Как выбрать конденсатор для однофазного или трехфазного двигателя - SPEMO Electric Motor Ltd - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Когда вы задаетесь вопросом, как выбрать конденсатор для трехфазного электродвигателя, необходимо учитывать несколько параметров.

Содержание

Как выбрать конденсатор для электродвигателя

Что нужно делать, если вы хотите подключить двигатель к другому источнику напряжения (например, трехфазный двигатель к однофазной сети)? Это касается двигателя, который необходимо подключить к какому-либо оборудованию (дрель, поломоечная машина и т.д.). В этом случае используются конденсаторы, но они могут быть разных типов. Поэтому необходимо знать, какая емкость конденсатора нужна для электродвигателя и как правильно ее рассчитать.

Небольшое напоминание о том, что конденсатор с меньшей емкостью, пусковой конденсатор, будет включен на короткий промежуток времени для увеличения пускового момента. Кстати, модно использовать механический выключатель, который пользователь сам включает на определенное время.

Что такое конденсатор

Конденсатор – это устройство для хранения электрического заряда. Он состоит из пары проводящих пластин, расположенных близко друг к другу и разделенных слоем изоляционного материала.

Обычно используются следующие типы аккумуляторов электрического заряда:

Полярный. Они работают в цепях постоянного напряжения и подключаются в соответствии с указанной на них полярностью.
Неполярный. Они работают в цепях переменного напряжения и могут быть подключены любым способом.
Электролитический. Пластины – это тонкие слои оксида на листе пленки.

Электролитический лучше всего подходит в качестве конденсатора для запуска электродвигателя.

Во избежание неприятных ситуаций рекомендуется проверить работу конденсатора мультиметром перед подключением его к двигателю. В процессе выполнения необходимых соединений с электродвигателем пользователь может создать полностью функциональную схему.

Если для трехфазного двигателя требуется конденсатор

Необходимо правильно рассчитать емкость конденсатора двигателя, для чего можно использовать сложную формулу или упрощенный метод. Это делается путем определения мощности двигателя, на каждые 100 Вт вам потребуется около 7-8 мкФ емкости конденсатора.

Однако при расчете необходимо учитывать уровень влияния напряжения на часть обмотки статора. Этот показатель не должен превышать номинальный уровень.

Если запуск двигателя возможен только при максимальной нагрузке, необходимо добавить пусковой конденсатор. Он недолговечен, так как используется в течение примерно 3 секунд, прежде чем ротор достигнет максимальной скорости.

Обратите внимание, что он требует в 1,5 раза большей мощности и примерно в 2,5-3 раза большей емкости, чем сетевой вариант конденсатора.

Для справки. Емкость, равная 1 Ф, является большой величиной, поэтому на практике ее измеряют: в микрофарадах (мкФ), пикофарадах (пФ), нанофарадах (нФ).

Особенности конденсаторных цепей

При выборе типов подключения электрических машин с пусковыми и рабочими биполярными конденсаторами к сети 220 В различают следующие типы:

дельта-соединение;
Звездная связь.

Для информации. В чем разница между пусковым и биполярным режимами работы? Термин “запуск” относится к компонентам, используемым только для запуска, а термин “работа” относится к компонентам, используемым в непрерывной работе.

Схемы подключения для линий 380 В

При подключении 3-фазного двигателя к сети 380 В нет необходимости в емкостных компонентах.

Схемы подключения для однофазных линий

Когда однофазный двигатель устанавливается на однофазную линию, он работает с дополнительной обмоткой. Такой двигатель имеет три провода:

от рабочей катушки; – от вспомогательной катушки
от вспомогательной катушки;
общий провод для обеих обмоток.

При отсутствии маркировки катушки “соединяются” с помощью тестера для определения правильности соединения.

Треугольный тип сборки

Для подключения трехфазной индукционной машины к однофазной линии можно использовать соединение треугольником. Пусковой конденсатор должен быть подключен в соответствии со схемой.

