Как рассчитать емкость конденсатора для трехфазного двигателя?

Содержание

Подбор конденсатора для трехфазного двигателя

Как рассчитать емкость конденсатора для трехфазного двигателя?

Наши сети электропитания созданы трехфазными. Потому что генераторы, работающие на электростанциях, имеют трехфазные обмотки и вырабатывают три синусоидальных напряжения, сдвинутых по фазе относительно друг друга на 120°.

Но мы чаще всего пользуемся всего одной фазой — проводим себе один фазный провод из трех и все к нему подключаем. Только в технике нашей часто встречаются электродвигатели, и они по природе своей трехфазны. Ну а фаза от фазы чем отличается? Только сдвигом во времени. Сдвига такого очень просто добиться, включив в цепь питания реактивные элементы: емкости или индуктивности.

Но ведь обмотка на статоре сама и является индуктивностью. Поэтому остается добавить к двигателю снаружи только емкость, конденсатор, а обмотки подключить так, чтобы одна из них в другой сдвигала фазу в одну сторону, а конденсатор в третьей делал то же самое, только в другую. И получатся те же самые три фазы, только «вынутые» из одной фазы питающих проводов.

Последнее обстоятельство означает, что мы нагружаем трехфазным двигателем только одну из фаз приходящего питания. Разумеется, это вносит дисбаланс в потребление энергии. Поэтому все-таки лучше, когда трехфазный двигатель питается трехфазным напряжением, а построить цепь его питания от одной приходящей фазы хорошо, только если мощность двигателя не особо велика.

Включение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть питания

 Обмотки электродвигателя соединяют двумя способами: звезда (Y) или треугольник (Δ).

Подключение обмоток электродвигателя. Слева — звезда, справа — треугольник

При подключении трехфазного двигателя к однофазной сети предпочтительнее соединение типа треугольник. На шильдике двигателя об этом есть информация, и когда там обозначено Y — звезда, самым лучшим вариантом было бы открыть его кожух, найти концы обмоток и правильно переключить обмотки в треугольник. Иначе потери мощности будут слишком большими.

Включение двигателя на одну фазу питающей сети требует создания из нее и двух остальных. Это можно сделать по следующей схеме

Использование конденсаторов для подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть. Cр — рабочий конденсатор, Сп — пусковой конденсатор

При запуске двигателя в работу в самом начале требуется высокий стартовый ток, поэтому емкости рабочего конденсатора обычно не хватает. Чтобы «ему помочь», используют специальный стартовый конденсатор, который подключается к рабочему конденсатору параллельно. В самом простом случае (невысокая мощность двигателя) его выбирают точно таким же, как и рабочий. Но для этой цели выпускаются и специально стартовые конденсаторы, на которых так и написано: starting.

Стартовый конденсатор должен быть включен в работу только во время пуска и разгона двигателя до рабочей мощности. После этого его отключают. Используется кнопочный выключатель. Или двойной: одной клавишей включается сам двигатель и кнопка фиксируется во включенном положении, кнопка же, замыкающая цепь рабочего конденсатора, каждый раз размыкается.

Как подобрать конденсатор

Конденсаторы для трехфазного двигателя нужны достаточно большой емкости — речь идет о десятках и сотнях микрофарад. Однако конденсаторы электролитические для этой цели не годятся. Они требуют подключения однополярного, то есть специально для них придется городить выпрямитель из диодов и сопротивлений.

Кроме того, со временем в электролитических конденсаторах высыхает электролит и они теряют емкость. Поэтому если будете ставить такой на двигатель, необходимо делать на это скидку, а не верить тому, что на них написано.

Ну и еще одно за ними числится: электролитические конденсаторы имеют свойство иногда взрываться.

Поэтому задачу, как выбрать конденсатор под трехфазный двигатель, часто решают в несколько этапов

Конденсаторы для двигателей. Слева — рабочий, справа — пусковой

Сначала подбираем приблизительно. Надо рассчитать емкость конденсатора по простейшему соотношению как 7 мкФ на каждые 100 ватт мощности. То есть 700 ватт дает нам 49 мкФ первоначально. Емкость выбираемого пускового конденсатора берется в диапазоне 1–3-кратного превышения емкости рабочего конденсатора. Выберите 2*50 = 100 мкФ — будет само то.

