Как работает конденсаторный электродвигатель и для чего он нужен

Как работает конденсаторный электродвигатель и для чего он нужен

Конденсаторные двигатели — устройство, принцип действия, применение

В этой статье поговорим о конденсаторных двигателях, которые по сути являются обычными асинхронными, отличающимися лишь способом подключения к сети. Затронем тему подбора конденсаторов, разберем причины необходимости точного подбора емкости. Отметим основные формулы, которые помогут в приблизительной оценке требуемой емкости.

Конденсаторным двигателем называется асинхронный двигатель, в цепь статора которого включена дополнительная емкость, с целью создать сдвиг фаз тока в обмотках статора. Зачастую это касается однофазных цепей при использовании трехфазных или двухфазных асинхронных двигателей.

Обмотки статора асинхронного двигателя физически сдвинуты друг относительно друга, и одна из них включается непосредственно в сеть, в то время как вторая, либо вторая и третья подключаются к сети через конденсатор. Емкость конденсатора подбирается так, чтобы сдвиг фаз токов между обмотками получился бы равным или хотя бы близким к 90°, тогда ротору будет обеспечен максимальный вращающий момент.

При этом модули магнитной индукции обмоток должны получиться одинаковыми, чтобы магнитные поля обмоток статора оказались бы сдвинуты относительно друг друга так, чтобы суммарное поле вращалось по кругу, а не по эллипсу, увлекая за собой ротор с наибольшей эффективностью.

Очевидно, ток и его фаза в подключенной через конденсатор обмотке связаны как с емкостью конденсатора, так и с эффективным импедансом обмотки, который в свою очередь зависит от скорости вращения ротора.

При старте двигателя импеданс обмотки определяется лишь ее индуктивностью и активным сопротивлением, поэтому он относительно мал в момент пуска, и здесь нужен конденсатор большей емкости для обеспечения оптимального пуска.

Когда же ротор разгонится до номинальных оборотов, магнитное поле ротора станет индуцировать в обмотках статора ЭДС, которая будет направлена против питающего обмотку напряжения — эффективное сопротивление обмотки теперь растет, и требуемая емкость снижается.

При оптимально подобранной емкости в каждом режиме (пусковой режим, рабочий режим) магнитное поле будет круговым, и здесь имеет значение как скорость вращения ротора, так и напряжение, и число витков обмотки, и подключенная в текущий момент емкость. Если оптимальное значение какого-нибудь параметра нарушено, поле становится эллиптическим, характеристики двигателя соответственно падают.

Для двигателей разного назначения схемы подключения емкостей разные. Когда требуется значительный пусковой момент, применяют конденсатор большей емкости, чтобы обеспечить оптимальные ток и фазу именно в момент пуска. Если пусковой момент не особо важен, то внимание уделяют только созданию оптимальных условий рабочего режима, при номинальной скорости вращения, и емкости подбирается для номинальных оборотов.

Довольно часто для качественного пуска применяют пусковой конденсатор, который на время запуска подключается параллельно рабочему конденсатору относительно малой емкости, чтобы вращающееся магнитное поле и при пуске было круговым, затем пусковой конденсатор отключают, и двигатель продолжает работу только с рабочим конденсатором. В особых случаях прибегают к набору конденсаторов с возможностью переключения для разных нагрузок.

Если пусковой конденсатор случайно не будет отключен после выхода двигателя на номинальные обороты, сдвиг фаз в обмотках уменьшится, не будет уже оптимальным, и магнитное поле статора станет эллиптическим, что ухудшит рабочие характеристики двигателя. Крайне важно правильно подобрать пусковую и рабочую емкости, чтобы двигатель работал эффективно.

На рисунке показаны типичные схемы включения конденсаторных двигателей, применяемые на практике. Например рассмотрим двухфазный двигатель с короткозамкнутым ротором, статор которого имеет две обмотки для питания в двух фазах А и В.

В цепь дополнительной фазы статора включен конденсатор С, поэтому токи IA и IВ текут в обеих обмотках статора в двух фазах. Наличием емкости добиваются фазового сдвига токов IA и IВ в 90°.

Векторная диаграмма показывает, что суммарный ток сети образован геометрической суммой токов обеих фаз IA и IВ. Подбором емкости С добиваются такого сочетания с индуктивностями обмоток, чтобы фазовый сдвиг токов получился именно 90°.

Ток IA запаздывает относительно приложенного сетевого напряжения UА на угол φА, а ток IВ — на угол φВ относительно напряжения UB, приложенного к зажимам второй обмотки в текущий момент. Угол между напряжением сети и напряжением, приложенным ко второй обмотке составляет 90°. Напряжение на конденсаторе UС образует угол 90° с током IВ.

По диаграмме видно, что полная компенсация фазового сдвига при φ = 0 достигается тогда, когда реактивная мощность потребляемая двигателем из сети равна реактивной мощности конденсатора С. Рядом на рисунке показаны типичные схемы включения трехфазных двигателей с конденсаторами в цепях обмоток статоров.

