Для чого потрібний робочий конденсатор в електродвигуні. Трифазні двигуни в однофазній мережі: схеми включення та вибір конденсаторів

Є 2 типи однофазних асинхронних двигунів - біфілярні (з пусковою обмоткою) та конденсаторні. Їхня відмінність у тому, що в біфілярних однофазних двигунах пускова обмотка працює тільки до розгону мотора. Після цього вона вимикається спеціальним пристроєм - відцентровим вимикачем або пускозахисним реле (у холодильниках). Це потрібно тому, що після розгону вона знижує ККД.

У однофазних конденсаторних двигунах конденсаторна обмотка працює весь час. Дві обмотки - основна та допоміжна, вони зміщені відносно один одного на 90 °. Завдяки цьому можна змінювати напрямок обертання. Конденсатор на таких двигунах зазвичай кріпиться до корпусу і за цією ознакою його легко пізнати.

Схема підключення однофазного двигуна через конденсатор

При підключенні конденсаторного однофазного двигуна є кілька варіантів схем підключення. Без конденсаторів електромотор гуде, але не запускається.

• 1 схема - з конденсатором у ланцюзі живлення пускової обмотки - добре запускаються, але при роботі потужність видають далеко не номінальну, а набагато нижчу.
• 3 схема включення з конденсатором в ланцюзі підключення робочої обмотки дає зворотний ефект: не дуже хороші показники при пуску, але хороші робочі характеристики. Відповідно, першу схему використовують у пристроях з важким пуском, а з робочим конденсором – якщо потрібні гарні робочі характеристики.
• 2 схема - підключення однофазного двигуна - встановити обидва конденсатори. Виходить щось середнє між описаними вище варіантами. Ця схема використовується найчастіше. Вона на другому малюнку. При організації цієї схеми теж потрібна кнопка типу ПНВС, яка підключатиме конденсатор тільки не час старту, поки двигун «розжене». Потім підключеними залишаться дві обмотки, допоміжна через конденсатор.

Схема підключення трифазного двигуна через конденсатор

Тут напруга 220 вольт розподіляється на 2 послідовно з'єднані обмотки, де кожна розрахована на таку напругу. Тому втрачається потужність майже вдвічі, але використовувати такий двигун можна у багатьох малопотужних пристроях.

Максимальної потужності двигуна на 380 В мережі 220 В можна досягти використовуючи з'єднання типу трикутник. Крім мінімальних втрат за потужністю, незмінним залишається і кількість обертів двигуна. Тут кожна обмотка використовується на свою робочу напругу, звідси й потужність.

Важливо пам'ятати: трифазні електродвигуни мають більш високу ефективність, ніж однофазні на 220 В. Тому якщо є введення на 380 В – обов'язково підключайте до нього – це забезпечить більш стабільну та економічну роботу пристроїв. Для пуску мотора не знадобляться різні пусковики і обмотки, тому що магнітне поле, що обертається, виникає в статорі відразу після підключення до мережі 380 В.

Онлайн розрахунок ємності конденсатора двигуна

Є спеціальна формула, за якою можна вирахувати необхідну ємність точно, але можна обійтися онлайн калькулятором або рекомендаціями, які виведені на основі багатьох дослідів:

Робочий конденсатор беруть із розрахунку 0,8 мкФ на 1 кВт потужності двигуна;
Пусковий підбирається у 2-3 рази більше.

Конденсатори мають бути неполярними, тобто електролітичними. Робоча напруга цих конденсаторів повинна бути мінімум в 1,5 рази вище, ніж напруга мережі, тобто для мережі 220 В беремо ємності з робочою напругою 350 і вище. А щоб пуск проходив простіше, у пусковий ланцюг шукайте спеціальний конденсатор. У них у маркуванні присутні слова Start або Starting.

Ці конденсатори можна підбирати методом від меншого до більшого. Так підібравши середню ємність, можна поступово додавати і стежити за режимом роботи двигуна, щоб він не перегрівався і мав достатньо потужності на валу. Також і пусковий конденсатор підбирають додаючи, поки він не запускатиметься плавно без затримок.

При нормальній роботі трифазних асинхронних електродвигунів з конденсаторним пуском, включених в однофазну мережу, передбачається зміна (зменшення) ємності конденсатора зі збільшенням частоти обертання валу. У момент пуску асинхронних двигунів (особливо з навантаженням на валу) в мережі 220 В потрібна підвищена ємність фазозсувного конденсатора.

Реверс напряму руху двигуна

Якщо після підключення двигун працює, але вал крутиться не в тому напрямку, який вам потрібно, можна поміняти цей напрямок. Це роблять змінивши обмотки допоміжної обмотки. Таку операцію може робити двопозиційний перемикач, на центральний контакт якого підключається висновок від конденсатора, а на два крайніх виведення від "фази" та "нуля".

Трифазні електродвигуни асинхронного типу дуже поширені на сьогоднішній день, тому у багатьох людей виникає необхідність їх підключення до різного обладнання під час проведення робіт у гаражі або на дачній ділянці.

Цей процес може супроводжуватися проблемами, оскільки багато джерел живлення розраховані на однофазну напругу. Вирішити це питання можна при залученні спеціальних схем, які мають на увазі наявність робочого та пускового.

Як підібрати конденсатор

Спочатку купується робочий конденсатор, його вибір здійснюється з урахуванням номінального показника електричного струму стартера та показників напруги в однофазній мережі. При використанні трифазного двигуна, що має потужність близько 100 Вт, зазвичай вистачає робочого конденсатора з ємністю 7 мкФ.

Для вимірювання використовуються спеціальні кліщі, при здійсненні розрахунків важливо спостерігаю за електричним струмом, що надходить на статорну фазну обмотку: його показники не повинні бути більшими за номінальне значення.

У ряді випадків подібних заходів буває недостатньо і до схеми потрібно додати пусковий конденсатор, необхідність у ньому зазвичай виникає при надмірних навантаженнях на валу в момент включення.

Його робота та функції полягатимуть у наступному:

Господар обладнання повинен пам'ятати про необхідність відключення пускових конденсаторів, інакше виникає серйозний ризик перегріву асинхронного електродвигуна через значний перекос струму у фазах.

Основним критерієм вибору пускового конденсатора є його ємність, вона повинна мінімум у 2-3 рази перевищувати аналогічний параметр робочого конденсатора. Якщо розрахунок був зроблений правильно, то в момент запуску двигун досягає номінальних показників і жодних проблем не спостерігається.

Під час здійснення вибору також необхідно звернути увагу на такі моменти:

1. Можна використовувати паперові чи електролітичні конденсатори.Найбільш поширений перший варіант, хоча він і має значний недолік, який полягає в поєднанні великих габаритів і незначної ємності, що створює необхідність залучення великої кількості пристроїв при високій потужності двигуна. Через це багато людей звертаються до електролітичних пристроїв, які вимагають обов'язкового додавання до схеми резисторів та діодів. Подібна практика вважається небажаною, оскільки завжди є ризик, що діоди не впораються зі своїм завданням, що може призвести до негативних та небезпечних наслідків, у тому числі перегріву обладнання та вибухів пускового конденсатора. При неможливості або небажанні користуватися паперовими моделями, можна звернутися до більш сучасного варіанту: запуском моделей, оснащених покращеним металізованим покриттям. Більшість їх призначено до роботи з напругою, показник якого варіюється від 400 до 450 У.
2. Показник робочої напруги є ще одним важливим критерієм вибору випрямляча трифазного двигуна. Багато людей помилково купують пристрої з дуже високими показниками за відсутності необхідності в подібному ресурсі, це призводить до збільшення фінансових витрат на купівлю та виділення великої кількості місця для встановлення габаритного обладнання. При цьому важливо простежити, щоб показник напруги був не меншим, ніж в електромережі, інакше обрана модель не зможе справно функціонувати і дуже швидко вийде з ладу. Для здійснення оптимального вибору необхідно зробити наступний розрахунок: помножити фактичну напругу, що є в мережі, на коефіцієнт 1,15. Завдяки цьому буде отримати показник необхідної напруги, але він не повинен бути меншим за 300В.

У більшості випадків для цих цілей добре підходять паперові моделі, оснащені захисним корпусом, виготовленим зі сталі. Вони фактично мають прямокутну форму, на корпусі зазвичай вказуються основні робочі параметри.

Підключення пускового конденсатора до електродвигуна

При реалізації подібних схем на практиці та підключенні пускових пристроїв необхідно буде виконати такі дії:

1. Спочатку перевірити пусковий конденсатор за допомогою, щоб переконатися у його працездатності.
2. Вибрати найбільш підходящу схему підключенняя, тут власнику обладнання надається повна свобода. Обмотувальні та конденсаторні висновки у більшості двигунів знаходяться в .
3. У деяких ситуаціях виникає необхідність у доопрацюванні наявної схемиПри цьому необхідно самостійно провести перерахунок основних показників за вже розглянутими схемами.

Моделі

Багато моделей таких пристроїв відрізняються не показником ємності, а типом конструкції. Нижче наведено приклади деяких пристроїв, які підходять для підключення електродвигунів:

Є поліпропіленовим пристроєм, оснащеним металізованим покриттям. Це найбільш сучасний та оптимальний варіант, його вартість складає близько 300 рублів.

HTCплівкового типу мають таку ж ємність, що і СВВ-60, але коштують вони зазвичай не дорожче 200 рублів.

Е92є аналогом російського виробництва з ідентичним показником ємності, при цьому такий пристрій є бюджетним варіантом, придбати який можна за ціною 100-150 рублів.

1. Спочатку необхідно переконатися у доцільності включення до схеми пускового пристроюоскільки в деяких ситуаціях можна обійтися і без нього.
2. За відсутності впевненості у власних силах під час реалізації обраної схемиПідключення краще звернутися за допомогою до професіоналів.
3. Залежно від обставин та особливостей ситуації можна реалізуватияк послідовну, і паралельну схему підключення.

Конденсатор є електронним компонентом, призначеним для накопичення електричної енергії. За характером роботи він належить до пасивних елементів. Залежно від режиму роботи, у якій працює елемент, розрізняють конденсатори постійної ємності та змінної(Як варіант - підстроювальні). По виду робочої напруги: полярні – для роботи за певної полярності підключення, неполярні – можуть використовуватися як у ланцюзі змінного, і постійного струму. При паралельному з'єднанні результуюча ємність підсумовується. Це важливо знати під час вибору необхідної ємності для електричного ланцюга.

Для запуску та роботи асинхронних двигунів в однофазному ланцюгу змінного струму використовують конденсатори:

• Пускові.
• Робітники.

Пусковий конденсатор призначений для короткочасної роботи- запуск двигуна. Після виходу двигуна на робочу частоту та потужність пусковий конденсатор відключають. Далі робота відбувається без участі цього елемента. Це необхідно для певних двигунів, схема роботи якого передбачає режим запуску, а також для звичайних двигунів, у яких в момент запуску є навантаження на валу, що перешкоджає вільному обертанню ротора.

Для запуску двигуна використовують кнопку Кн1яка комутує пусковий конденсатор С1 на час, необхідний для виходу електродвигуна на необхідну потужність і обороти. Після цього конденсатор С1 відключають і двигун працює за рахунок зсуву фаз в робочих обмотках. Робоча напруга такого конденсатора необхідно вибирати з урахуванням коофіцієнта 1,15, тобто. для мережі 220 В робоча напруга конденсатора має бути 220*1,15= 250 В. Ємність пускового конденсатора можна розрахувати за вихідними параметрами електродвигуна.

