Электролитические конденсаторы для запуска асинхронного двигателя

Сколько надо микрофарад на 1 квт – Конденсаторы для запуска электродвигателя — как подобрать и рассчитать

При подключении асинхронного электродвигателя в однофазную сеть 220/230 В необходимо обеспечить сдвиг фаз на обмотках статора, чтобы сделать имитацию вращающегося магнитного поля (ВМП), которое заставляет вращаться вал ротора двигателя при подключению его в «родные» трехфазные сети переменного тока. Известная многим, кто знаком с электротехникой, способность конденсатора давать электрическому току «фору» на π/2=90° по сравнению с напряжением, оказывает хорошую услугу, так как это создает необходимый момент, заставляющий вращаться ротор в уже «не родных» сетях.
Лучшая бытовая химия на сайте https://himcentre.ru/

Калькулятор расчета рабочего и пускового конденсаторов

Но конденсатор для этих целей необходимо подбирать, причем нужно делать с высокой точностью. Именно поэтому читателям нашего портала предоставляется в абсолютное безвозмездное пользование калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсатора. После калькулятора будут даны необходимые разъяснения по всем его пунктам.

Калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсаторов

Для расчета использовались следующие зависимости:

Полученные из калькулятора данные можно использовать для подбора конденсаторов, но именно таких номиналов, как будет рассчитано, их вряд ли можно будет найти. Только в редких исключениях могут быть совпадения. Правила подбора такие:

• Если есть «точное попадание» в номинал емкости, который существует у нужной серии конденсаторов, то можно выбирать именно такой.
• Если нет «попадания», то выбирают емкость, стоящую ниже по ряду номиналов. Выше не рекомендуется, особенно для рабочих конденсаторов, так как это может привести к ненужному возрастанию рабочих токов и перегреву обмоток, которое может привести к межвитковому замыканию.
• По напряжению конденсаторы выбираются номиналом не менее, чем в 1,5 раза больше, чем напряжение в сети, так как в момент пуска напряжение на выводах конденсаторов всегда повышенное. Для однофазного напряжения в 220 В рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 360 В, но опытные электрики всегда советуют использовать 400 или 450 В, так как запас, как известно, «карман не тянет».

Приведем таблицу с номиналами конденсаторов рабочих и пусковых. В качестве примера приведены конденсаторы серий CBB60 и CBB65. Это полипропиленовые пленочные конденсаторы, которые наиболее часто применяют в схемах подключения асинхронных двигателей. Серия CBB65 отличается от CBB60, тем, что они помещены в металлический корпус.

В качестве пусковых применяют электролитические неполярные конденсаторы CD60. Их не рекомендуются применять в качестве рабочих так как продолжительное время их работы делает их жизнь менее продолжительной.. В принципе, для пуска подходят и CBB60, и CBB65, но они имеют при равных емкостях более объемные габариты, чем CD60. В таблице приведем примеры только тех конденсаторов, которые рекомендованы к использованию в схемах подключения электродвигателей.

Для того, чтобы «набрать» нужную емкость, можно использовать два и более конденсатора, но при разном соединении результирующая емкость будет отличаться. При параллельном соединении она будет складываться, а при последовательном — емкость будет меньше любого из конденсаторов. Тем не менее такое соединение иногда используют для того, чтобы, соединив два конденсатора на меньшее рабочее напряжение, получить конденсатор, у которого рабочее напряжение будет суммой двух соединяемых. Например, соединив два конденсатора на 150 мкф и 250 В последовательно, получим результирующую емкость 75 мкф и рабочее напряжение 500 В.

Разновидности конденсаторов пуска

Маломощные электродвигатели, работающие от 200-400 В не нуждаются в установке дополнительного конденсатора пуска. Дело в том, что в каждом устройстве конденсатор уже заранее установлен.

Для слабых по мощности двигателей его достаточно, а вот для того, чтобы работали устройства с повышенной мощностью потребуется дополнительный внешний пусковой конденсатор.

Конденсаторы для асинхронных электродвигателей необходимо подбирать опытным путем, проверяя каждый.

Такой прибор устанавливается параллельно к уже имеющемуся. На некоторое время при разгоне двигателя его оставляют включенным.

Включение и дальнейшая работа конденсатора возможна только при зажатой кнопке пуска. После разгона обязательно потребуется выключить конденсатор, так как при его постоянной работе двигатель будет крутиться на полную мощность.

А при обыкновенной домашней сети с одной фазой это приведет к перегреву и выходу из строя оборудования.

Видов конденсаторов для электродвигателя в настоящее время существует три:

Полярные. Данный вид способен работать только при постоянной подаче тока. Переменное питание быстро выведет из строя электродвигатель.

Неполярные. Они более популярны за счет разнообразных условий работы. То есть такие конденсаторы можно устанавливать и при постоянном токе и при переменном.

С электролитом. Данный вариант конденсатора электродвигателя имеет обычно небольшую емкость и наиболее подходящим вариантом они послужат в использовании к низкочастотным электродвигателям.

Характеристики

Основным параметром любого подобного устройства является его емкость. В данном случае пусковой конденсатор имеет емкость, которая зависит от площади поверхности активного подключения и вида диэлектрика между ними. При этом размер устройства будет находиться в четкой зависимости от оксидного слоя диэлектрика. Этот оксидный слой, как правило, является достаточно тонким, так как для его формирования используется несколько атомных слоев. Благодаря этому удается разместить больше активной поверхности для запуска на определенной площади. Для частичного восстановления оксидного слоя используется электролит. Все это обеспечивается только при условии правильного подключения конденсатора к сети 220в с четкой полярностью.

Разновидности конденсаторов

1. Электролитические.
2. Полярные.
3. Неполярные.

Электролитические

Наиболее эффективными являются электролитические конденсаторы. Они обладают самой большой удельной емкостью, то есть наилучшим соотношением емкости к объему. Как правило, емкость таких электролитных устройств может достигать 100 000 мкФ. При этом рабочее напряжение в системе запуска и подключения колеблется от 220в до 600в. Подобные устройства являются идеальным вариантом для электродвигателей с низкой частотой, где они используются в фильтрах источников энергии. Именно поэтому такие устройства требуют подключения строго с учетом полярности. В качестве электродов здесь выступает тонкая оксидная металлическая пленка. Именно поэтому такие конденсаторы часто называют оксидными.

Полярные

Полярный пусковой конденсатор не может использоваться для подключения через сеть переменного тока 220в. Ведь если сделать так, то может произойти разрушение структуры оксидного диэлектрического слоя. Это связано с изменением полярности напряжения с частотой 50 Гц. В результате разрушится оксидный слой, что уменьшит сопротивление и увеличит ток. Это приведет к перегреву конденсатора с выделением газа и короткому замыканию с маленьким взрывом.

Неполярные

Что касается неполярных конденсаторов, то их стоимость может быть существенно выше, чем электролитических. Что касается их размеров, то они тоже отличаются. Это связано с тем, что электролитические элементы обладают большей емкостью при тех же размерах. Такой тип аккумуляторов обладает куда большей емкостью по сравнению с полярными конденсаторами, которые имеют масляную основу.

Как подобрать конденсатор к электродвигателю

Подбор конденсатора для трехфазного электродвигателя является непростой задачей. Особенно это касается его подключения через однофазную сеть 220в. Для такого подключения должен обязательно использоваться пусковой фазосдвигающий механизм. При этом схема предусматривает не только пусковой конденсатор для запуска электродвигателя, но и рабочий элемент. При его выборе, в первую очередь, следует определиться с емкостью рабочего конденсатора. Ее определяют по специальным формулам, которые отличаются для схемы подключения звезда и треугольник.

После того, как вы выбрали емкость рабочего элемента, выбирается пусковой элемент. Как правило, его емкость должна быть в несколько раз большей. При этом емкость должна быть большей в тех условиях, когда электродвигателю предстоит преодолевать серьезное сопротивление во время запуска. То есть этот показатель будет находиться в четкой зависимости от рабочего напряжения на двигатель. Для определения этого показателя следует использовать специальную таблицу, в которой учитывается тот минимальный показатель емкости, который должен иметь пусковой конденсатор. Специалисты рекомендуют поддерживать номинальное напряжение фазосдвигающих устройств, которое должно превышать напряжение сети почти в два раза. Например, если собирается схема для подключения через сеть 220в, то номинальное напряжение для запуска должно превышать 500в. Если планируется использовать целый блок подобных устройств, то подключать их необходимо параллельно.

Запуск электродвигателя при помощи конденсатора

При подсоединении конденсатора к электродвигателю следует использовать определенные схемы, из которых самыми эффективными являются подключения типа треугольник и звезда. В любом случае, на первом этапе необходимо подключить элемент так, чтобы в последующем не было риска взрыва. Далее следует подобрать конденсаторы парами, чтобы они имели одинаковую емкость. Например, емкость в данном случае может достигать 300 мкФ. Чтобы обеспечить максимальную безопасность запуска электродвигателя, необходимо поместить конденсаторную батарею в специальную коробочку. Это обезопасит систему от возможных последствий маленького взрыва, который может иметь место при перегреве.

Схема треугольник

Основная сложность для подключения трехфазного мотора через однофазную сеть состоит в том, что нужно правильно распределить провода, выходящие в распределительную коробку. Если же в конструкции отсутствует коробка, то тогда эти провода просто нужно вывести наружу по отношению к электромотору. Наиболее простая ситуация, когда в электродвигателе через систему 220в все обмотки уже имеют подключения по схеме треугольник. В таком случае вам достаточно просто подсоединить токоподводящий провод и пусковой конденсатор к клеммам мотора.