Ну, для начала можно взять побольше, потом подобрать конденсаторы, ориентируясь на работу двигателя. От емкости конденсаторов зависит реальная мощность движка. Если ее мало, двигатель при тех же оборотах потеряет мощность (обороты не зависят от мощности, а только от частоты напряжения), так как ему будет не хватать тока.

При чрезмерной емкости конденсаторов у него будет перегрев от избытка тока.

Нормальная работа двигателя, без шума и рывков — это неплохой критерий правильно выбранного конденсатора. Но для большей точности можно сделать расчет конденсаторов по формулам, а такую проверку оставить на потом в качестве окончательного подтверждения успешности результатов подбора конденсаторов.

Однако надо все-таки подключить конденсаторы.

Подключение пускового и рабочего конденсаторов для трехфазного электромотора

Вот оно соответствие всех нужных приборов элементам схемы

Схема подключения и конденсаторы. Пусковой сверху, рабочий внизу

Теперь выполним подключение, внимательно разобравшись с проводами

Подключение конденсаторов и кнопки выключателя к мотору

Так можно подключить двигатель и предварительно, используя неточную прикидку, и окончательно, когда будут подобраны оптимальные значения.

Подбор можно сделать и экспериментально, имея несколько конденсаторов разных емкостей. Если их присоединять параллельно друг другу, то суммарная емкость будет увеличиваться, при этом нужно смотреть, как ведет себя двигатель.

Как только он станет работать ровно и без перенагрузки, значит, емкость находится где-то в районе оптимума. После этого приобретается конденсатор, по емкости равный этой сумме емкостей испытываемых конденсаторов, включенных параллельно.

Однако можно при таком подборе измерять фактический потребляемый ток, используя измерительные токовые клещи, а провести расчет емкости конденсатора по формулам.

Как рассчитать емкость рабочего конденсатора

Для двух соединений обмоток берутся несколько разные соотношения.

В формуле введен коэффициент соединения Кс, который для треугольника равен 4800, а для звезды — 2800.

Cр=Кс*I/U;

 I=P/(√3*U*η*cosϕ);

или

Cр=Кс*P/(√3*U²*η*cosϕ).

Где значения Р (мощность), U (напряжение 220 В), η (КПД двигателя, в процентном значении деленном на 100) и cosϕ (коэффициент мощности) берутся с шильдика двигателя.

Вычислить значение можно с помощью обычного калькулятора или воспользовавшись чем-то вроде подобной вычислительной таблицы. В ней нужно подставить значения параметров двигателя (желтые поля), результат получается в зеленых полях в микрофарадах

Таблица

Однако не всегда есть уверенность, что параметры работы двигателя соответствуют тому, что написано на шильдике. В этом случае нужно измерить реальный ток измерительными клещами и воспользоваться формулой Cр = Кс*I/U.

Источник: https://domelectrik.ru/oborudovanie/dvigatel/raschet-kondensatora

Конденсатор для трёхфазного двигателя

Как рассчитать емкость конденсатора для трехфазного двигателя?

Наиболее частым вариантом включения трёхфазного двигателя в однофазную сеть является конденсаторный. В этой статье будут рассмотрены все тонкости и особенности такого включения. После прочтения статьи вряд ли у вас ещё останутся вопросы по выбору конденсатора.

Подключение трёхфазного двигателя через конденсатор в однофазную сеть

Здесь всё довольно просто и не просто. Дело в том, что в момент запуска асинхронного двигателя возникает большой пусковой ток.

Читайте также  Как рассчитать длину антенны по частоте?

Поскольку двигатель это индуктивный элемент, а мы добиваемся определённого сдвига тока посредством конденсатора, то есть добиваемся оптимального баланса индуктивного и ёмкостного тока, то в момент запуска индуктивный ток преобладает над ёмкостным из-за своей большой величины и кругового магнитного поля не возникает.  А для начала вращения вала двигателя нужно именно круговое поле, ну или хотя бы, почти круговое. Поэтому конденсаторы разделяются на пусковые и рабочие.

Рабочий конденсатор для электродвигателя

Назначение этого конденсатора в том, чтобы поддерживать круговое магнитное поле когда двигатель уже находится в рабочем режиме. Конденсатор обязательно должен быть рассчитан на работу в переменном напряжении. Такие конденсаторы обычно называют не электролитические. Напряжение конденсатора должно быть в √2 раз больше напряжения сети.