Робочий конденсатор підключений до ланцюга весь час і виконує функцію фазозсувного ланцюга для обмоток електродвигуна. Для певної роботи такого двигуна необхідно розрахувати параметри робочого конденсатора. У зв'язку з тим, що конденсатор та обмотка електродвигуна створюють коливальний контур, в момент переходу з однієї фази циклу в іншу на конденсаторі виникає підвищена напруга, що перевищує напругу живлення.

Під впливом цієї напруги конденсатор перебуває постійно і за виборі його номіналу необхідно врахувати цей чинник. У розрахунках напруги робочого конденсатора беруть коофіцієнт 2,5-3. Для мережі 220 В напруга робочого конденсатора має бути 550-600 В. Це забезпечить необхідний запас напруги в процесі роботи.

При визначенні ємності цього елемента до уваги беруть потужність двигуна і схему з'єднання обмоток.

Розрізняють два види з'єднання обмоток трифазного двигуна:

1. Трикутник.
2. Зірка.

До кожного з цих способів з'єднання свій розрахунок.

Трикутник: Ср = 4800 * IP / Up.

Приклад: для двигуна потужністю 1 кВт струм становить приблизно 5А, напруга 220 В. Ср = 4800*5/220. Місткість робочого конденсатора складе 109 мФ. Округлити до найближчого цілого – 110 мФ.

Зірка: С р = 2800 * IP / Up.

Приклад: двигун 1000 Вт струм становить приблизно 5 А, напруга 220 В. Ср = 2800 * 5/220. Місткість робочого конденсатора складе 63,6 мФ. Округлити до найближчого цілого – 65 мФ.

З розрахунків видно, що спосіб з'єднання обмоток дуже впливає величину робочого конденсатора.

Порівняння робочого та пускового конденсатора

Порівняльна таблиця застосування конденсаторів для асинхронних двигунів включених на напругу 220 В.

У зв'язку з тим, що зазначені типи конденсаторів мають відносно великі габарити та вартість, як робочий і пусковий конденсатор можна використовувати полярні (оксидні) конденсатори.

Вони мають таку перевагу: при малих габаритах вони мають набагато більшу ємність, ніж паперові.

Поруч із існує вагомий недолік: вмикати у мережу змінного струму безпосередньо їх не можна. Для використання разом із двигуном, потрібно застосувати напівпровідникові діоди. Схема включення нескладна, але в ній є недолік: діоди повинні бути підібрані відповідно до струмів навантаження. При великих струмах діоди необхідно встановлювати на радіатори. Якщо розрахунок буде невірним, або тепловідведення меншої площі, ніж потрібно, діод може вийти з ладу і пропустить змінну напругу в ланцюг. Полярні конденсатори розраховані на постійну напругу і при попаданні на них напруги змінного вони перегріваються, електроліт усередині них закипає і вони виходять з ладу, що може зашкодити не тільки електромотору, але й людині, яка обслуговує цей пристрій.

Напруга 220 В – напруга небезпечна для життя. З метою дотримання правил безпечної експлуатації електроустановок споживачів, збереження життя та здоров'я осіб, які експлуатують дані пристрої, застосування цих схем включення повинен проводити спеціаліст.

Що робити, якщо потрібно підключити двигун до джерела, розрахованого на інший тип напруги (наприклад, трифазний двигун до однофазної мережі)? Така необхідність може виникнути, зокрема, якщо потрібно підключити двигун до будь-якого обладнання (свердлильного або наждакового верстата тощо). У цьому випадку використовуються конденсатори, які можуть бути різного типу. Відповідно, треба мати уявлення про те, який ємності потрібен конденсатор для електродвигуна, та як її правильно розрахувати.

Що таке конденсатор

Конденсатор складається із двох пластин, розташованих один навпроти одного. Між ними міститься діелектрик. Його завдання – знімати поляризацію, тобто. заряд довколишніх провідників.