Промышленностью сегодня выпускаются конденсаторные двигатели на базе двухфазных. Трехфазные легко модифицируются вручную для питания от однофазной сети. Встречаются и мелкосерийные трехфазные модификации, уже оптимизированные при помощи конденсатора под однофазную сеть.

Часто такие решения можно встретить в бытовых приборах, таких как посудомоечные машины и комнатные вентиляторы. Промышленные циркуляционные насосы, воздуходувки и дымососы также часто используют в своей работе конденсаторные двигатели. Если требуется включить трехфазный двигатель в однофазную сеть — применяют фазосдвигающий конденсатор, то есть опять же переделывают двигатель в конденсаторный.

Для приблизительного расчета емкости конденсатора применяют известные формулы, в которые достаточно подставить напряжение питания и рабочий ток двигателя, и легко вычислить необходимую емкость для соединения обмоток звездой или треугольником.

Для нахождения рабочего тока двигателя достаточно прочитать данные на его шильдике (мощность, кпд, косинус фи), и так же подставить в формулу. В качестве пускового конденсатора принято устанавливать конденсатор в два раза большей емкости, чем рабочий.

К преимуществам конденсаторных двигателей, по сути — асинхронных, относится главным образом одно — возможность включить трехфазный двигатель в однофазную сеть. Из недостатков — необходимость оптимальной емкости под конкретную нагрузку, и недопустимость питания от инверторов с модифицированной синусоидой.

Надеемся, что эта статья была для вас полезной, и теперь вы понимаете, для чего асинхронным двигателям конденсаторы, и как подбирать их емкость.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Как работает конденсаторный электродвигатель и для чего он нужен

В современном оборудовании используется несколько разные виды электродвигателей. Разные по конструкции, характеристиками и принципу работы все эти двигатели подбираются для каждого конкретного случая по своим параметрам. Вместе с тем, довольно часто в приборах и оборудовании необходимы электродвигатели с возможностью подключения к однофазной сети. Одним из подходящих вариантов выступает конденсаторный электродвигатель, устройство и принцип работы которого мы рассмотрим в пределах данной статьи.

• Устройство и принцип работы
• Виды конденсаторных двигателей
• Как подобрать емкость для пускового конденсатора
• Сфера практического применения

Устройство и принцип работы

Говоря о конденсаторных асинхронных двигателях, речь в первую очередь будет идти об электромоторах, изначально рассчитанных для подключения к однофазной сети. Это несколько перекликается с двухфазными или трехфазными двигателями, переделанными для подключения в обычную однофазную сеть на 220 Вольт. Но существенным отличием этих электродвигателей выступает то, что здесь конденсатор выступает как обязательное условие электрической схемы и включение в трёхфазную сеть 380 Вольт такого асинхронного двигателя просто невозможно.

Устройство и принцип работы конденсаторного двигателя основаны на физических свойствах асинхронного двигателя, но для создания движущей силы и вращения магнитного поля в цепь обмоток включен пусковой конденсатор.

По своему устройству он не отличается от обычного асинхронника и в составе имеет:

1. Неподвижный статор в массивном корпусе с рабочей и пусковой обмотками.
2. Закрепленный на валу ротор, приводимый в движение силой электромагнитного поля, создаваемого обмотками статора.

Обе части электродвигателя соединены между собой на подшипниках качения или скольжения (втулки), закрепленных в крышках корпуса статора.

По принципу работы конденсаторный электродвигатель, как отмечалось выше, относится к асинхронным – движение осуществляется за счет создания электромагнитного поля обмотками статора, сдвинутыми относительно друг друга на 90 градусов. Единственное отличие от трехфазных асинхронных электродвигателей заключается во включенном в цепь конденсаторе, через который включаются вторая обмотка электродвигателя.

Обычный асинхронный двигатель при включении в сеть начинает работу с пусковой обмоткой. После того как ротор набрал обороты, пусковая обмотка отключается и работу продолжает только рабочая обмотка. Минусом такого электромотора с пусковой обмоткой выступает момент пуска, когда ротор начинает набор оборотов. Для электродвигателя важно чтобы в этот момент не было нагрузки, или нагрузка была небольшой. Пусковой момент получается ниже, чем у аналогичных по мощности трёхфазных моторов.

В схеме подключения конденсаторного асинхронного двигателя есть фазосдвигающий конденсатор. При подключении в сеть через конденсатор во второй обмотке возникает сдвиг фаз, равный 90 градусам (на практике немного меньше). Это способствует тому, что в работу ротор включается с максимально возможным крутящим моментом.

Такой запуск обеспечивает включение двигателя как на холостом ходу, так и под нагрузкой. Это очень важно для подключения двигателя под нагрузкой. На практике по такой схеме подключается мотор от стиральной машины старых моделей. В момент пуска двигатель должен начать вращать воду в баке, а это существенная нагрузка на электродвигатель. При отсутствии пускового конденсатора двигатель не будет запускаться, он будет гудеть, греться, но работать не будет.