Тип конденсатора может быть абсолютно любой. Это относится ко всем конденсаторам для переменного напряжения. Мы привыкли считать, что напряжение в сети 220 вольт, однако это действующее значение (усреднённое), а вот максимальное (амплитудное), как раз в √2 раз больше или около 310 вольт.

Чуть позже я напишу статью по действующему и амплитудному значению и более подробно всё разъясню, а пока просто поверьте.

Пусковой конденсатор для электродвигателя

Назначение этого конденсатора в том, чтобы обеспечить магнитное поле, когда двигатель только-только запускается. Как я уже говорил, в момент запуска возникает очень большой пусковой ток (в 3-8 раз превышающий номинальный рабочий ток), поэтому для создания кругового магнитного поля требуется бóльший по ёмкости конденсатор.

В качестве пускового можно использовать и электролитический (это конденсаторы, которые используются для постоянного напряжения). И довольно часто так  и делают. В этом случае рекомендуется подключать электролитические конденсаторы через диод. Связано это с тем, что электролитические конденсаторы дешевле. Но лучше для этой цели использовать специальные конденсаторы с пометкой «Motor starter».

Так будет меньше риска повредить конденсатор, поскольку он хоть и электролитический, но серия рассчитана именно на запуск двигателей переменного тока.

Рабоче-пусковой конденсатор для электродвигателя

Как правило, один конденсатор, который используется одновременно, как рабочий и пусковой устанавливают на двигатели мощностью менее 1 кВт. Связано это с тем, что у маломощных двигателей не такой большой пусковой ток. В этом случае расчёт производится по номинальному току. Расчёта коснёмся чуть ниже. Рабоче-пусковой конденсатор должен быть исключительно не электролитическим и с рабочим напряжением в √2 раз больше сетевого. При расчёте такого конденсатора в формулу подставляется номинальное значение тока двигателя.

Схема подключения двигателя через конденсатор

Собственно, сама схема не очень сложная. Как в случае соединения обмоток звездой, так и в случае соединения обмоток треугольником у нас имеется только три фазных вывода, куда должны подключаться фазы «А», «В» и «С». Поскольку у нас имеется только одна фаза, то мы подключаем ее на два любых имеющихся вывода (предположим на «А» и «В»).

А конденсаторы подключаем на любой из задействованных и оставшийся свободный вывод (например на «А» и «С» или на «В» и «С»). В зависимости от того, куда будет подключен конденсатор будет меняться направление вращения. То есть, для того, чтобы сменить направление вращения двигателя, достаточно поменять местами любые два провода на двигателе. Например, мы включали фазу на выводы «А» и «В», а конденсаторы на «А» и «С».

То есть, если мы включим конденсаторы не на «А» и «С», а на «В» и «С», направление вращения двигателя изменится на противоположное.

Теперь внимательно присмотритесь к схеме. Вы видите на ней кнопку «Разгон». А если присмотритесь еще внимательнее то увидите, что СП (пусковой конденсатор) и СР (рабочий конденсатор) по сути соединены параллельно, с тем отличием, что пусковой конденсатор мы включаем только тогда, когда нам необходимо, а именно в момент запуска. С этим разобрались, идем дальше.

Расчёт рабочего конденсатора для асинхронного двигателя — нюансы

Прежде, чем переходить к расчёту нужно немного остановиться на значениях Iн и U, которые используются в формулах. С напряжением все более или менее ясно — это напряжение, которое будет подводится к двигателю. А вот Iн — это номинальный ток. Значение номинального тока можно узнать на шильдике двигателя.

 Номинальный ток — это максимальный рабочий ток в нормальном режиме работы двигателя с максимальной нагрузкой. Другими словами, ток в двигателе зависит только от нагрузки на валу. Если вал не нагружен, то мы получим самый минимально возможный ток, который назвается током холостого хода.

Он образуется за счет компенсации таких потерь: как трение в подшипниках, потери в обмотках, диэлектрические потери и т.д. По мере увеличения нагрузки будет увеличиваться и ток в обмотках, пока не достигнет номинального. При дальнейшем увеличении нагрузки ток будет продолжать возрастать, но начнут постепенно падать обороты двигателя.

Длительная работа в таком режиме приведет к перегрузке, это вызовет усиленный нагрев и, в конечном итоге, выход двигателя из строя.  С этим тоже разобрались, теперь можно переходить к расчету конденсатора.

Рабочий конденсатор формула расчёта

Расчёт рабочего конденсатора производится по формулам для «звезды» и для «треугольника». Отличие этих формул только в коэффициенте.

Формула расчета рабочего конденсатора для «треугольника»

Формула расчета рабочего конденсатора для «звезды»

Как видите, формулы просты, но как я уже говорил, сложность заключается в правильном подборе значения Iн. Самый простой способ заключается в замере тока двигателя (сделать это можно токоизмерительными клещами) и подстановки его в формулу. Для этого надо запустить двигатель, отключить полностью конденсаторы, замерить ток, а затем подобрать нужную ёмкость конденсаторов.

Но все эти методы подходят только в том случае, если нагрузка на валу постоянная (например, вентилятор). И здесь возникает вопрос, обязательно ли значение конденсатора должно быть «пуля в пулю». Нет, не обязательно. Достаточно 15% попадания в обе стороны. То есть, если в расчёте у нас получится ёмкость 10 мкФ, то вполне допустимыми будут значения от 8,5 до 11,5 мкФ.

Расчёт пускового конденсатора

В сети встречается много разных рекомендаций на этот счёт. Но суть сводится к тому, что пускового конденсатора должно хватить для запуска двигателя. Самый простой вариант, взять двукратное значение номинального тока двигателя и подставить в формулу для расчёта. Мы знаем, что пусковой ток двигателя в 3-8 раз превышает номинальный.

Рабочий и пусковой конденсатор включаются параллельно. При параллельном соединении конденсаторов их ёмкость суммируется, следовательно, взяв двукратное значение по номинальному току для пускового конденсатора и добавив рабочие мы получим ёмкость в два с небольшим — три раза больше требующейся ёмкости для работы. Если двигатель не запустится, ничего страшного.

Просто надо будет ещё увеличить ёмкость пусковых конденсаторов.

Расчёт конденсатора онлайн для трёхфазного двигателя

Для удобства расчётов предлагаю вам воспользоваться онлайн-калькуляторами

Расчёт конденсатора по мощности двигателя

Это довольно грубый расчёт и заключается он в том, что ёмкость подбирается по мощности. Существуют различные формулы, но все они сводятся к тому, что нужно брать 6-7 мкФ на 100 ватт мощности или 60-70 мкФ на 1 кВт. Насколько верны эти расчёты? Простой реальный пример. Двигатель 1,1 кВт имеет номинальный ток около 4,8 ампера при соединении обмоток треугольником. Следовательно, конденсатор для номинального режима будет 105 мкФ (не 60 и не 70).

Расчёт конденсатора через напряжение

Вспоминаем закон Ома, делаем небольшие умозаключения и понимаем, что полученный ток посредством электромагнитной индукции и магнитных потоков будет создавать напряжение. Обмотки сдвинуты на угол 120°.

Дальше углубляться в теорию не будем, но из сказанного можно понять, что сдвигая конденсатором ток мы получаем как бы трехфазное напряжение. Следовательно, если токи в обмотках будут равны, то и напряжения тоже будут равны.

Исходя из этого понимания можно подобрать точное значение конденсатора имея под рукой только вольтметр. Этот метод подбора ёмкости конденсатора можно назвать самым точным. Внимание на экран:

При использовании данного метода лучше всего использовать два вольтметра, так вы сразу будете видеть результат, так сказать, в онлайн режиме. Вся задача сводится к тому, чтобы подключая или отключая дополнительные конденсаторы привести значения первого и второго вольтметра к одному напряжению. Помните, что вы будете работать с опасным напряжением, поэтому перед работой прочитайте технику безопасности.

Читайте также  Как рассчитать освещенность производственного помещения?

Частные случаи

Наверное, вы уже поняли принцип подбора конденсатора. Поэтому сделаю небольшой лайф-хак, как это сейчас принято называть. Предположим, у вас есть циркулярка, на которой вы пилите и доски и бревна. Соответственно, нагрузка на двигатель будет разной.

В этом случае я вам рекомендую поставить два рабочих конденсатора одинаковой ёмкости. Допустим, вы посчитали по номинальному току и получили ёмкость 10 мкФ. Значит ставите два конденсатора по 5 мкФ.

Один включен постоянно и на нём вы будете распиливать доски, которые не очень сильно загружают двигатель, а когда вы будете распиливать брёвна, то будете подключать второй рабочий конденсатор.