Схема звезда

Также простой является ситуация, когда в электродвигателе обмотки были соединены звездой, но ее можно переподключить в треугольник. Для замены типа подключения следует просто поменять перемычки. Более сложной считается ситуация, когда в распределительную коробку выводится 6 проводов без какой-то конкретики. Чтобы решить эту проблему, придется найти соответствующую документацию для запуска и подключения системы.

Для подключения по схеме звезда необходимо:

• найти начало и конец обмоток;
• определить пару проводов, которые относятся к одной обмотке.

Подключение по схеме треугольник

Наиболее удачной для бытовых электродвигателей является схема однофазного подключения трехфазных моторов треугольник. Этот способ позволяет добиться наибольшей мощности на выходе. Мощность системы в данном случае может достигать 70% от начальной. При этом два контакта в распределительной коробке присоединяются сразу к двум однофазным проводам сети 220в. Что касается третьего провода, то для его подключения используют пусковой и рабочий элемент Ср. Его подсоединяют к одному из двух контактов или сетевым проводам.

Таким образом, конденсаторы являются необходимыми элементами для запуска электродвигателей. Они обеспечивают нормальную работу электромоторов при подключении различными схемами. Наиболее оптимальными и эффективными являются электролитные конденсаторы.

Металлобумажные и пленочные конденсаторы

Величина 220 В напряжения сети переменного тока, используемая для технических характеристик двигателей, соответствует действующему значению. Но при нем амплитудное значение напряжения составит 310 В. Именно до этого уровня будет заряжаться конденсатор электродвигателя. Поэтому номинальное напряжение пускового и рабочего конденсатора выбирается с запасом и составляет не менее 350 вольт. Наиболее надежными разновидностями их являются металлобумажные и металлопленочные конденсаторы.

Но их размеры велики, а емкости одного конденсатора недостаточно для большинства промышленных движков. Например, для движка мощностью 1 кВт только рабочая емкость получается равной 109,1 мкФ. Следовательно, пусковая емкость получится более чем в 2 раза больше. Чтобы выбрать конденсатор нужной емкости, например, для движка 3 кВт при наличии уже выбранного экземпляра для мощности 1 киловатт, его можно взять за основу. В этом случае один конденсатор заменяется тремя, подключенными параллельно.

Для работы движка нет разницы, какие конденсаторы — один или три — задействованы при включении. Но выбирать лучше три. Этот вариант отличается экономичностью, несмотря на большее число соединений. Перенапряжение повредит только один из трех. И его замена обойдется дешевле. Один большой конденсатор при замене будет отличаться существенно более высокой ценой.

Далее показаны изображения и размеры конденсаторов металлобумажной и металлопленочной структуры и размеры их для того, чтобы можно было оценить габариты конденсаторной батареи на их основе.

Если нужен оптимальный по размеру экземпляр, его подбирают в таблице по приведенным данным.

Способы присоединения

Первый конденсатор в самом распространённом случае подключается в разрыв одной из обмоток асинхронного электродвигателя, которая также часто называется «вспомогательной». Другая присоединяется напрямую к электрической сети, а третья остаётся незадействованной. Тип этой схемы носит название «звезда». Есть также подключение в «треугольник». Оно различается и по способу соединения, и по сложности.

Второй ёмкостный элемент, в отличие от рабочего, присоединяется параллельно последнему через кнопку или центробежный выключатель. В первом случае управление осуществляется человеком, а во втором — самим приводом. Оба этих коммутатора кратковременно замыкают эту цепь на момент запуска электрического мотора, а после того, как он выйдет на рабочий режим — размыкают.

Специфика схем с конденсаторами

Когда подбирают типы включения электромашин при помощи пусковых и рабочих двухполюсников к сети 220 вольт, то выделяют следующие:

• включение в «треугольник»;
• подсоединение в «звезду».

К сведению. Какие отличия между пусковыми и рабочими двухполюсниками? «Пусковыми» называются элементы, применяемые только для запуска, а «рабочими» – используемые в работе постоянно.

Схемы подсоединения к линии 380 В

В применении емкостных элементов, при подключении 3-х фазного мотора к сети 380 вольт, нет необходимости.

Схемы включения в однофазную сеть

При монтаже однофазного мотора в однофазную линию его запуск осуществляют, используя дополнительную обмотку. Такой двигатель имеет три вывода:

• от рабочей катушки;
• от дополнительной;
• общий вывод для обеих обмоток.

Когда отсутствует маркировка, катушки «прозваниваются» тестером для определения правильности подсоединения.

Тип сборки «Треугольник»

Для присоединения асинхронной трёхфазной машины в однофазную линию возможно применение соединения «треугольник». Пусковая емкость включается согласно схеме.

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.