Виды конденсаторных двигателей

Схема подключения, при которой конденсаторный асинхронный двигатель запускается только от пускового конденсатора, имеет один существенный минус. Во время работы магнитное поле не остается круговым или эллиптическим, показатели работы падают, а электродвигатель греется. В таком случае для оптимального режима в цепь включается рабочий конденсатор, обеспечивающий постоянный сдвиг фаз, а не только в момент пуска.

Отметим, что можно выделить две группы конденсаторных двигателей:

1. Конденсатор нужен только для пуска, тогда его называют пусковым. Обычно это маломощные приборы.
2. Конденсатор нужен для постоянной работы, в этом случае его называют рабочим. В машинах большой мощности (несколько кВт) для пуска под нагрузкой может не хватать момента, и тогда подключают дополнительно еще один пусковой конденсатор. Чаще всего это делают с помощью кнопки ПНВС.

Подробнее со схемой подключения и тем как отличить эти типы однофазных двигателей вы можете ознакомиться в следующем видео ролике:

В международной классификации применяются обозначения для типов конденсаторных асинхронных двигателей:

• двигатель с пуском через конденсатор/работа через обмотку (индуктивность) (CSIR);
• двигатель с пуском через конденсатор/работа через конденсатор (CSCR);
• двигатель с постоянным разделением емкости (PSC).

Как работает такая схема представить несложно: пусковой конденсатор большой емкости обеспечивает пуск двигателя, а после набора мощности рабочий меньшей емкости обеспечивает максимально подходящий режим работы и скорости вращения ротора.

Для особых случаев, когда необходимо поддерживать необходимую скорость вращения ротора при разных нагрузках для рабочих конденсаторов, подбирают разные емкости с возможностью их переключения.

Чтобы изменить направление вращение, иначе говоря, включить реверс, нужно поменять местами концы одной из обмоток. Для этого удобно использовать 6 контактный тумблер.

Как подобрать емкость для пускового конденсатора

Сразу стоит сказать, что на шильдике двигателя обычно указывается ёмкость пускового и рабочего конденсатора (или только рабочего, если пусковой не нужен). При этом указываются точные данные характерные для конкретно этого электродвигателя с его особенностями устройства и работы.

Если шильдик затёрт или отсутствует, то рассчитать ёмкость рабочего и пускового конденсатора для однофазного можно скорее не по формуле, а по мнемоническому правилу:

Сумма рабочего и пускового конденсатора должна составлять 100 мкФ на 1 кВт мощности (70% пусковой и 30% рабочий). Если двигатель 1 кВт, то рабочий конденсатор нужен на 30 мкФ, а пусковой – на 70. А сами конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение больше чем в питающей сети. Обычно выбирают порядка 400 Вольт.

Но в литературе можно встретить и рекомендации о том, что, что ёмкость пускового конденсатора должна быть больше, чем емкость рабочего в 2 раза.

Как проверить работоспособность конденсатора подскажет статья, выложенная на нашем сайте ранее — https://samelectrik.ru/kak-pravilno-proverit-rabotaet-li-kondensator.html

Сфера практического применения

Конденсаторные асинхронные электродвигатели используются в бытовых электровентиляторах, холодильниках, некоторых современных стиральных машинах, практически во всех стиральных машинах производства СССР. Но в вытяжках чаще применяются двигатели с расщепленными полюсами без конденсатора, тем не менее, можно встретить модели и с рассматриваемым типом электродвигателя.

Кроме бытовой техники их сфера применения распространяется и на насосы мощностью до 2-3 кВт, компрессоры и различные станки с однофазным питанием, в общем, на все, что должно вращаться и работать от 220 Вольт.

Вот мы и рассмотрели, что такое конденсаторный двигатель, как он устроен и для чего нужен. Надеемся, предоставленная информация помогла вам разобраться в вопросе!

Конденсаторный двигатель: устройство, принцип действия и сферы его использования

Все больше на рынке появляется разновидностей электродвигателей. Для каждого отдельного случая необходимы определенные технические характеристики, общий конструктивный вид и так далее.

При этом, мы все чаще встречаем запросы от потребителей на такие электродвигатели, которые можно подключать к однофазной сети.

Именно о таком электродвигателе мы и поговорим в рамках этой статьи. Мы расскажем об одном из асинхронных электродвигателей, его достоинствах и недостатках и обсудим сферы его применения.

Как устроен механизм и за счет чего он функционирует

Разновидностью асинхронного электродвигателя является конденсаторный. Эта модель начинает работать при подключении к однофазной сети.Она имеет некоторые схожие свойства с электродвигателями, для трехфазной и двухфазной сети, переделанными для сети в 220В.

Этот электродвигатель никак нельзя переделать. Он других его отличает то, что он конденсаторный, и занимает важное место во всей электрической схеме прибора. Подсоединить конденсаторный электродвигатель к трехфазной сети в 380В не представляется возможным.

Сам механизм и его функционирование полностью основываются на принципе работы обычной асинхронной электрической машины. Но в данном случае, чтобы создать побуждающую силу и задать скорость оборотам силового поля, в цепи обмоток вставлен пусковой конденсаторный механизм.

«Начинка» такого механизма аналогична «начинке» разновременного электродвигателя. Она состоит из следующих частей:

1. Недвижимая часть (статор) в огромном каркасе с действующей и импульсной намотками;
2. Движимая часть (ротор), установленный на валу. В работу он входит благодаря движущей силе силового поля, которую образуют намотки недвижимой части.

Эти два элемента электродвигателя закрепляются друг с другом при помощи специальных подшипников или втулок, которые установлены со внешней стороны каркаса статора.

Выше мы уже говорили о том, что само функционирование конденсаторного электродвигателя похоже на работу обычного разновременного двигателя. То есть, действие образуется при помощи силового поля от катушек неподвижной части механизма.

По отношению одного к другому они сдвинуты под прямым углом.Разница между аналогичными моторами для сети с тремя фазами заключается в том, что из-за конденсаторного механизма в цепи начинает работать вторая катушка электродвигателя.

Стандартный разновременный прибор при соединении с электросетью начинает работать с импульсной намоткой. Когда движимая часть (ротор) разогналась до определенной скорости, импульсная намотка автоматически выключается и работать остается действующая намотка самостоятельно.

Пожалуй, главным недостатком такого принципа работы является именно начало запуска, когда движимая часть начинает вращаться.

Чтобы конденсаторный электродвигатель нормально функционировал, при запуске необходимо контролировать уровень напряжения. Он должен быть минимальным или вообще отсутствовать. Запуск происходит медленнее, в отличие от таких двигателей для сети в 380 Вольт.

В электрической схеме подсоединения данного разновременного механизма присутствует конденсаторный механизм, который сдвигает фазы.Во время подсоединения прибора к электрической сети, из-за конденсаторного устройства во второй катушке начинается движение фаз под прямым углом.

На деле эта величина сдвига оказывается несколько меньше. Благодаря этому, движимая часть механизма (ротор) начинает работу на очень высокой скорости. На схеме внизу видно схему подключения с рабочим конденсаторным устройством.

В силу такого принципа работы, электродвигатель будет включаться, как при нулевой нагрузке, так и при большом напряжении. Этот момент очень важен в работе всего конденсаторного механизма.

Например, по такому способу запускается движок на стиральных машинках старого образца.Во время начала работы движок должен начать крутить барабан с водой, что оказывает серьезную нагрузку на сам электродвигатель.

Если же в цепи нет импульсного конденсаторного устройства, электрический двигатель не будет работать. Вы получите только сильный шум и перегрев элементов.

Разновидности конденсаторных электродвигателей

Принцип введения в действие такого механизма, когда конденсаторный электродвигатель начинает работу исключительно за счет импульсного конденсаторного имеет один большой недостаток.

Когда прибор функционирует, силовое поле перестает принимать форму круга или эллипса, а все величины на датчиках уменьшаются, конденсаторный электродвигатель начинает нагреваться.В этой ситуации на помощь приходит конденсаторный (действующий).

Он обеспечивает непрерывное движение фаз прибора не только во время запуска. Работа всего конденсаторного механизма в целом оптимизируется.

Все изделия можно разделить на две большие группы однофазных конденсаторных электродвигателей, такие как:

1. Приборы, которым необходим только импульсный конденсаторный электродвигатель. Они имеют небольшую мощность;
2. Приборы, которым необходим действующий конденсаторный. В некоторых механизмах с напряженностью в две или три тысячи ватт, для запуска под большим напряжением может быть недостаточно использование одного импульсного конденсаторного устройства в цепи. В основном в этих ситуациях применяют нажимные пускатели ПНВС.

Чтобы вы точно поняли эти моменты, оставляем вам видео урок. Специалисты покажут, как отличить несколько видов движков для сети с одной фазой.

Стандартизация требует, чтобы маркировка разновременных двигателей с конденсатором осуществлялась следующим образом:

• движок с запуском через конденсатор и функционированиепри помощинамотки (индуктивность) (CSIR);
• движок с запуском через конденсатор и работа при помощи него же (CSCR);
• движок с непрерывнымделением резервуара (PSC).

На деле такой механизм функционирует по следующему принципу: импульсный конденсатор большегорезервуарапобуждаетзапуск мотора, а когда напряженность достигла нужной величины,действующий резервуар меньшего размера способствует образованию максимально комфортного темпа работы и скорости оборотов движимой части мотора.

На заметку! В тех ситуациях, когда нужно удерживать определенный темп вращения движимой части двигателя при любом напряжении, выбирают резервуары разных размеров со способностью менять на них акценты.

Для того чтобы поменять направленность оборотов (выполнить реверсирование), необходимо поменять между собой концы одной из катушек. Специалисты рекомендуют применять специальный переключатель с 6 контактами.

Как правильно выбрать резервуар под конденсатор

Для начала необходимо отметить то, что на информационной табличке, которая расположена на щитке мотора, написан объем импульсного и действующего конденсаторов. Или одного из них.

Кроме того, обратите внимание, что на табличке указаны конкретные технические характеристики для определённой модели электродвигателя со своими свойствами.

В том случае, когда информация на щитке видна неразборчиво, определить резервуар для импульсного и действующего конденсатора можно, используя технику мнемоники.

Общая сумма импульсного и действующего конденсатора должна равняться – 100 мкФ на 1 кВт мощности (70% импульсный и 30% действующий). В случае, когдамотор с мощностью 1 кВт, то действующий конденсатор подбирайте на 30 мкФ, а импульсный – на 70 мкФ.

Помните, что сами конденсаторы должны выдерживать нагрузку в несколько раз больше, чем в подключаемой электросети.Специалисты советуют остановить свой выбор на 450 Вольт.

В старых профессиональных учебниках вы могли видеть другой способ расчета. Резервуар импульсного конденсатора должен быть в два раза больше, чем резервуар действующего. Таким правилом тоже можно руководствоваться при подборе.

На нашем сайте можно найти статью «Как правильно проверить работает ли конденсатор?». Рекомендуем с ней ознакомиться!

Области использования асинхронного двигателя с конденсатором

Электрические разновременные двигатели с конденсатором можно встретить почти во всех образцах старых стиральных машинок и в некоторых новых. Кроме того, они присутствуют в холодильниках и электрических ветродуйках.

На кухне они могут быть еще и в вытяжных устройствах. Хотя в основном там используются моторы без конденсатора с расщепленной полярностью.

Также такие электродвигатели можно встретить не только в домашних условиях, но и еще, например, в насосах с небольшой мощностью, станках на производстве, которые питаются от сети в 220 Вольт и в разных видах автомобильных компрессоров.

На этом все! Мы рассказали об асинхронном электродвигателе для однофазной сети, о его достоинствах и недостатках. Верим, что информация была изложена доступно и оказалась для вас полезной. Если вы хотите оставить свой комментарий, сделайте это после окончания статьи.

Конденсаторы для запуска электродвигателя: какие нужны, как подключить

• 22 Января, 2021
• Инструменты и оборудование
• Юлия Толок

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:

1. 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.
2. Неполярные. Предназначены для использования в обоих типах цепей.
3. 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.

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.

Трехфазный двигатель

При подключении трехфазного двигателя используется рабочий конденсатор.

Чтобы правильно подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя, в первую очередь следует рассчитать его минимальную емкость.

Методы расчета емкости

Для расчета того, какие конденсаторы для запуска электродвигателя лучше использовать, применяется следующая формула:

• С = k х If : Uc,

• 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.

Пример расчета емкости

Таким образом, чтобы понять, какие конденсаторы для запуска электродвигателя 2,2 кВт оптимальны, нужно произвести расчет: 2,2 х 1000 : 100 х 7 = 154 мкФ. Можно подобрать похожий по емкости (150 мкФ) или использовать несколько.

Если мощность двигателя будет, скажем, 1 кВт, то расчет будет выглядеть следующим образом: 1 х 1000 : 100 х 7 = 70 мкФ.

Подключение двух конденсаторов для трехфазного двигателя

Для запуска двигателя в нагруженном состоянии требуется добавление пускового конденсатора. Он осуществляет работу в первые несколько секунд во время пуска и прекращает работать при выходе ротора на рабочий режим (частоту оборотов). Чтобы подобрать конденсатор для двигателя в этом случае, следует знать, что его расчетное напряжение превышает таковое у рабочего конденсатора в 1,5 раза, емкость — в 2,5-3 раза.

Допускается подключение более одного конденсатора. Если подключать их параллельно, то емкость будет увеличиваться, что удобно для расчетов.

После включения двигателя первые разы необходимо обязательно проследить за его работой. Он не должен слишком нагреваться. Если непонятно, какие конденсаторы для электродвигателя использовать в этом случае, то верный ответ — с меньшей емкостью. Рабочее напряжение составляет не менее 450 В. Чтобы двигатель работал эффективно, необходимо не только правильно определить все параметры используемого конденсатора, но и учесть условия его нагрузки или работы.

Отличия пускового и рабочего конденсатора

Пусковой конденсатор нужен для запуска двигателя, поэтому работает короткое время в начале, после чего отключается, тогда как мотор продолжает работать (в обмотке создается сдвиг фаз). Следовательно, время, когда пусковой конденсатор задействован, составляет около 3 секунд, так как за более продолжительный период он может сильно нагреться и привести к замыканию в цепи двигателя, за чем непременно последует выход из строя элементов схемы.

Такой вид конденсатора используется на электродвигателях, схема подключения которых предусматривает этот режим запуска. Для остальных двигателей он тоже может использоваться, если в момент запуска на валу создается повышенная нагрузка, которая не дает ротору свободно вращаться.