С чем связана такая сложность? Если вы не создадите круговое магнитное поле, то как минимум вы потеряете мощность, как максимум это будет вызывать повышенный нагрев двигателя и его чаще придется отключать. В нормальном же режиме достаточно естественного охлаждения двигателя собственным вентилятором в виде крыльчатки, расположенной с противоположной стороны вала.

Подведём итоги

После рассмотрения данной темы можно сделать следующие выводы. Конденсаторный метод включения используется в том случае, если у вас имеется трёхфазный асинхронный двигатель и только одна фаза.

Кстати, при использовании линейного напряжения 380 вольт (когда есть две фазы, а не три) можно включать двигатель как на напряжение 220 вольт (тогда используется фаза и ноль), так и на 380 вольт, тогда используются обе фазы. Меняется лишь ёмкость пусковых и рабочих конденсаторов и не забывайте про схему соединения обмоток на соответствующее напряжение.

Ну и при напряжении 380 вольт будут меньшие пусковые и рабочие токи. Электрическая мощность двигателя при этом останется прежней. Но меняется механическая мощность. Правда механическая мощность зависит не от напряжения или конденсаторов, а в первую очередь от схемы соединения обмоток.

В статье я говорил про то, что соединение обмоток «звездой» более подвержено эффекту снижения оборотов при увеличении нагрузки. Поэтому, если вам нужно получить максимальную механическую мощность, необходимо использовать схему соединения обмоток «треугольником» или  синхронные двигатели.

На этом откланиваюсь.

С наилучшими пожеланиями, Я!

Источник: http://potomstvennyjmaster.100ms.ru/rubrik-site/sovetyi/kondensator-dlya-3f-dvigatelya.html

Как рассчитать емкость конденсатора для трехфазного двигателя — советы электрика — Electro Genius

Как рассчитать емкость конденсатора для трехфазного двигателя?

Что делать, если требуется подключить двигатель к источнику, рассчитанному на другой тип напряжения (например, трехфазный двигатель к однофазной сети)? Такая необходимость может возникнуть, в частности, если нужно подключить двигатель к какому-либо оборудованию (сверлильному или наждачному станку и пр.). В этом случае используются конденсаторы, которые, однако, могут быть разного типа. Соответственно, надо иметь представление о том, какой емкости нужен конденсатор для электродвигателя, и как ее правильно рассчитать.

Что такое конденсатор

Конденсатор состоит из двух пластин, расположенных друг напротив друга. Между ними помещается диэлектрик. Его задача – снимать поляризацию, т.е. заряд близкорасположенных проводников.

Существует три вида конденсаторов:

  • Полярные. Не рекомендуется использовать их в системах, подключенных к сети переменного тока, т.к. вследствие разрушения слоя диэлектрика происходит нагрев аппарата, вызывающий короткое замыкание.
  • Неполярные. Работают в любом включении, т.к. их обкладки одинаково взаимодействуют с диэлектриком и с источником.
  • Электролитические (оксидные). В роли электродов выступает тонкая оксидная пленка. Считаются идеальным вариантом для электродвигателей с низкой частотой, т.к. имеют максимально возможную емкость (до 100000 мкФ).

Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя

Задаваясь вопросом: как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя, нужно принять во внимание ряд параметров.

Чтобы подобрать емкость для рабочего конденсатора, необходимо применить следующую расчетную формулу: Сраб.=k*Iф / U сети, где:

  • k – специальный коэффициент, равный 4800 для подключения «треугольник» и 2800 для «звезды»;
  • Iф – номинальное значение тока статора, это значение обычно указывается на самом электродвигателе, если же оно затерто или неразборчиво, то его измеряют специальными клещами;
  • U сети – напряжение питания сети, т.е. 220 вольт.

Таким образом вы рассчитаете емкость рабочего конденсатора в мкФ.

Еще один вариант расчета – принять во внимание значение мощности двигателя. 100 Ватт мощности соответствуют примерно 7 мкФ емкости конденсатора. Осуществляя расчеты, не забывайте следить за значением тока, поступающего на фазную обмотку статора. Он не должен иметь большего значения, чем номинальный показатель.

В случае, когда пуск двигателя производится под нагрузкой, т.е. его пусковые характеристики достигают максимальных величин, к рабочему конденсатору добавляется пусковой.

Его особенность заключается в том, что он работает примерно в течение трех секунд в период пуска агрегата и отключается, когда ротор выходит на уровень номинальной частоты вращения.

Рабочее напряжение пускового конденсатора должно быть в полтора раза выше сетевого, а его емкость – в 2,5-3 раза больше рабочего конденсатора. Чтобы создать необходимую емкость, вы можете подключить конденсаторы как последовательно, так и параллельно.

Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя

Асинхронные двигатели, рассчитанные на работу в однофазной сети, обычно подключаются на 220 вольт.

Однако если в трехфазном двигателе момент подключения задается конструктивно (расположение обмоток, смещение фаз трехфазной сети), то в однофазном необходимо создать вращательный момент смещения ротора, для чего при запуске применяется дополнительная пусковая обмотка. Смещение ее фазы тока осуществляется при помощи конденсатора.

Итак, как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя?

Чаще всего значение общей емкости Сраб+Спуск (не отдельного конденсатора) таково: 1 мкФ на каждые 100 ватт.

Есть несколько режимов работы двигателей подобного типа:

  • Пусковой конденсатор + дополнительная обмотка (подключаются на время запуска). Емкость конденсатора: 70 мкФ на 1 кВт мощности двигателя.
  • Рабочий конденсатор (емкость 23-35 мкФ) + дополнительная обмотка, которая находится в подключенном состоянии в течение всего времени работы.
  • Рабочий конденсатор + пусковой конденсатор (подключены параллельно).

Если вы размышляете: как подобрать конденсатор к электродвигателю 220в, стоит исходить из пропорций, приведенных выше.

Тем не менее, нужно обязательно проследить за работой и нагревом двигателя после его подключения.

Например, при заметном нагревании агрегата в режиме с рабочим конденсатором, следует уменьшить емкость последнего. В целом, рекомендуется выбирать конденсаторы с рабочим напряжением от 450 В.

Как выбрать конденсатор для электродвигателя – вопрос непростой. Для обеспечения эффективной работы агрегата нужно чрезвычайно внимательно рассчитать все параметры и исходить из конкретных условий его работы и нагрузки.

Источник:

Подбор конденсатора для трехфазного двигателя

Наши сети электропитания созданы трехфазными. Потому что генераторы, работающие на электростанциях, имеют трехфазные обмотки и вырабатывают три синусоидальных напряжения, сдвинутых по фазе относительно друг друга на 120°.

Но мы чаще всего пользуемся всего одной фазой — проводим себе один фазный провод из трех и все к нему подключаем. Только в технике нашей часто встречаются электродвигатели, и они по природе своей трехфазны. Ну а фаза от фазы чем отличается? Только сдвигом во времени. Сдвига такого очень просто добиться, включив в цепь питания реактивные элементы: емкости или индуктивности.

Но ведь обмотка на статоре сама и является индуктивностью. Поэтому остается добавить к двигателю снаружи только емкость, конденсатор, а обмотки подключить так, чтобы одна из них в другой сдвигала фазу в одну сторону, а конденсатор в третьей делал то же самое, только в другую. И получатся те же самые три фазы, только «вынутые» из одной фазы питающих проводов.

Последнее обстоятельство означает, что мы нагружаем трехфазным двигателем только одну из фаз приходящего питания. Разумеется, это вносит дисбаланс в потребление энергии. Поэтому все-таки лучше, когда трехфазный двигатель питается трехфазным напряжением, а построить цепь его питания от одной приходящей фазы хорошо, только если мощность двигателя не особо велика.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через конденсатор

Трёхфазное напряжение имеет максимум своего значения, который перемещается последовательно от одной фазы к другой. В трехфазном двигателе три обмотки статора подключены к трёхфазному напряжению.

Читайте также  Как рассчитать какой конденсатор нужен для электродвигателя?

Поэтому максимум магнитного поля статора также перемещается от одной обмотки к другой, двигаясь вокруг оси вращения ротора.

В зависимости от конструкции электродвигателя при этом ротор вращается с соответствующей скоростью.

Однако перемещение максимума напряжения можно достичь и при однофазном питающем напряжении. Для этого потребуется электрическая ёмкость.

Изменение величины напряжения на электрической ёмкости отстаёт от изменения величины тока.

Поэтому процесс формирования эффективного максимума перемещаемого магнитного поля статора с использованием конденсаторов становится возможным при правильно выбранных величинах их ёмкости.

В лучшем случае удаётся использовать двигатель на уровне 65 – 85 процентов от его номинальной мощности.