Існує три види конденсаторів:

• Полярні. Не рекомендується використовувати в системах, підключених до мережі змінного струму, т.к. внаслідок руйнування шару діелектрика відбувається нагрівання апарату, що викликає коротке замикання.
• Неполярні. Працюють у будь-якому включенні, т.к. їх обкладки однаково взаємодіють з діелектриком та з джерелом.
• Електролітичні (оксидні). У ролі електродів виступає тонка оксидна плівка. Вважаються ідеальним варіантом для електродвигунів із низькою частотою, т.к. мають максимально можливу ємність (до 100 000 мкФ).

Як підібрати конденсатор для трифазного електродвигуна

Запитуючи: як підібрати конденсатор для трифазного електродвигуна, потрібно взяти до уваги ряд параметрів.

Щоб підібрати ємність для робочого конденсатора, необхідно застосувати наступну розрахункову формулу: Сраб. = k * Iф / U мережі, де:

• k – спеціальний коефіцієнт, що дорівнює 4800 для підключення «трикутник» та 2800 для «зірки»;
• Iф – номінальне значення струму статора, це значення зазвичай вказується на самому електродвигуні, якщо воно затерто або нерозбірливо, то його вимірюють спеціальними кліщами;
• U мережі – напруга живлення мережі, тобто. 220 вольт.

Таким чином ви розрахуєте ємність робочого конденсатора мкФ.

Ще один варіант розрахунку - взяти до уваги значення потужності двигуна. 100 Ватт потужності відповідають приблизно 7 мкФ ємності конденсатора. Здійснюючи розрахунки, не забувайте стежити значення струму, що надходить на фазну обмотку статора. Він не повинен мати більшого значення ніж номінальний показник.

Що стосується, коли пуск двигуна виробляється під навантаженням, тобто. його пускові характеристики досягають максимальних величин, до робочого конденсатора додається пусковий. Його особливість полягає в тому, що він працює приблизно протягом трьох секунд під час пуску агрегату і відключається, коли ротор виходить на рівень номінальної частоти обертання. Робоча напруга пускового конденсатора повинна бути в півтора рази вищою за мережний, а його ємність – у 2,5-3 рази більша за робочий конденсатор. Щоб створити необхідну ємність, можна підключити конденсатори як послідовно, так і паралельно.

Як підібрати конденсатор для однофазного електродвигуна

Асинхронні двигуни, розраховані працювати в однофазної мережі, зазвичай підключаються на 220 вольт. Однак якщо у трифазному двигуні момент підключення задається конструктивно (розташування обмоток, зміщення фаз трифазної мережі), то в однофазному необхідно створити обертальний момент зміщення ротора, для чого при запуску застосовується додаткова обмотка пускова. Усунення її фази струму здійснюється за допомогою конденсатора.

Як підібрати конденсатор для однофазного електродвигуна?

Найчастіше значення загальної ємності Сраб + Спуск (не окремого конденсатора) таке: 1 мкФ на кожні 100 Вт.

Є кілька режимів роботи двигунів такого типу:

• Пусковий конденсатор + додаткова обмотка (підключається на час запуску). Місткість конденсатора: 70 мкФ на 1 кВт потужності двигуна.
• Робочий конденсатор (ємність 23-35 мкФ) + додаткова обмотка, що перебуває у підключеному стані протягом усього часу роботи.
• Робочий конденсатор + пусковий конденсатор (підключені паралельно).

Якщо ви розмірковуєте: як підібрати конденсатор до електродвигуна 220В, варто виходити з пропорцій, наведених вище. Тим не менш, потрібно обов'язково простежити за роботою та нагріванням двигуна після його підключення. Наприклад, при помітному нагріванні агрегату в режимі з робочим конденсатором слід зменшити ємність останнього. Загалом рекомендується вибирати конденсатори з робочою напругою від 450 В.

Як вибрати конденсатор для електродвигуна – питання непросте. Для забезпечення ефективної роботи агрегату потрібно надзвичайно уважно розрахувати всі параметри та виходити з конкретних умов його роботи та навантаження.