Рабочий конденсатор задает сдвиг фаз для постоянной работы двигателя, поэтому рассчитывается с учетом более продолжительной работы. Во время смены фаз цикла на конденсаторе появляется напряжение, превышающее напряжение питания. Это происходит из-за того, что им совместно с обмоткой создается колебательный контур. Последнее также важно учитывать.

Сравнение конденсаторов обоих типов

Рабочий и пусковой конденсаторы имеют такие отличия:

• Использование в различных цепях подключения: рабочей и пусковой.
• Рабочим конденсатором генерируется электромагнитное поле для основного цикла работы двигателя, пусковым задается сдвиг фаз между двумя обмотками — рабочей и дополнительной — в начале работы.
• Первый подключается последовательно вспомогательной обмотке, второй — параллельно основной.
• Рабочий конденсатор задействован все время, пока двигатель включен, пусковой только на старте до момента его выхода на постоянный режим.
• Как уже было отмечено, принцип подбора емкости также отличается. Каждые 100 Вт соответствуют 7 мкФ для рабочего конденсатора и 13-17 мкФ для пускового. Отличается и коэффициент повышения предельно допустимого напряжения по сравнению с номинальным: для рабочего — 1,15, пускового — 2-2,5.

Эти правила помогают хотя бы приблизительно понять, какой конденсатор нужен для запуска электродвигателя.

Принципы подключения

С точки зрения безопасности рекомендуется соблюдать такие правила:

• Каждый раз после выключения двигателя разряжать конденсатор. Накопленный им заряд может привести к выходу из строя схемы. В некоторых конденсаторах может быть встроен разрядный резистор, который подбирается с учетом того, чтобы полностью его разрядить через 50 секунд после отключения питания.
• Токоведущие части необходимо изолировать, чтобы не прикоснуться к ним случайно.
• Корпус конденсатора должен быть надежно закреплен, чтобы не сместился в процессе работы.

Если есть сомнения в способности подобрать правильно конденсаторы для запуска электродвигателя и самостоятельно подключить устройство, то рекомендуется обращаться за помощью к специалисту.

Иногда может возникнуть вопрос, какой конденсатор нужен для двигателя постоянного тока. Дело в том, что подобные двигатели не нуждаются в емкостных элементах в цепи. Но конденсаторы там также могут использоваться, их ставят на щеточный механизм для устранения помех. Они имеют совершенно другой принцип работы.

Проверка работоспособности конденсаторов

Для проверки конденсаторов применяют измеритель емкости. Он может быть выполнен как в виде отдельного прибора, так и быть в составе мультиметра (тестера). Проще рассмотреть вариант проверки с мультиметром:

• в первую очередь необходимо обесточить конденсатор;
• далее разрядить его, закоротив выводы;
• снять одну из клемм;
• переключить мультиметр в режим измерения емкости конденсаторов;
• присоединить щупы к выводам конденсатора;
• считать с экрана показатель емкости.

Режим измерения емкости на мультиметре может изображаться по-разному. В большинстве имеются специальные гнезда Fcx.

Перед началом проверки конденсатора рекомендуется вручную (или автоматически, в зависимости от модели) переключить предел измеряемой емкости. Как правило, максимальное значение составляет 100 мкФ, чего в большинстве случаев достаточно. Существуют и другие приборы, позволяющие измерять емкость. Они выполняются в виде щупов, пинцетов или оснащаются специальными разъемами.

Важно понимать, что номинал, указанный на корпусе конденсатора, должен соответствовать измеряемому значению. Если это не так, то его следует заменить.

Замена и подбор конденсатора

Если есть конденсатор, аналогичный сгоревшему, то его достаточно просто установить на место старого. Полярность здесь роли не играет.

Многие не знают, какие конденсаторы для запуска электродвигателя использовать нельзя. Конденсаторы с указанием полярности (электролитические) использовать запрещается. Они термически разрушаются при применении в таких схемах. Как правило, для этой цели существуют специальные, которые предназначены для работы с переменным током и не имеют полярности, а также обладают специальным креплением и клеммами для быстрого монтажа.

Если нужного номинала нет, то проще всего подключить несколько конденсаторов. Делать это необходимо параллельно, так как при таком типе соединения емкость будет суммарной. При этом максимальное напряжение, на работу с которым они рассчитаны, не увеличивается. Такая схема подключения полностью соответствует монтажу конденсатора большей емкости.

Конденсатор для электродвигателя — что это такое и для чего нужен? Все о правилах подключения пускового конденсатора (Онлайн калькулятор для расчета)

Пусковые конденсаторы используются практически в любом электрическом устройстве, которое требует немедленного запуска и одновременного использования большого количества энергии.

Без них не обходится ни одно комплексное бытовое, автомобильное, промышленное, телекоммуникационное и энергетическое оборудование.

Содержимое обзора

Что такое конденсатор

Конденсатор представляет собой электрический или электронный компонент, состоящий из пары проводников, называемых крышками, разделенных диэлектриком.

Конструкция и принцип работы конденсатора очень просты. Две плоскости проводника (обычно металлического), профессионально называемые крышками, отделены друг от друга тонким слоем диэлектрика (изолятора).

При подаче постоянного напряжения на соответствующих крышках накапливаются заряды противоположного знака, возникает эффект однородного электрического поля между ними.

После отключения от источника напряжения на пластинах остаются заряды — это значит, что конденсатор заряжен.

Параметры конденсатора

Основными характеристиками конденсатора являются номинальная емкость с допуском, а также номинальное напряжение и диэлектрические потери.

К наиболее важным параметрам конденсатора относятся испытательное напряжение, допустимое переменное напряжение, сопротивление изоляции, температурный коэффициент емкости, климатическая категория и размеры.

• На емкость конденсатора электродвигателя можно влиять, изменяя три параметра: поверхность крышек, расстояние между ними и проницаемость изолятора. Если нужно получить конденсатор с большей емкостью, то следует использовать большие пластины, уменьшить расстояние между ними и использовать хороший диэлектрик.
• Однако, при увеличении поверхность крышек, неизбежно увеличиваются габариты конденсатор. При уменьшении расстояние между пластинами, снижается максимальное напряжение, с которым может работать конденсатор.
• При очень тонком диэлектрическом слое небольшого напряжения достаточно, чтобы пробить изолятор и вызвать короткое замыкание.

Электродвигатель потребляет много мгновенной мощности во время запуска и создает значительные помехи. Пусковые конденсаторы используются для обеспечения двигателя достаточной мощностью и в то же время соответствующего фазового сдвига в однофазных двигателях.

Типы конденсаторов

Существуют различные виды конденсаторов для электродвигателей:

• Фольговые конденсаторы отличаются хорошей стабильностью параметров (в основном, емкости), также могут работать при высоких напряжениях (порядка нескольких сотен вольт). По этой причине их охотно используют в основном в цепях питания сети. Емкости фольговых конденсаторов остаются на уровне от примерно одного до нескольких десятков микрофарад.
• Электролитические конденсаторы предлагают очень большую емкость (от единиц микрофарад до нескольких десятков фарад). Эти типы конденсаторов имеют довольно низкую точность измерения емкости (часто в диапазоне +/- 20%) и показывают довольно большие колебания этого параметра в зависимости от температуры окружающей среды, рабочего напряжения и времени. Можно выделить две основные группы: алюминиевые и танталовые электролитические конденсаторы.
• Керамические конденсаторы наиболее часто используются. Их структура в чем-то схожа с фольгированными конденсаторами Эти конденсаторы характеризуются самой низкой емкостью среди упомянутых типов элементов (от единичных пикофарад до нескольких микрофарад), но у них есть другие, очень выгодные с практической точки зрения особенности. Они обеспечивают хорошую температурную стабильность, низкий допуск по емкости и низкие потери. Такие конденсаторы могут присутствовать как в корпусах для сквозных отверстий, так и в корпусах для поверхностного монтажа.
• Слюдяные конденсаторы, несмотря на многие превосходные свойства (включая высокую стабильность емкости во времени, строго определенный температурный коэффициент емкости), постепенно снимаются с производства по материальным и технологическим причинам. Слюдяные конденсаторы сконструированы аналогично керамическим многослойным конденсаторам, но, поскольку они не подвергаются отжигу при высоких температурах, электроды могут быть изготовлены из серебра.
• Конденсаторы из полистирола отличаются высокой стабильностью, высоким сопротивлением изоляции, малым тангенсом угла потерь, малым (и в то же время постоянным) отрицательным температурным коэффициентом емкости и возможностью достижения жестких допусков емкости. В некоторой степени недостатком этих конденсаторов является относительно низкая верхняя допустимая рабочая температура (+ 70С).

Фото конденсаторов для электродвигателей поможет вам при походе в магазин.

Выбор конденсатора

Пусковые конденсаторы используются для обеспечения двигателя достаточной мощностью и в то же время соответствующего фазового сдвига в однофазных двигателях.

Многие любители часто не знают, как выбрать конденсатор для электродвигателя.

• Чаще всего конденсаторы из фольги предназначены для трехфазных двигателей, для работы при напряжении в диапазоне 400 — 500 В. Обычно такие конденсаторы обеспечивают емкость порядка от 1 до 100 микрофарад.
• Конденсатор для трехфазного двигателя лучше всего выбирать в соответствии с мощностью самого двигателя. Слишком большой конденсатор будет нагревать двигатель.
• В случае однофазных асинхронных двигателей используются системы с рабочим конденсатором, системы с рабочим конденсатором и пусковым конденсатором или системы с пусковым конденсатором и пусковой обмоткой.

Асинхронный двигатель с конденсатором состоит из основной и вспомогательной обмотки на статоре. Они включены последовательно в пусковую обмотку для запуска конденсатора, так что фазовый угол основной и вспомогательной обмоток составляет 90 градусов.