Тип соединения звезда

Тот же принцип создания пусковой цепи для 3-фазного двигателя с обмотками, соединенными звездой. Если есть возможность выполнить это соединение обмоток самостоятельно, то оно выполняется на клеммной колодке.

Схема подключения пусковых конденсаторов

Описание типов конденсаторов и расчет удельной емкости

Схема подключения пусковых конденсаторов

При выборе лучшего конденсатора необходимо учитывать несколько факторов. Если подключение осуществляется через однофазную сеть 220 В, для запуска следует использовать механизм переключения фаз. Более того, их должно быть два, не только для самого конденсатора, но и для двигателя. Формула для расчета удельной емкости конденсатора зависит от типа подключения к системе, всего их два: треугольник и звезда.

I₁ – номинальный фазный ток двигателя, A (амперы, обычно указываются на упаковке двигателя);

U_сеть – напряжение сети (наиболее стандартные варианты – 220 и 380 В). Существуют и более высокие напряжения, но они требуют совершенно других типов соединений и более мощных двигателей.

Где Cp – пусковая мощность, Cp – рабочая мощность, Co – отключающая мощность.

Чтобы не утруждать себя расчетами, умные люди вывели средние оптимальные значения, зная оптимальную мощность двигателя, которая обозначается М. Важное эмпирическое правило заключается в том, что пусковая мощность должна быть больше рабочей мощности.

Для 0,4 – 0,8 кВт: рабочая емкость – 40 мкФ, пусковая емкость – 80 мкФ, 0,8 – 1,1 кВт: 80 мкФ и 160 мкФ соответственно. 1,1 – 1,5 кВт: 100 мкФ, 200 мкФ. 1,5 – 2,2 кВт: Sr – 150 мкФ, Cp 250 мкФ; При мощности 2,2 кВт рабочая мощность должна быть не менее 230 мкФ, а пусковая мощность – 300 мкФ.

Если двигатель, рассчитанный на работу при напряжении 380 В, подключить к сети переменного тока 220 В, то будет потеряна половина номинальной мощности, хотя это не повлияет на скорость вращения ротора. При расчете мощности это важный фактор, и можно уменьшить эти потери, используя соединение треугольником, в этом случае КПД двигателя составит 70%.

Полярные конденсаторы не должны использоваться в системе, подключенной к сети переменного тока, так как они разрушают диэлектрический слой и вызывают нагрев устройства и короткие замыкания.

Когда асинхронный двигатель подключен к однофазной сети 220/230 В, необходимо обеспечить сдвиг фаз на обмотке статора для имитации вращающегося магнитного поля (ВМП), которое заставляет вращаться вал ротора двигателя при подключении к “родной” трехфазной сети переменного тока. Знакомая многим, кто знаком с электротехникой, способность конденсатора давать электрическому току “преимущество” π/2=90° над напряжением служит ему хорошую службу, поскольку он создает крутящий момент, необходимый для вращения ротора в уже “неродных” сетях.

Калькулятор для расчета рабочей и начальной емкости конденсаторов

Когда асинхронный двигатель подключен к однофазной сети 220/230 В, необходимо обеспечить сдвиг фаз в обмотках статора для имитации вращающегося магнитного поля (ВМП), которое заставляет вращаться вал ротора двигателя при подключении к “родной” трехфазной сети переменного тока. Знакомая многим, кто знаком с электротехникой, способность конденсатора давать электрическому току “преимущество” π/2=90° над напряжением служит ему хорошую службу, поскольку он создает крутящий момент, необходимый для вращения ротора в уже “неродных” сетях.

Калькулятор расчета рабочих и пусковых конденсаторов

Но конденсатор для этой цели должен быть выбран, причем с большой точностью. Поэтому читатели нашего портала бесплатно получают калькулятор для расчета емкости рабочих и пусковых конденсаторов. За калькулятором последуют необходимые пояснения по всем его пунктам.

