Конденсаторы для запуска электродвигателя

Какие конденсаторы нужны для запуска электродвигателя?

Очень часто для подключения асинхронного трехфазного двигателя в бытовую электросеть используются конденсаторы для запуска электродвигателя. Для них рабочим является напряжение 380 В, которое применяется во всех сферах производства. Но рабочее напряжение бытовой сети у нас 220 В. И для того чтобы подключить промышленный трехфазный двигатель к обычной потребительской сети, используются фазосдвигающие элементы:

• пусковой конденсатор;
• рабочий конденсатор.

Пусковой конденсатор

Схемы подключения при рабочем напряжении в 380 В

Выпускаемые промышленностью асинхронные трехфазные двигатели возможно подключить двумя основными способами:

• соединение «звездой»;
• соединение «треугольником».

Электродвигатели конструктивно выполняются из подвижного ротора и корпуса, в который вставлен находящийся неподвижно статор (может быть собран непосредственно в корпусе или вставляться туда). Статор имеет в своем составе 3 равнозначные обмотки, специальным образом намотанные и расположенные на нем. При соединении «звездой» концы всех трех обмоток двигателя соединяются вместе, а к их началам подаются три фазы. При соединении обмоток «треугольником» конец одной соединяется с началом следующей.

Соединение треугольник и звезда

Принцип работы двигателя

При работе электродвигателя, подключенного к трехфазной сети 380 В, в каждую из его обмоток последовательно подается напряжение и по каждой из них протекает ток, создающий переменное магнитное поле, которое воздействует на ротор, закрепленный подвижно на подшипниках, который заставляет его вращаться. Для запуска при таком варианте работы никаких дополнительных элементов не нужно.

Если один из трехфазных асинхронных электродвигателей подключить к однофазной сети 220 В, то вращающий момент не возникнет и двигатель не запустится. Для запуска от однофазной сети трехфазных устройств, придумано множество различных вариантов. Одним из самых простых и распространенных среди них является применение фазового сдвига. Для этого используются различные фазосдвигающие конденсаторы для электродвигателей, через которые подключается контакт третьей фазы.

Кроме этого, обязательно наличие еще одного элемента. Это пусковой конденсатор. Он предназначен для запуска самого двигателя и должен работать только в момент запуска порядка 2-3 секунд. Если его оставить включенным на длительное время, то обмотки двигателя быстро перегреются и он выйдет из строя. Чтобы это реализовать, можно использовать специальный выключатель, у которого есть две пары включаемых контактов. При нажатой кнопке одна пара фиксируется до последующего нажатия кнопки «Стоп», а вторая будет замкнута только тогда, когда нажимается кнопка «Пуск». Это предотвращает выход электродвигателя из строя.

Схемы подключения для рабочего напряжения в 220 В

Из-за того, что существует два основных варианта подключения обмоток электродвигателей, схем подвода бытовой сети будет тоже две. Обозначения:

• «П» — выключатель, осуществляющий пуск;
• «Р» — специальный переключатель, предназначенный для реверса двигателя;
• «Сп» и Ср» — пусковой и рабочий конденсаторы соответственно.

При подключении к сети 220 В у трехфазных электродвигателей появляется возможность менять направление вращения на противоположное. Это можно осуществлять при помощи тумблера «Р».

Схема подвода бытовой сети

Внимание! Менять направление вращения можно лишь при отключении питающего напряжения и полной остановке электродвигателя, чтобы не сломать его.

«Сп» и «Ср» (рабочие и пусковые конденсаторы) можно рассчитать по специальной формуле: Ср=2800*I/U, где I — потребляемый ток, U — номинальное напряжение электродвигателя. После вычисления Ср можно подобрать и Сп. Емкость конденсаторов пусковых должна быть больше минимум в два раза, чем у Ср. Для удобства и упрощения выбора можно принять за основу следующие значения:

• М = 0,4 кВт Ср = 40 мкФ, Сп = 80 мкФ;
• М = 0,8 кВт Ср = 80 мкФ, Сп = 160 мкФ;
• М = 1,1 кВт Ср = 100 мкФ, Сп = 200 мкФ;
• М = 1,5 кВт Ср = 150 мкФ, Сп = 250 мкФ;
• М = 2,2 кВт Ср =230 мкФ, Сп = 300 мкФ.

Где М — номинальная мощность используемых электродвигателей, Ср и Сп — рабочие и пусковые конденсаторы.

Некоторые особенности и советы при работе от бытовой сети в 220 В

При использовании асинхронных электродвигателей, рассчитанных для рабочего напряжения 380 В в бытовой сфере, подключив их к сети 220 В, вы теряете около 50% номинальной мощности двигателей, но при этом скорость вращения ротора остается неизменной. Помните об этом, выбирая необходимую для работы мощность. Уменьшить потери мощности можно, применив соединение обмоток «треугольником», при нем КПД электродвигателя останется где-то на уровне 70%, что будет ощутимо выше, чем при соединении обмоток «звездой». Поэтому если технически осуществимо в распределительной коробке самого электродвигателя поменять соединение «звезда» на соединение «треугольник», то сделайте это. Ведь приобретение «дополнительных» 20% мощности будет хорошим шагом и помощью в работе.

При выборе конденсаторов пусковых и рабочих имейте в виду, что их номинальное напряжение должно быть минимум в 1,5 раза больше, чем напряжение в сети. То есть для сети в 220 В желательно для запуска и стабильной работы использовать емкости, рассчитанные на напряжение 400 — 500 В.

Двигатели с рабочим напряжением 220/127 В можно подключать только «звездой». При использовании другого соединения вы при пуске его просто сожжете, и останется только сдать все в утиль.

Если вы не можете подобрать конденсатор, использующийся для пуска и при работе, то можно взять их несколько и соединить параллельно. Общая емкость в этом случае подсчитывается следующим образом: Собщ = С1+С2+….+Ск, где к — необходимое их количество.

Иногда, особенно при значительной нагрузке, он сильно перегревается. В этом случае степень нагрева можно попытаться уменьшить, меняя емкость Ср (рабочего конденсатора). Ее постепенно снижают, проверяя при этом нагрев двигателя. И наоборот, если рабочая емкость недостаточна, то выходная мощность, выдаваемая устройством, будет маленькой. В этом случае можно попробовать увеличить емкость конденсатора.

Для более быстрого и легкого пуска устройства, если существует такая возможность, отключайте от него нагрузку. Это касается именно тех двигателей, которые были переделаны с сети 380 В на сеть 220 В.

Заключение по теме

Если вы хотите использовать для своих нужд промышленный трехфазный электродвигатель, то к нему нужно собрать дополнительную схему подключения, учитывая все необходимые для этого условия. И обязательно помните, что это электрическое оборудование и необходимо соблюдать все нормы и правила безопасности при работе с ним.

Схема подключения электродвигателя на 220В через конденсатор

Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220В – схемы и рекомендации

Трехфазный асинхронный двигатель – подключение на 220 вольт

Как подобрать конденсаторы для запуска электродвигателя

Функция стабилизаторов сводится к тому, что они выполняют роль емкостных наполнителей энергии для выпрямителей фильтров стабилизаторов. Также они могут производить передачу сигнала между усилителями. Для запуска и работы в течение продолжительного количества времени, в системе переменного тока для асинхронных двигателей тоже используют конденсаторы. Время работы такой системы можно варьировать с помощью емкости выбранного конденсатора.

Первым и единственно главным параметром вышеупомянутого инструмента является емкость. Она зависит от площади активного подключения, который изолирован слоем диэлектрика. Этот слой практически невиден человеческому глазу, небольшое количество атомных слоев формируют ширину пленки.

Электролит используют в том случае, если нужно восстановить слой оксидной пленки. Для правильной работы аппарата нужно чтоб система была подключена к сети с переменным током в 220 В и имела четко выраженную полярность.

То есть конденсатор создан для того, чтоб накапливать, хранить и передавать определенное количество энергии. Так зачем они нужны, если можно подключить источник питания напрямую к двигателю. Все тут не так просто. Если подключить двигатель непосредственно к источнику питания, то в лучшем случае он не будет работать, в худшем сгорит.

Для того чтоб трехфазный мотор работал в однофазной цепи нужен аппарат, который сможет сдвинуть фазу на 90° на рабочем (третьем) выводе. Также конденсатор играет роль, такой себе катушки индуктивности, за счет того что через него проходит переменный ток — его скачки нивелируются за чет того что, перед работой, в конденсаторе отрицательные и положительные заряды равномерно накапливаются на пластинах, а потом передаются принимающему устройству.

Всего существует 3 основных вида конденсаторов:

Описание разновидностей конденсаторов и расчет удельной емкости

Схема подключения пусковых конденсаторов

Для электродвигателей с низкой частотой идеальным вариантом будет электролитический конденсатор, он обладает максимальной возможной емкостью, может достигать значения в 100000 мкФ. При этом напряжение может колебаться от стандартных 220 В до 600 В. Электродвигатели, в этом случае, могут использоваться в тандеме с фильтром источника энергии. Но при этом при подключении необходимо строго соблюдать полярность. Оксидная пленка, являющаяся очень тонкой, выступает в роли электродов. Зачастую электрики их называют оксидными.

Подбирая лучший вариант нужно учитывать несколько факторов. Если подключение происходит через однофазную сеть с напряжением в 220 В, то для пуска нужно использовать фазосдвигающий механизм. Притом их должно быть два, не только для самого конденсатора, но и для двигателя. Формулы, по которым вычисляется удельная емкость конденсатора, зависит от типа подключения к системе, их всего два: треугольник и звезда.

I₁ – номинальный ток фазы двигателя, А (Амперы, чаще всего указывается на упаковке двигателя);

U_сети – напряжение в сети (самые стандартные варианты 220 и 380 В). Есть и большее напряжение, но для них нужны совершенно другие типы соединения и более мощные двигатели.

где Сп — Пусковая емкость, Ср – рабочая емкость, Со – отключаемая емкость.

Чтоб не напрягаться с расчетами умные люди вывели средние, оптимальные значения, зная оптимальную мощность электродвигателей, которая обозначается – М. Важным правилом является то, что пусковая емкость должна быть больше рабочей.

При мощности От 0,4 до 0,8 кВт: рабочая емкость — 40 мкФ, пусковая мощность – 80 мкФ, От 0,8 до 1,1 кВт: 80 мкФ и 160, мкФ, соответственно. От 1,1 до 1,5 кВт: Ср – 100 мкФ, Сп – 200 мкФ. От 1,5- 2,2 кВт: Ср – 150 мкФ, Сп 250 мкФ; При 2,2 кВт рабочая мощность должна быть не меньше 230 мкФ, а пусковая – 300 мкФ.

При подключении двигателя, рассчитанного на работу при 380 В, в сеть переменного тока с напряжением 220 В, происходит потеря половины номинальной мощности, хотя это никак не влияет, но скорость вращения ротора. При расчете мощности это является важным фактором, уменьшить эти потери можно при схеме подключения «треугольник», КПД двигателя в этом случае будет равно 70%.

Полярные конденсаторы лучше не использовать в системе подключенных к сети переменного тока, в этом случае разрушается слой диэлектрика и происходит нагрев аппарата и, как следствие, замыканию накоротко

Схема подключения «Треугольник»

Само подключение является относительно легким, происходит присоединения токопроводящего провода к пусковому конденсатору и к клеммам двигателя (или мотора). То есть если более упрощенно взять есть мотор в нем находятся три токопроводящие клеммы. 1 – ноль, 2 — рабочая, 3 –фаза.

Провод питания заголяется и в нем есть два основных провода в синей и коричневой обмотке, коричневая присоединяется к 1 клемме, ней же присоединяется и один из проводов конденсатора, ко второй рабочей клемме происходит присоединение второго провода конденсатора, ну а к фазе подключается синий провод питания.

Если мощность двигателя является маленькой, до полтора кВт, о в принципе можно использовать только один конденсатор. Но при работе с нагрузками и с большими мощностями обязательное использование двух конденсаторов, они между собой последовательно соединены, но между ними установлен пусковой механизм, в народе называемый «тепловой», который отключает конденсатор при достижении необходимого объёма.

Небольшое напоминание, что конденсатор с меньшей мощностью, пусковой, будет включаться на небольшой промежуток времени для увеличения пускового момента. Кстати модно использовать механический выключатель, который пользователь сам будет включать на заданное время.

Нужно понять — сама обмотка двигателя уже имеет подключение по схеме «звезда», но электрики ее с помощью проводов превращают в «треугольник». Тут главное распределить провода, которые входят в распределительную коробку.

Схема подключения «Треугольник» и «Звезда»

Схема подключения «Звезда»

А вот если двигатель имеет 6 выходов – клемм для подключения, то его нужно раскрутить и посмотреть какие клеммы между собой взаимосвязаны. После этого она пере подключается все в тот же треугольник.

Для этого меняются перемычки, допустим на двигателе имеется 2 ряда клемм по 3 штуки, их номеруют слева направо (123,456), с помощью проводов последовательно соединяются 1 с 4, 2 с 5, 3 с 6, нужно в первую очередь найти нормативные документы и посмотреть на каком именно реле происходит пуск и окончание обмотки.

В этом случае условные 456 станут: нулем, рабочей и фазой – соответственно. К ним подключается конденсатор, как и в предыдущей схеме.

Когда конденсаторы подключены остается только опробовать собранную схему, главное не запутаться в последовательности соединения проводов.

Блиц-советы

При подключении к сети в 660 В некоторые используют метод комбинированного запуска

Самой важное при «звездном» подключении определить путь обмотки, потому что если не угадали хоть одну пару обмоток и, допустим начало-конец, начало-конец, конец-начало, то работа будет плохой и это будет сразу же видно, есть также возможность спалить двигатель в этом случае.

Конденсаторы для запуска электродвигателей

На сегодняшний день электродвигатели являются основной составляющей любого производственного процесса. Запуск электродвигателя необходим в любом хозяйстве или в быту. Как правило, он используется для питания кондиционеров, вентиляторов, отопительных насосов и так далее. Именно поэтому каждый человек, связанный с электроникой должен хорошо знать схему подключения этого оборудования к сети 220в.

Устройство и предназначение конденсаторов

Для любых электродвигателей важными деталями являются не только радиотехнические, электронные детали и транзисторы, но и конденсаторы. При этом каждая схема запуска предусматривает определенное количество этих элементов. В то же время, полностью исключить их нельзя ни в одной схеме подключения.

Функциональные возможности

Конденсаторы выполняют самые различные функции. В первую очередь, они являются емкостями в фильтрах стабилизаторов и выпрямителей. Кроме того, конденсаторы обеспечивают передачу сигнала между каскадами усилителя. На основе этих деталей создаются фильтры подключения на высоких и низких частотах, а также устанавливаются временные интервалы и выбирается колебательная частота для различных электродвигателей.

Конденсатор для асинхронных электродвигателей предназначается для запуска и долговременной работы в системах переменного тока. В то же время, пусковой вариант может использоваться для относительно недлительного срока работы. Такое преимущество элементов для асинхронных электродвигателей обеспечивается тем, что они изготавливаются их полипропиленовой пленки.

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

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.

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.

Источники: http://onlineelektrik.ru/eoborudovanie/kondensatori/kakie-kondensatory-nuzhny-dlya-zapuska-elektrodvigatelya.html, http://housetronic.ru/electro/kondensatory-dlya-elektrodvigatelya.html, http://ekowheel.com/blog/elektrodvigatel/kondensatoryi-dlya-zapuska-elektrodvigatelya