Это создает большой пусковой крутящий момент и приводит в движение ротор. Благодаря простой конструкции, этот тип электродвигателей широко применяется в электрических вентиляторах, вытяжках, кухонных вытяжках, насосах, компрессорах для холодильника и других бытовых электроприборах. Простые знания помогут выбрать конденсаторы для асинхронных двигателей.

Чтобы выбрать пусковой конденсатор для двигателя, необходимо внимательно изучить инструкцию конкретного устройства. Пусковой конденсатор должен соответствовать двигателю по емкости и величине подачи пусковой фазы, а также способу монтажа.

Назначение и подключение пусковых конденсаторов для электродвигателей

Для обеспечения надежной работы электродвигателя используются пусковые конденсаторы.

• Назначение и преимущества ↓
• Схемы подключения ↓
• Выбор пускового конденсатора для электродвигателя ↓
• Обзор моделей ↓
• Советы ↓

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?

Все конденсаторы, в том числе и пусковые, имеют следующие особенности:

1. В качестве диэлектрика используется специальный материал. В рассматриваемом случае, часто используется оксидная пленка, которую наносят на один из электродов.
2. Большая емкость при малых габаритных размерах – особенность полярных накопителей.
3. Неполярные имеют большую стоимость и размеры, но они могут использоваться без учета полярности в цепи.

Подобная конструкция представляет собой сочетание 2 проводников, которые разделяет диэлектрик. Применение современных материалов позволяет значительно повысить показатель емкости и уменьшить его габаритные размеры, а также повысить его надежность. Многие при внушительных рабочих показателях имеют размеры не более 50 миллиметров.

Назначение и преимущества

Используются конденсаторы рассматриваемого типа в системе подключения асинхронного двигателя. В данном случае, он работает только на момент пуска, до набора рабочей скорости.

Наличие подобного элемента в системе определяет следующее:

1. Пусковая емкость позволяет приблизить состояние электрического поля к круговому.
2. Проводится значительное повышение показателя магнитного потока.
3. Повышается пусковой момент, значительно улучшается работа двигателя.

Без наличия этого элемента в системе, срок службы двигателя значительно уменьшается. Это связано с тем, что сложный пуск приводит к определенным сложностям.

Преимущества сети, которая имеет подобный элемент, заключаются в следующем:

1. Более простой пуск двигателя.
2. Срок службы двигателя значительно больше.

Пусковой конденсатор работает на протяжении нескольких секунд на момент старта двигателя.

Схемы подключения

схема подключения электродвигателя с пусковым конденсатором

Большее распространение получила схема, которая имеет в сети пусковой конденсатор.

Данная схема имеет определенные нюансы:

1. Пусковая обмоткаи конденсатор включаются на момент старта двигателя.
2. Дополнительная обмотка работает небольшое время.
3. Термореле включается в цепь для защиты от перегрева дополнительной обмотки.

При необходимости обеспечения высокого момента во время пуска, в цепь включается пусковой конденсатор, который подключается вместе с рабочим. Стоит отметить, что довольно часто его емкость определяется опытным путем для достижения наибольшего пускового момента. При этом, согласно проведенным измерениям, величина его емкости должна быть в 2-3 раза больше.

К основным моментам создания цепи питания электродвигателя, можно отнести следующее:

1. От источника тока, 1 ветка идет на рабочий конденсатор. Он работает на протяжении всего времени, поэтому и получил подобное название.
2. Перед ним есть разветвление, которое идет на выключатель. Кроме выключателя может использоваться и другой элемент, который проводит пуск двигателя.
3. После выключателя устанавливается пусковой конденсатор. Он срабатывает в течение нескольких секунд, пока ротор не наберет обороты.
4. Оба конденсатора идут к двигателю.

Подобным образом можно провести подключение однофазного электродвигателя.

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:

1. Тип соединения обмоток двигателя: треугольник или звезда. От типа соединения зависит также и емкость.
2. Мощность двигателя является одним из определяющих факторов. Этот показатель измеряется в Ваттах.
3. Напряжение сети учитывается при расчетах. Как правило, оно может быть 220 или 380 Вольт.
4. Коэффициент мощности – постоянное значение, которое зачастую составляет 0,9. Однако, есть возможность изменить этот показатель при расчете.
5. 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:

1. 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.
2. 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.
3. После вычисления тока можно найти показатель емкости рабочего конденсатора.
4. Пусковой, как ранее было отмечено, в 2 или 3 раза должен превосходить по показателю емкости рабочий.

При выборе, стоит также учесть нижеприведенные нюансы:

1. Интервал рабочей температуры.
2. Возможное отклонение от расчетной емкости.
3. Сопротивление изоляции.
4. 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:

1. Увеличение емкости приводит к увеличению диаметрального размера и расстояния выхода.
2. 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:

1. Металлизированные полипропиленовые варианты исполнения марки СВВ-60. Стоимость подобного варианта исполнения около 300 рублей.
2. Пленочные марки НТС стоят несколько дешевле. При одинаковой емкости, стоимость составляет около 200 рублей.
3. 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.

Источник: gk-rosenergo.ru