Калькулятор для расчета рабочей и начальной емкости конденсаторов

Для расчетов были использованы следующие соотношения:

Метод соединения обмоток и электрическая схема для пусковых конденсаторов	Формула
Звездное соединение	Емкость сервисного конденсатора Cp
	Cp=2800I/U; I=P/(√3Uηcosϕ); Cp=2800P/(/(√3U²ηcosϕ).
Дельта-соединение	Рабочая емкость конденсатора Cp
	Cр=4800P/(/(√3U²ηcosϕ).
Емкость пускового конденсатора при любом способе подключения составляет Cp=2,5*Cp.
Объяснение обозначений в формулах: Cp – емкость рабочего конденсатора в микрофарадах; Cp – емкость пускового конденсатора в мкФ; I – ток в амперах (А); U – напряжение сети в вольтах (В); η – КПД двигателя, выраженный в процентах, деленных на 100; cosϕ – коэффициент мощности.

Данные, полученные с помощью калькулятора, можно использовать для выбора конденсаторов, но маловероятно, что они будут иметь тот же номинал, что и рассчитанный. Только в редких случаях может произойти совпадение. Правила отбора следующие:

Если в требуемой серии конденсаторов существует “точное попадание” в номинал емкости, то можно выбрать один из них.
Если “попадания” нет, то выберите емкость, которая находится ниже в номинальном диапазоне. Более высокие номиналы не рекомендуются, особенно для рабочих конденсаторов, так как это может привести к неоправданному увеличению рабочих токов и перегреву обмоток, что может привести к межобмоточному короткому замыканию.
По напряжению конденсаторы должны быть не менее чем в 1,5 раза выше напряжения сети, так как во время запуска напряжение на клеммах конденсатора всегда выше. Для однофазного напряжения 220 В рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 360 В, но опытные электрики всегда советуют использовать 400 или 450 В, поскольку резерв, как известно, “карман не тянет”.

Ниже приведена таблица с номиналами конденсаторов для запуска и работы. Примерами конденсаторов являются серии CBB60 и CBB65. Это полипропиленовые пленочные конденсаторы, которые чаще всего используются в цепях асинхронных двигателей. Серия CBB65 отличается от серии CBB60 тем, что она помещена в металлический корпус.

Неполярные электролитические конденсаторы CD60 используются в качестве пусковых конденсаторов. Их не рекомендуется использовать в качестве рабочих конденсаторов, поскольку длительное время работы делает их менее долговечными. В принципе, для запуска подходят как CBB60, так и CBB65, которые имеют такую же емкость, но больший размер, чем CD60. В таблице мы приводим только примеры конденсаторов, рекомендуемых для использования в электрических схемах двигателей.

Полипропиленовые пленочные конденсаторы CBB60 (российский аналог К78-17) и CBB65	CD60 Неполярные электролитические конденсаторы
Изображение
Номинальное рабочее напряжение, В	400; 450; 630 В	220-275; 300; 450 В
Емкость, 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 мкФ	5.0; 10; 15; 20; 25; 50; 75; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 1000; 1200; 1500 мкФ

Для “создания” необходимой емкости можно использовать два или более конденсаторов, но результирующая емкость будет разной, если они соединены по-разному. При параллельном соединении они суммируются, а при последовательном соединении емкость будет меньше каждого конденсатора. Тем не менее, иногда комбинация используется таким образом, что при соединении двух конденсаторов с меньшим рабочим напряжением получается конденсатор с рабочим напряжением, равным сумме двух соединенных конденсаторов. Например, при последовательном соединении двух конденсаторов емкостью 150 мкФ и напряжением 250 В получается емкость 75 мкФ, а рабочее напряжение составляет 500 В.

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Для расчета емкости двух последовательно соединенных конденсаторов читателям предлагается простой калькулятор, в котором нужно просто выбрать два конденсатора из ряда существующих номиналов.

Калькулятор для расчета результирующей емкости двух последовательно соединенных конденсаторов

Можно ли подключить трехфазный асинхронный двигатель к сети 220 В?

Эта операция должна выполняться только опытным электриком. Однако вы можете подключить двигатель и самостоятельно. Статья нашего портала доказывает это: “Как подключить трехфазный двигатель к сети 220 В”.

Читайте далее: