Расчет и выбор конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности

Подключение однофазного двигателя

Прежде чем приступить к подключению любого электродвигателя, необходимо быть полностью уверенным, что двигатель рабочий. Провести полную ревизию для проверки качества подшипников, отсутствия люфтов на посадочных местах ротора и в крышках двигателя. Провести проверку обмоток на замыкание между собой и на корпус.

Так-же при подключении необходимо соблюдать технику безопасности, быть предельно внимательным и работать без спешки.

Для подключения однофазного электродвигателя с пусковой обмоткой нам понадобится включатель с пусковым контактом – ПНВС. Число после букв означает силу тока на которую рассчитан данный выключатель.

И если вы сомневаетесь в том, конденсаторный это двигатель или с пусковой обмоткой, то вам необходимо сначала подключить двигатель как с пусковой обмоткой и если он не запустится значит он конденсаторный.

Для того, чтобы узнать какая из двух обмоток является рабочей, необходимо измерить их сопротивление. Та катушка, которая будет иметь меньшее сопротивление является рабочей. Исключение составляет очень небольшой процент конденсаторных двигателей, у которых и рабочая обмотка и конденсаторная одинаковы и имеют одно сопротивление.

Пусковая обмотка подключается только для запуска двигателя и после того как двигатель набрал обороты – отключается. В работе остаётся только рабочая обмотка. Правильно намотанный двигатель, с проведённой ревизией без нагрузки на валу выходит на положенные обороты не больше чем за несколько секунд, но чаще – мгновенно. Поэтому при пробном пуске двигатель должен быть надёжно закреплён.

Обратите внимание

Чтобы запустить двигатель с пусковой обмоткой необходимо подключить его по такой схеме:

Один конец рабочей и пусковой соединяем вместе и подключаем к одной из крайних клейм кнопки. Это будет общий провод. Второй конец рабочей обмотки подключаем ко второй крайней клейме кнопки. А оставшийся провод пусковой катушки соединяем со средней клеймой кнопки.

При этом мы задействуем клеймы только с одной стороны кнопки. Три клеймы с другой стороны пока остаются свободными. К двум крайним из них подключаем сетевой шнур. А к центральной клейме подводим перемычку от той крайней клеймы, напротив которой подсоединён один рабочий провод.

Закрываем крышку кнопки, закрепляем двигатель, делаем пробное включение-выключение кнопки чтобы убедится в её работоспособности и знать что она находится в выключенном состоянии. Включаем вилку в розетку, нажимаем кнопку пуск и удерживаем до набора двигателем оборотов.

Для подключения конденсаторного двигателя пусковая кнопка не нужна.

Поэтому подойдёт любой подходящий по мощности пускатель, тумблер или выключатель который может смыкать и размыкать одновременно два контакта.

Соединяем один конец рабочей и один конец пусковой обмоток вместе и подводим к одной из клейм выключателя. Вторые концы обмоток подключаем к разным выводам конденсатора и при этом провод от рабочей катушки подводим ещё и к второй клейме выключателя. На противоположенные клеймы выключателя подключаем сетевой шнур.

 Переключаем тумблер в положение выключено, проверяем надёжность закрепления двигателя, включаем вилку в розетку и включаем тумблер. Двигатель без нагрузки на валу должен запуститься мгновенно.

Для того, чтобы однофазный двигатель вращался в другую сторону, необходимо поменять выводы одной из обмоток местами.

Если нам необходимо чтобы двигатель вращался и в одну и в другую стороны, то необходимо поставить тумблер реверса. Причём поставить его так, чтоб мы не могли переключить его во время работы двигателя. Это касается конденсаторного двигателя. Тумблер должен быть на 2 или 3 положения и иметь шесть выводов.

 В одном положении два средних вывода замыкаются с двумя крайними, а в другом с двумя другими крайними. Подключаем два провода одной из катушек двигателя к центральным клеймам переключателя, а крайнии клеймы соединяем по диагонали и отводим от них два провода которые подключаем туда, откуда отключили концы обмотки. Теперь при переключении тумблера двигатель будет запускаться в другую сторону.Схема реверса однофазного двигателя с пусковой обмоткой и кнопкой ПНВ.

О том как подобрать конденсатор к конденсаторному двигателю я расскажу в одной из следующих статей.

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.

Кроме этого, стоит учитывать, что на рынке можно встретить модели от иностранных и отечественных производителей. Как правило, зарубежные имеют большую стоимость, но и надежнее. Российские варианты исполнения также часто используются при создании сети подключения электродвигателя.

Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей

С пусковой обмоткой

Для подключения двигателя с пусковой обмоткой потребуется кнопка, у которой один из контактов после включения размыкается. Эти размыкающиеся контакты надо будет подключить к пусковой обмотке. В магазинах есть такая кнопка — это ПНВС. У нее средний контакт замыкается на время удержания, а два крайних остаются в замкнутом состоянии.

Внешний вид кнопки ПНВС и состояние контактов после того как кнопка «пуск» отпущена»

Сначала при помощи измерений определяем какая обмотка рабочая, какая — пусковая. Обычно вывод от мотора имеет три или четыре провода.

Рассмотрим вариант с тремя проводами. В этом случае две обмотки уже объединены, то есть один из проводов — общий. Берем тестер, измеряем сопротивление между всеми тремя парами. Рабочая имеет самое меньшее сопротивление, среднее значение — пусковая обмотка, а наибольшее — это общий выход (меряется сопротивление двух последовательно включенных обмоток).

Если выводов четыре, они звонятся попарно. Находите две пары. Та, в которой сопротивление меньше — рабочая, в которой больше — пусковая. После этого соединяем один провод от пусковой и рабочей обмотки, выводим общий провод. Итого остается три провода (как и в первом варианте):

• один с рабочей обмотки — рабочий;
• с пусковой обмотки;
• общий.

С этими тремя проводами и работаем дальше — используем для подключения однофазного двигателя.

Со всеми этими 

Подключение однофазного двигателя с пусковой обмоткой через кнопку ПНВС
подключение однофазного двигателя

Все три провода подключаем к кнопке. В ней тоже имеется три контакта. Обязательно пусковой провод «сажаем на средний контакт (который замыкается только на время пуска), остальные два — на крайние (произвольно)

К крайним входным контактам ПНВС подключаем силовой кабель (от 220 В), средний контакт соединяем перемычкой с рабочим (обратите внимание! не с общим). Вот и вся схема включения однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифилярного) через кнопку

Конденсаторный

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть варианты: есть три схемы подключения  и все с конденсаторами. Без них мотор гудит, но не запускается (если подключить его по схеме, описанной выше).

Схемы подключения однофазного конденсаторного двигателя

Первая схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже. Схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском (бетономешалки, например), а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.

Схема с двумя конденсаторами

Есть еще третий вариант подключение однофазного двигателя (асинхронного) — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и реализуется чаще всего. Она на рисунке выше в середине или на фото ниже более детально. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами — рабочим и пусковым

При реализации других схем — с одним конденсатором — понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все соединяется просто.

Подбор конденсаторов

Есть довольно сложная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

• рабочий конденсатор берут из расчета 70-80 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
• пусковой — в 2-3 раза больше.

Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 вольт берем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, для пусковой цепи ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting, но можно взять и обычные.

https://youtube.com/watch?v=8AXveZPRtkE

Изменение направления движения мотора

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Когда собирали схему, один из проводов подали на кнопку, второй соединили с проводом от рабочей обмотки и вывели общий. Вот тут и надо перекинуть проводники.

Как все может выглядеть на практике

Пояснения к расчету

Схема соединения обычно отмечена на самом конденсаторе, и может обозначаться либо звёздой, либо треугольником. Как правило, это две разные формы, ёмкость которых рассчитывается, по- разному:

Схема подключения рабочего и пускового конденсатора при разных способах подключения обмоток	Расчетные зависимости
	Ср = 2800*I/U; I = P/(√3*U*η*cosϕ) Ср — емкость рабочего конденсатора
	Ср = 4800*I/U; I = P/(√3*U*η*cosϕ) Ср — емкость рабочего конденсатора
Сп = 2,5*Ср, где Сп — емкость пускового конденсатора при любом способе подключения
Расшифровка обозначений: Ср — емкость рабочего конденсатора, мкФ Сп — емкость пускового конденсатора, мкФ I — ток, А U — напряжение в сети, В η — КПД двигателя в %, деленных на 100 cosϕ — коэффициент мощности

Полученные результаты расчета используются для подбора конденсаторов нужных номиналов. Номинала именно расчетного значения вряд ли можно будет найти, поэтому правила подбора следующие:

• если расчетное значение точно попало в существующий номинал, то в этом случае повезло — берете именно такой.
• если совпадения нет, то рекомендуется выбирать емкость ближайшего нижнего номинального значения. Выбирать выше не следует (особенно для рабочих конденсаторов), так как существует вероятность значительного возрастания рабочих токов и перегрева обмоток.
• По напряжению конденсаторы обязательно подбираются с номиналом не менее, чем в 1,5 раза выше напряжения сети, поскольку в момент пуска напряжение на самом конденсаторе всегда повышенное. Например, для однофазного напряжения 220 В рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 360 В, а по опыту электриков даже не менее 400 В.

Ниже мы приведем таблицу номинальных значений конденсаторов серий СВВ60 и СВВ65. Эти конденсаторы чаще всего применяют при подключении асинхронных двигателей. Серия СВВ65 отличается от серии СВВ60 металлическим корпусом. В качестве пусковых часто применяют электролитические конденсаторы серии CD60. Причем опытные профессионалы не рекомендуют использовать их в качестве рабочих, поскольку продолжительные время работы быстро выводит их из строя.

	Полипропиленовые пленочные конденсаторы серий СВВ60 и СВВ65	Электролитические неполярные конденсаторы серии CD60
Изображение
Номинальное рабочее напряжение, В	400; 450; 630	220-275; 300; 450
Номинальный ряд, мкФ	1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 10; 12; 14; 15; 16; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 100; 120; 150	5; 10; 15; 20; 25; 50; 75; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 1000; 1200; 1500

Иногда бывает рациональнее использовать два и более конденсатора, чтобы получить нужную емкость. При этом они могут быть соединены последовательно или параллельно. При параллельном соединении результирующая емкость будет складываться, при последовательном она будет меньше емкости любого из конденсаторов. Для расчета данного соединения мы также подготовили для вас специальный калькулятор.

Расчетные зависимости

Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть

Ротор, подключенного к трехфазной цепи трехфазного двигателя, вращается благодаря магнитному полю, создаваемом током, идущим в разное время по разным обмоткам. Но, при подключении такого двигателя к цепи однофазной, не возникает вращающий момент, который мог бы вращать ротор. Наиболее простым способом подключения двигателей трехфазных к однофазной цепи является подсоединение его третьего контакта через фазосдвигающий конденсатор.

Включенные в однофазную сеть такой мотор имеет такую же частоту вращения, как при работе от трехфазной сети. Но о мощности нельзя сказать этого: ее потери значительны и зависят они от емкости конденсатора фазосдвигающего, условия работы мотора, выбранной схемы подключения. Потери на ориентировочно достигают 30-50%.

Цепи могут быть двух — , трех-, шестифазными, но наиболее применяемыми являются трехфазные. Под трехфазной цепью понимают совокупность цепей электрических с одинаковой частотой синусоидальной ЭДС, которые отличаются по фазе, но создаются общим источником энергии.

Хотя большинство двигателей справляется с работой от однофазной сети, но хорошо работать могут не все. Лучше других в этом смысле двигатели асинхронные, которые рассчитаны на напряжение 380/220 В (первое — для звезды, второе – треугольника).

Это рабочее напряжение всегда указывают в паспорте и на прикрепленной к двигателю табличке. Также там указана схема подключения и варианты ее изменения.

Если присутствует «А», это свидетельствует о том, что использоваться может как схема «треугольник», так и «звезда». «Б» сообщает о том, что подключены обмотки «звездой» и не могут быть соединены по – другому.

Получится в результате должно: при разрыве контактов обмотки с батареей, электрический потенциал той же полярности (т.е. отклонение стрелки происходит в ту же сторону) должен появляться на двух оставшихся обмотках. Выводы начала (А1, В1, С1) и конца (А2, В2, С2) помечают и подсоединяют по схеме.

Использование электролитических конденсаторов

Можно применять даже электролитические конденсаторы, но у них есть особенность – они должны работать на постоянном токе. Поэтому, чтобы установить их в конструкцию, потребуется использовать полупроводниковые диоды. Без них использовать электролитические конденсаторы нежелательно – они имеют свойство взрываться.

Но даже если вы установите диоды и сопротивления, это не сможет гарантировать полную безопасность. Если полупроводник пробивается, то на конденсаторы поступит переменный ток, в результате чего произойдет взрыв. Современная элементная база позволяет использовать качественные изделия, например конденсаторы полипропиленовые для работы на переменном токе с обозначением СВВ.

Например, обозначение элементов СВВ60 говорит о том, что конденсатор имеет исполнение в цилиндрическом корпусе. А вот СВВ61 имеет прямоугольной формы корпус. Эти элементы работают под напряжением 400. 450 В. Поэтому они могут без проблем использоваться в конструкции любого аппарата, где требуется подключение асинхронного трехфазного электродвигателя в бытовую сеть.

И это еще не все

Любой из возможных вариантов БТБП желательно дополнить еще двумя вспомогательными резисторами. Один из них, сопротивление которого может быть в пределах 300кОм…1МОм, включают параллельно конденсатору С гас. Этот резистор нужен для ускорения разрядки конденсатора С гас после отключения устройства от сети. Другой — балластный — сопротивлением 10…51 Ом включают в разрыв одного из сетевых проводов, например, последовательно с конденсатором С гас. Этот резистор будет ограничивать ток через диоды моста VD1 в момент подключения БТБП к сети. Мощность рассеяния обоих резисторов должна быть не менее 0,5 Вт, что нужно для гарантии от возможных поверхностных пробоев этих резисторов высоким напряжением. За счет балластного резистора стабилитрон будет нагружен несколько меньше, но вот средняя потребляемая БТБП мощность заметно увеличится.

К каким батарейкам можно подключать светодиод?

В принципе, просто зажечь светодиод, можно от любой батарейки. Разработанные радиолюбителями и профессионалами электронные схемы позволяют успешно справиться с этой задачей. Другое дело, сколько времени будет непрерывно работать схема с конкретным светодиодом (светодиодами) и конкретной батарейкой или батарейками.

Для оценки этого времени следует знать, что одной из основных характеристик любых батарей, будь то химический элемент или аккумулятор, является емкость. Емкость батареи – С выражается в ампер-часах. Например, емкость распространенных пальчиковых батареек формата ААА, в зависимости от типа и производителя, может составлять от 0.5 до 2.5 ампер-часов. В свою очередь светоизлучающие диоды характеризуются рабочим током, который может составлять десятки и сотни миллиампер. Таким образом, приблизительно рассчитать, на сколько хватит батареи, можно по формуле:

T= (C*U_бат)/(U_раб.led*I_раб.led)

В данной формуле в числителе стоит работа, которую может совершить батарея, а в знаменателе мощность, которую потребляет светоизлучающий диод. Формула не учитывает КПД конкретно схемы и того факта, что полностью использовать всю емкость батареи крайне проблематично.

При конструировании приборов с батарейным питанием обычно стараются, чтобы их ток потребления не превышал 10 – 30% емкости батареи. Руководствуясь этим соображением и приведенной выше формулой можно оценить сколько нужно батареек данной емкости для питания того или иного светодиода.

Характеристики конденсатора

Основной характеристикой данного элемента является емкость, или С. Она определяет способность устройства собирать электрический заряд, зависит от геометрической конфигурации крышек и от электрической проницаемости диэлектрика между крышками.

Важно! Емкость зависит от типа используемого диэлектрика, а также от геометрических размеров элемента. Для того, чтобы описать принцип работы устройства формулой, необходимо понять, что это постоянная пропорциональность в уравнении, представляющая собой взаимную зависимость накопленного заряда q от площади пластинок и от разности потенциалов V между ними. Для того, чтобы описать принцип работы устройства формулой, необходимо понять, что это постоянная пропорциональность в уравнении, представляющая собой взаимную зависимость накопленного заряда q от площади пластинок и от разности потенциалов V между ними

Для того, чтобы описать принцип работы устройства формулой, необходимо понять, что это постоянная пропорциональность в уравнении, представляющая собой взаимную зависимость накопленного заряда q от площади пластинок и от разности потенциалов V между ними.

Мощность выражается в единицах, называемых фарадами F. Но на практике используются и более мелкие единицы, такие как микрофарады и пикофарады.

Таким образом, если напряжение U приложено к конденсатору, электрический заряд накапливается на крышках детали. Значение накопленного заряда на каждой пластинке одинаково, они отличаются только знаком. Этот процесс накопления электрического показателя на называется зарядкой.

Другим параметром детали является номинальное напряжение, а именно, его максимальное значение, которое может подаваться на конденсатор. При подключении более высокого напряжения возникает пробой диэлектрика. Это приводит к короткому замыканию элемента. Каким будет номинальное значение напряжения, зависит от типа диэлектрика и его толщины.

Важно! Чем толще диэлектрик, тем выше номинальное напряжение, которое он выдерживает. Условные обозначения

Ещё одним параметром является ток утечки -значение проводящего показателя, возникающее при подаче постоянного напряжения на концы элемента.

Напряжение

Рассматривая различные типы пусковых выпрямителей трехфазного двигателя, подключаемого к однофазной сети, следует принимать во внимание и такой параметр, как рабочее напряжение. Ошибкой будет использование выпрямителя, показатель напряжения которого превышает на порядок требуемый

Помимо высоких затрат на его приобретение придется выделить для него больше места из-за его больших габаритов

Ошибкой будет использование выпрямителя, показатель напряжения которого превышает на порядок требуемый. Помимо высоких затрат на его приобретение придется выделить для него больше места из-за его больших габаритов.

В то же время не стоит рассматривать модели, в которых напряжение имеет меньший показатель, нежели напряжение сети. Устройства с такими характеристиками не смогут эффективно выполнять свои функции и довольно скоро выйдут из строя.

Чтобы свести к не ошибиться при выборе рабочего напряжения , следует придерживаться следующей схемы расчета: итоговый параметр должен соответствовать произведению фактического напряжения сети и коэффициента 1,15, при этом расчетное значение должно составлять не менее 300 В.

В том случае, если выбираются бумажные выпрямители для работы в сети переменного напряжения, то их рабочее напряжение нужно разделить на 1,5-2. Поэтому рабочее напряжение для бумажного конденсатора, для которого производитель указал напряжение в 180 В, в условиях работы в сети переменного тока составит 90-120 В.

Дабы понять, как на практике реализуется идея подключение трехфазного электродвигателя к однофазной сети, выполним эксперимент с использованием агрегата АОЛ 22-4 мощностью 400 (Вт) . Главная задача, которая должна быть решена – запуск двигателя от однофазной сети с напряжением 220 В.

Используемый электродвигатель имеет следующие характеристики:

• показатель мощности вчера– 400 кВт;
• напряжение сети 220В переменного напряжения;
• Ток, все характеристики которого были определены при помощи электроизмерительных клещей в трехфазном режиме работы– 1,9А;
• Схема подключения обмоток «звезда».

Помня о том, что используемый электродвигатель имеет небольшую мощность, при подключении его к однофазной сети можно купить лишь рабочий конденсатор.

Расчет емкости рабочего выпрямителя:

Пользуясь приведенными формулами, возьмем за среднее значение емкости рабочего выпрямителя показатель 25 мкФ. Здесь была выбрана несколько большая емкость, равная 10 мкФ. Так мы попытаемся выяснить, как влияет такое изменение на пуск аппарата.

Теперь нам необходимо купить выпрямители, в качестве последних будут использоваться конденсаторы типа МБГО. Далее на основе подготовленных выпрямителей выполняется сборка требуемой емкости.

В процессе работы следует помнить, что каждый такой выпрямитель имеет емкость 10 мкФ.

Если взять два конденсатора и соединить их друг с другом по параллельной схеме, то итоговая емкость составит 20 мкФ. При этом показатель рабочего напряжения будет равен 160В. Для достижения требуемого уровня в 320 В необходимо взять эти два выпрямитель и подключить их еще к такой же паре, конденсаторов, соединенных параллельно, но уже применив последовательную схему. В итоге суммарная емкость составит 10 мкФ. Когда батарея рабочих конденсаторов будет готова, подключаем ее к двигателю. Далее останется только запустить его в однофазной сети.

В процессе проведенного эксперимента с подключением двигателя к однофазной сети работа потребовала меньше времени и сил. Используя подобный агрегат с выбранной батареей выпрямителей, следует учесть, что его полезная мощность будет находиться на уровне до 70-80 % от номинальной мощности, при этом частота вращения ротора будет соответствовать номинальному показателю.

Важно: если используемый двигатель рассчитан на сеть напряжением 380/220 В, то при подключении к сети следует использовать схему «треугольник»

Обращайте внимание на содержание бирки: бывает так, что там приведено изображение звезды с напряжением 380 В. В этом случае правильную работу двигателя в сети можно обеспечить, выполнив следующие условия

Сперва придется «распотрошить» общую звезду, после чего соединить с клеммником 6 концов. Искать общую точку следует в лобовой части двигателя.

Видео: подключение однофазного двигателя в однофазную сеть

Решение об использовании пускового конденсатора следует принимать исходя из конкретных условий, чаще всего оказывается достаточно рабочего. Однако если используемый двигатель подвергается повышенной нагрузке, то эксплуатацию рекомендуется остановить. В этом случае необходимо правильно определить необходимую емкость устройства, чтобы обеспечить эффективную работу агрегата.

Расчет емкости конденсатора асинхронного двухфазного двигателя (конденсаторный двигатель)

Однофазный асинхронный двигатель

Обмотка статора однофазного асинхронного двигателя занимает приблизительно 2/3 окружности, именно по этой причине его мощность на 1/3 меньше мощности трехфазного двигателя таких же габаритов.

Ток, протекая по обмотке статора, создает пульсирующее магнитное поле, которое можно представить как два поля, вращающиеся в разных направлениях. Поле, которое вращается в направлении ротора называется прямым полем, а второе – обратным. Они воздействуют на ротор и создают соответствующие моменты (М_пр и М_обр).

По причине разных направлений вращения эти электрические машины не могут самостоятельно совершить пуск, так как при неподвижном роторе, то есть при S=1, пусковой момент, он же М_рез, равен нолю (смотри Рисунок 1). Однако, если придать движение ротору, то прямой и обратный моменты не будут равны и двигатель продолжит вращение в том же направлении (ток, протекающий по обмотке ротора будет оказывать размагничивающее действие и при этом будет ослабляться обратное поле).

Рисунок 1 — Зависимость механических характеристик от прямого и обратного вращающих полей

Пуск двигателя с помощью пусковых устройств

Для того чтоб запустить однофазный асинхронный двигатель применяют устройства для пуска двигателя:

— Конденсатор – C;

— Резистор – R.

Пуск трехфазных асинхронных двигателей осуществляется более простым способом из-за уже имеющегося в сети сдвига фаз на 120 электрических градусов

Для получения пускового момента используют пусковую обмотку статора, которая по отношению к рабочей обмотке сдвинута на 90 электрических градусов. Применяют фазосдвигающие элементы, которые подключают к пусковой обмотке. Эта обмотка работает, обычно, около 3 первых секунд, после чего принудительно отключается вручную или с помощью автоматов. По этой причине ее изготовляют из провода меньшего сечения и с меньшим количеством витков по сравнению с рабочей обмоткой.

Пуск при помощи резистора производится при малых необходимых пусковых моментах, то есть если нагрузка на валу незначительна. Рисунок 2 иллюстрирует применение пускового а) конденсатора и б) резистора; где Р – рабочая обмотка, П – пусковая обмотка.

Рисунок 2 – Схема подключения однофазного асинхронного двигателя

Двухфазные асинхронные двигатели

Наличие конденсатора значительно улучшает характеристики двигателя, по этой причине используются двухфазные асинхронные двигатели. В них две обмотки являются рабочими, в одну из них вводится конденсатор для смещения угла между фазами на 90 градусов и создания кругового магнитного поля. Такие двигатели называют конденсаторными.

Расчет емкости конденсатора для двигателя:

Емкость такого конденсатора определяется по формуле:

,

где – ток, протекающий в обмотке статора,

sinφ₁ – сдвиг фаз между напряжение и током без конденсатора,

f– частота питающей сети,

U – напряжение сети,

n – коэффициент трансформации.

,

Где и k_об1,k_об2 — обмоточные коэффициенты,

W₁, W₂, — количество витков обмоток статора и ротора.

Напряжение на зажимах конденсатора выше чем напряжение сети и определяется следующей формулой:

Для повышения пусковых характеристик Существуют двигатели в одну обмотку которых ставятся два конденсатора, один из которых пусковой, второй – рабочий. Пусковой конденсатор обычно имеет емкость в разы большую чем рабочий. При этом пусковой отключается при достижении 70-80% номинальной скорости электрической машины.

Рисунок 3 – Пример подключения пары конденсаторов (конденсаторный двигатель)

Преимущества и недостатки конденсаторных двигателей

Недостатки по сравнению с трехфазным двигателем:

— Меньшая мощность;

— Увеличенное скольжение при номинальном режиме;

— Скорость вращения вала при холостом ходу ниже;

— Пониженная кратность пускового момента;

— Повышенная кратность пускового тока.

Преимущества:

— Имеют высокую эксплуатационную надежность;

— Не требуют трехфазного источника тока.

Недостаточно прав для комментирования

Как подобрать конденсатор

Первоначально приобретается рабочий конденсатор, его выбор осуществляется с учетом номинального показателя электрического тока стартера и показателей напряжения в однофазной сети. При использовании трехфазного двигателя, обладающего мощностью около 100 Вт, обычно хватает рабочего конденсатора с емкостью 7 мкФ.

Для измерения используются специальные клещи, при осуществлении расчетов важно наблюдаю за электрическим током, поступающим на статорную фазную обмотку: его показатели не должны быть больше номинального значения.

В ряде случаяев подобных мер бывает недостаточно и в схему требуется добавить пусковой конденсатор, необходимость в нем обычно возникает при чрезмерных нагрузках на валу в момент включения.

Его работа и функции будут заключаться в следующем:

1. Включение в момент подключения трехфазного двигателя.

2. Продолжение функционирования на протяжении нескольких секунд.
3. Отключение при достижении оборудованием номинальных показателей частоты вращения.

Хозяин оборудования должен помнить о необходимости отключения пусковых конденсаторов, в противном случае возникает серьезный риск перегрева асинхронного электродвигателя из-за значительного перекоса тока в фазах.

Основным критерием выбора пускового конденсатора является его емкость, она должна минимум в 2-3 раза превосходить аналогичный параметр рабочего конденсатора. Если расчет был произведен верно, то в момент запуска двигатель достигает номинальных показателей и никаких проблем не наблюдается.

При осуществлении выбора также необходимо обратить внимание на следующие моменты:

Можно использовать бумажные или электролитические конденсаторы. Наиболее распространен первый вариант, хотя он и обладает значимым недостатком, которые заключается в сочетании крупных габаритов и незначительной емкости, что создает необходимость задействования большого количества устройств при высокой мощности двигателя. Из-за этого многие люди обращаются к электролитическим устройствам, которые требуют обязательного добавления в схему резисторов и диодов. Подобная практика считается нежелательной, поскольку всегда имеется риск, что диоды не справятся со своей задачей, что может привести к негативным и опасным последствиям, в том числе перегреву оборудования и взрывов пускового конденсатора. При невозможности или нежелании пользоваться бумажными моделями, можно обратить к более современному варианту: пуском моделям, оснащенными улучшенным металлизированным покрытием. Большинство из них предназначено для работы с напряжением, показатель которого варьируется от 400 до 450 В.

Показатель рабочего напряжения является еще одним важным критерием выбора выпрямителей трехфазного двигателя. Многие люди ошибочно приобретают устройства с очень высокими показателями при отсутствии необходимости в подобном ресурсе, это приводит к увеличению финансовых трат на покупку и выделении большого количества места под установку габаритного оборудования

При этом важно проследить, чтобы показатель напряжения был не меньше, чем в электросети, в противном случае выбранная модель не сможет исправно функционировать и очень быстро выйдет из строя. Для осуществления оптимального выбора необходимо произвести следующий расчет: умножить фактическое напряжение, присутствующее в сети, на коэффициент 1,15

Благодаря этому будет получить показатель необходимого напряжения, но он не должен быть меньше 300В.

В большинстве случаев для описанных целей хорошо подходят бумажные модели, оснащенные защитным корпусом, изготовленным из стали. Они фактически всегда имеют прямоугольную форму, на корпусе обычно указываются основные рабочие параметры.