Источник: https://orenburgelectro.ru/provodka/kak-rasschitat-emkost-kondensatora-dlya-trehfaznogo-dvigatelya-sovety-elektrika.html

Как подобрать и подключить конденсатор для трехфазного двигателя

Как рассчитать емкость конденсатора для трехфазного двигателя?

К каждому объекту изначально подается трехфазный ток. Основная причина заключается в использовании на электростанциях генераторов с трехфазными обмотками, сдвинутыми по фазе между собой на 120 градусов и вырабатывающими три синусоидальных напряжения. Однако при дальнейшем распределении тока потребителю подводится только одна фаза, к которой и подключается все имеющееся электрооборудование.

Иногда возникает необходимость в использовании нестандартных устройств, поэтому приходится решать задачу, как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя. Как правило, требуется рассчитать емкость данного элемента, обеспечивающего устойчивую работу агрегата.

Принцип подключения трехфазного устройства к одной фазе

Во всех квартирах и большинстве частных домов все внутреннее энергоснабжение осуществляется по однофазным сетям. В этих условиях иногда необходимо выполнить подключение трехфазного двигателя к однофазной сети.

Эта операция вполне возможна с физической точки зрения, поскольку отдельно взятые фазы различаются между собой лишь сдвигом по времени. Подобный сдвиг легко организовать путем включения в цепь любых реактивных элементов – емкостных или индуктивных.

Именно они выполняют функцию фазосдвигающих устройств когда используются рабочего и пускового элементов.

Следует учитывать то обстоятельство, что обмотка статора сама по себе обладает индуктивностью. В связи с этим, вполне достаточно снаружи двигателя подключить конденсатор с определенной емкостью. Одновременно, обмотки статора соединяются таким образом, чтобы первая из них сдвигала фазу другой обмотки в одну сторону, а в третьей обмотке конденсатор выполняет эту же процедуру, только в другом направлении. В итоге образуются требуемые фазы в количестве трех, добытые из однофазного питающего провода.

Таким образом, трехфазный двигатель выступает в качестве нагрузки лишь для одной фазы подключенного питания. В результате, в потребляемой энергии образуется дисбаланс, отрицательно влияющий на общую работу сети. Поэтому такой режим рекомендуется использовать в течение непродолжительного времени для электродвигателей небольшой мощности. Подключение обмоток в однофазную сеть может быть выполнено двумя способами – звездой или треугольником.

Схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Когда трехфазный электродвигатель планируется включать в однофазную сеть, рекомендуется отдавать предпочтение соединению треугольником. Об этом предупреждает информационная табличка, закрепленная на корпусе. В некоторых случаях здесь стоит обозначение «Y», что означает соединение звездой. Рекомендуется переподключить обмотки по схеме треугольника, чтобы избежать больших потерь мощности.

Электродвигатель включается в одну из фаз однофазной сети, а две другие фазы создаются искусственным путем. Для этого используется рабочий (Ср) и пусковой конденсатор (Сп).

В самом начале запуска двигателя необходим высокий уровень стартового тока, который не может быть обеспечен одним лишь рабочим конденсатором. На помощь приходит стартовый или пусковой конденсатор, подключаемый параллельно с рабочим конденсатором.

При незначительной мощности двигателя их показатели равны между собой. Специально выпускаемые стартовые конденсаторы имеют маркировку «Starting».

Эти устройства работают только в периоды пуска, для того чтобы разогнать двигатель до нужной мощности. В дальнейшем он выключается с помощью кнопочного или двойного выключателя.

Виды пусковых конденсаторов

Небольшие электродвигатели, мощность которых не превышает 200-400 ватт, могут работать без пускового устройства. Для них вполне достаточно одного рабочего конденсатора. Однако при наличии значительных нагрузок на старте, обязательно используются дополнительные пусковые конденсаторы. Он подключается параллельно с рабочим конденсатором и в период разгона удерживается во включенном положении с помощью специальной кнопки или реле.

Для расчета емкости пускового элемента необходимо умножить емкость рабочего конденсатора на коэффициент, равный 2 или 2,5. В процессе разгона двигатель требует емкость все меньше и меньше. В связи с этим, не стоит держать пусковой конденсатор постоянно включенным. Высокая емкость при больших оборотах приведет к перегреву и выходу из строя агрегата.

В стандартную конструкцию конденсатора входят две пластины, расположенные напротив друг друга и разделенные слоем диэлектрика. При выборе того или иного элемента, необходимо учитывать его параметры и технические характеристики.

Все конденсаторы представлены тремя основными видами:

  • Полярные. Не могут работать с электродвигателями, подключенными к переменному току. Разрушающийся слой диэлектрика может привести к нагреву агрегата и последующему короткому замыканию.
  • Неполярные. Получили наибольшее распространение. Могут работать в любых вариантах включения за счет одинакового взаимодействия обкладок с диэлектриком и источником тока.
  • Электролитические. В этом случае электроды представляют собой тонкую оксидную пленку. Они могут достигать максимально возможной емкости до 100 тыс. мкФ, идеально подходят к двигателям с низкой частотой.

Выбор конденсатора для трехфазного двигателя

Конденсаторы, предназначенные для трехфазного мотора, должны иметь достаточно высокую емкость – от десятков до сотен микрофарад. Электролитические конденсаторы не годятся для этих целей, поскольку для них требуется однополярное подключение. То есть, специально для этих устройств потребуется создание выпрямителя с диодами и сопротивлениями.

Постепенно в таких конденсаторах происходит высыхание электролита, что приводит к потере емкости. Кроме того, в процессе эксплуатации данные элементы иногда взрываются. Если все же решено использовать электролитические устройства, нужно обязательно учитывать эти особенности.

Классическим примеров служат элементы, представленные на рисунке. Слева изображен рабочий конденсатор, а справа – пусковой.

Подбор конденсатора для трехфазного двигателя выполняется опытным путем. Емкость рабочего устройства выбирается из расчета 7 мкФ на 100 Вт мощности. Следовательно, 600 Вт будет соответствовать 42 мкФ. Пусковой конденсатор как минимум в 2 раза превышает емкость рабочего. Таким образом 2 х 45 = 90 мкФ будет наиболее подходящим показателем.

Выбор осуществляется постепенно, исходя из работы двигателя, поскольку его реальная мощность напрямую зависит от емкости используемых конденсаторов. Кроме того, это можно сделать по специальной таблице. При недостатке емкости двигатель будет терять свою мощность, а при ее избытке наступит перегрев от чрезмерного тока. Если конденсатор выбран правильно, то двигатель будет работать нормально, без рывков и посторонних шумов. Более точно подбираем устройство путем расчетов, выполняемых по специальным формулам.

Расчет емкости

Емкость конденсатора для электродвигателя рассчитывается исходя из схемы соединения обмоток – звездой или треугольником.

В обоих случаях применяется общая расчетная формула: Сраб = к х Iф/Uсети, к которой все параметры имеют следующие обозначения:

  • к – является специальным коэффициентом. Его значение составляет 2800 для схемы «звезда» и 4800 для схемы «треугольник».
  • Iф – номинальный ток статора, указанный на информационной табличке. При невозможности прочтения, выполняются измерения с помощью специальных измерительных клещей.
  • Uсети – напряжение питающей сети, величиной в 220 вольт.

Подставив все необходимые значения, можно легко рассчитать, какая емкость будет у рабочего конденсатора (мкФ). Во время расчетов необходимо учитывать ток, поступающий к фазной обмотке статора. Он не должен превышать номинальное значение, точно так же, как нагрузка двигателя с конденсатором должна быть не выше 60-80% номинальной мощности, обозначенной на информационной табличке.

Как подключить пусковой и рабочий конденсаторы

На рисунке указана простейшая схема подключения пускового и рабочего элементов. Первый из них устанавливается сверху, а второй – снизу. Одновременно к двигателю подключается кнопка включения и выключения. Самое главное – внимательно разобраться с проводами, чтобы не перепутать концы.

Данная схема позволяет выполнить предварительную проверку с неточной прикидкой. Она же используется и после окончательного выбора наиболее оптимального значения.

Такой подбор осуществляется экспериментальным путем с использованием нескольких конденсаторов разной емкости. При параллельном подключении их суммарная мощность будет увеличиваться. В это время нужно контролировать работу двигателя. Если работа устойчивая и ровная, в этом случае можно покупать конденсатор с емкостью, равной сумме емкостей проверочных элементов.

Источник: https://electric-220.ru/news/kak_podobrat_i_podkljuchit_kondensator_dlja_trekhfaznogo_dvigatelja/2018-04-12-1490