянного напряжения. Для использования их в качестве фазосдвигающих элементов необходимо выполнить подключение по специальной схеме.
Конденсаторы для запуска электродвигателя: какие нужны, как подключить
В быту часто возникает такая ситуация, когда необходимо подключить электродвигатель, но нет нужного источника питания. Тогда требуется использование другого типа напряжения. Обычно это происходит, если двигатель нужно подсоединить к стороннему оборудованию (токарному станку, самодельному устройству). Для этой цели применяют конденсаторы. Они бывают нескольких видов, поэтому необходимо иметь хотя бы базовое понятие о том, какие конденсаторы для запуска электродвигателя использовать в каждом конкретном случае.
Что собой представляет конденсатор
Конденсатор — это радиоэлемент, состоящий из двух пластин, между которыми расположен диэлектрик. Его основная цель — создать буфер между пластинами для накопления заряда. Конденсаторы бывают трех видов:
- Полярные. Используются в системах постоянного тока. Это электролитические конденсаторы, которые вследствие своего особого строения имеют полярность. Для подключения к источникам переменного тока не очень подходят из-за разрушения слоя диэлектрика с выделением большого количества тепла, что иногда даже приводит к взрывам.
- Неполярные. Предназначены для использования в обоих типах цепей.
- Электролитические. К этой категории относятся только неполярные конденсаторы такого типа. У них в роли обкладки выступает оксидная пленка. Оптимальный вариант для низкочастотных двигателей благодаря высокой возможной емкости.
Каждый тип двигателей имеет свои особенности подбора конденсатора. Это определяет и какой емкости нужен конденсатор для запуска двигателя, какого номинального напряжения и какого типа.
К сведению. Ёмкость, равная 1 Ф, – большая величина, поэтому на практике её измеряют: в микрофарадах (мкФ), пикофарадах (пФ), нанофарадах (нФ).
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.
Конденсатор — это радиоэлемент, состоящий из двух пластин, между которыми расположен диэлектрик. Его основная цель — создать буфер между пластинами для накопления заряда. Конденсаторы бывают трех видов:
Функциональные возможности
В цепях постоянного тока элемент некоторое время накапливает заряд на обкладках и не пропускает электроны через диэлектрик. Это значит, что в начальный момент постоянный ток проходит через деталь до окончания заряда. Такое же происходит и при разряде.
Важно! Ток, который периодически изменяется, элемент пропускает через себя. Такое возможно, потому что двухполюсник циклически перезаряжается при смене полярности электричества.
Характеристики
Напряжение, создаваемое на обкладках двухполюсника, равно разности потенциалов:
Зная напряжение и заряд, можно вычислить ёмкость (С). Это одна из основных характеристик двухполюсника:
- C – ёмкость, Ф (фарад);
- q – заряд, накопленный двухполюсником, Кл (кулон);
- U – напряжение, В.
Электроёмкость является физической величиной, которую определяют, разделив заряд пластины на разность потенциалов между пластинами. Единица измерений C – фарада (Ф).
К сведению. Ёмкость, равная 1 Ф, – большая величина, поэтому на практике её измеряют: в микрофарадах (мкФ), пикофарадах (пФ), нанофарадах (нФ).
К остальным параметрам двухполюсника относятся:
Когда масса корпуса детали значительно меньше, чем общая масса электролита и пластин, тогда достигается максимально высокая плотность энергии.
Номинальным называется такое напряжение, при котором элемент может работать длительное время, без нарушения (отклонения) рабочих характеристик.
Емкостные двухполюсники бывают:
Неполярные детали при подключении не ориентированы на полярность выводов заряда источника питания. Особенность электролитических элементов связана с химической реакцией между диэлектриком и электролитом. У таких моделей есть анод (положительный вывод) и катод (отрицательный вывод).
Пусковой конденсатор позволяет реактивной энергии уходить из обмотки двигателя и накапливаться в этой ёмкости до того времени, пока двигатель не выйдет на рабочую частоту и мощность.
Выбор емкости
С целью максимизации эффективности электродвигателя нужно рассчитать ряд параметров электроцепи, и прежде всего емкость.
Для рабочего конденсатора
Существуют сложные и точные методы расчета, однако в домашних условиях вполне достаточно оценить параметр по приближенной формуле.
На каждые 100 ватт электрической мощности трехфазного электродвигателя должно приходиться 7 микрофарад.
Недопустимо также подавать на фазовую статорную обмотку напряжение, превышающее паспортное.
Для пускового конденсатора
Если электродвигатель должен запускаться при наличии высокой нагрузки на приводном валу, то рабочий конденсатор не справится, и на время запуска потребуется подключать пусковой. После достижения рабочих оборотов, что происходит в среднем за 2-3 секунды, он отключается вручную или устройством автоматики. Доступны специальные кнопки включения электрооборудования, автоматически размыкающие одну из цепей через заданное время задержки.
Недопустимо оставлять пусковой накопитель подключенным в рабочем режиме. Фазовый перекос токов может привести к перегреву и возгоранию двигателя. Определяя емкость пускового прибора, следует принимать ее в 2-3 раза выше, чем у рабочего. При этом при запуске крутящий момент электродвигателя достигает максимального значения, а после преодоления инерции механизма и набора оборотов он снижается до номинального.
Для набора требуемой емкости конденсаторы для запуска электродвигателя подключают в параллель. Емкость при этом суммируется.
Простые способы подключения электродвигателя
Самый простой способ подключения трехфазного электродвигателя к бытовой электросети – применение частотного преобразователя. Потери мощности будут минимальны, но стоит такое устройство зачастую дороже самого двигателя.
Частотный преобразователь станет экономически эффективным лишь при большом объеме использования оборудования.
При другом способе для преобразования питающего напряжения используется обмотка самого асинхронного электродвигателя. Схема получится громоздкая и массивная. Конденсатор для запуска электродвигателя подключают по одной из двух популярных схем
Подключение двигателя по схемам «звезда» и «треугольник»
При реализации подключения этими способами важно свести к минимуму потери по мощности.
На поверку, это двухфазные электродвигатели: у них две обмотки, смещенные на 90 градусов друг относительно друга. И если подать 220в с таким же смещением, то никакой фазосдвигатель для запуска не нужен!
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.
