Трехфазные электродвигатели асинхронного типа очень распространены на сегодняшний день, поэтому у многих людей возникает необходимость их подключения к различному оборудованию при проведении работ в гараже или на дачном участке.
Этот процесс может сопровождаться проблемами, поскольку многие источники питания рассчитаны на однофазное напряжение. Решить этот вопрос можно при задействовании специальных схем, которые подразумевают наличие рабочего и пускового .
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:
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.
Подключение пускового конденсатора к электродвигателю
При реализации подобных схем на практике и подключении пусковых устройств необходимо будет проделать следующие действия:
- Первоначально проверить пусковой конденсатор при помощи , чтобы убедиться в его работоспособности.
- Выбрать наиболее подходящую схему подключени я, здесь владельцу оборудования предоставляется полная свобода. Обмоточные и конденсаторные выводы у большинства двигателей находятся в .
- В некоторых ситуациях возникает необходимость в доработке имеющейся схемы , при этом необходимо самостоятельно провести перерасчет основных показателей по уже рассмотренным схемам.
Модели
Многие модели подобных устройств отличаются не показателем емкости, а типом конструкции. Ниже приведены примеры некоторых приспособлений, которые подходят для подключения электродвигателей:
Является полипропиленовым устройством, которое оснащено металлизированным покрытием. Это наиболее современный и оптимальный вариант, его стоимость составляет около 300 рублей.
HTC пленочного типа обладают такой же емкостью, что и СВВ-60, но стоят они обычно не дороже 200 рублей.
Э92 представляет собой аналог российского производства с идентичным показателем емкости, при этом такое устройство является бюджетным вариантом, приобрести который можно по цене 100-150 рублей.
- Первоначально необходимо убедиться в целесообразности включения в схему пускового устройства , поскольку в некоторых ситуациях можно обойтись и без него.
- При отсутствии уверенности в собственных силах при реализации выбранной схемы подключении лучше обратиться за помощью к профессионалам.
- В зависимости от обстоятельств и особенностей ситуации можно реализовать как последовательную, так и параллельную схему подключения.
В технике нередко используются двигатели асинхронного типа. Такие агрегаты отличаются простотой, хорошими характеристиками, малым уровнем шума, легкостью эксплуатации. Для того, чтобы асинхронный двигатель вращался, необходимо наличие вращающегося магнитного поля.
Такое поле легко создается при наличии трехфазной сети. В этом случае в статоре двигателя достаточно расположить три обмотки, размещенные под углом 120 градусов друг от друга и подключить к ним соответствующее напряжение. И круговое вращающееся поле начнет вращать статор.
Однако бытовые приборы обычно используются в домах, в которых чаще всего имеется только однофазная электрическая сеть. В этом случае обычно применяются однофазные двигатели асинхронного типа.
Если на статоре двигателя поместить одну обмотку, то при протекании переменного синусоидального тока в ней образуется пульсирующее магнитное поле. Но это поле не сможет заставить ротор вращаться. Чтобы запустить двигатель надо:
- на статоре разместить дополнительную обмотку под углом около 90° относительно рабочей обмотки;
- последовательно с дополнительной обмоткой включить фазосдвигающий элемент, например, конденсатор.
В этом случае в двигателе возникнет круговое магнитное поле, а в короткозамкнутом роторе возникнут токи.
Взаимодействие токов и поля статора приведет к вращению ротора. Стоит напомнить, что для регулировки пусковых токов — контроль и ограничение их величины — используют .
Варианты схем включения — какой метод выбрать?
В зависимости от способа подключения конденсатора к двигателю различают такие схемы с:
- пусковым,
- рабочим,
- пусковым и рабочим конденсаторами.
Наиболее распространенной методом является схема с пусковым конденсатором .
В этом случае конденсатор и пусковая обмотка включаются только на момент старта двигателя. Это связано со свойством продолжения агрегатом своего вращения даже после отключения дополнительной обмотки. Для такого включения чаще всего используется кнопка или .
Поскольку пуск однофазного двигателя с конденсатором происходит довольно быстро, то дополнительная обмотка работает небольшое время. Это позволяет для экономии выполнять ее из провода с меньшим сечением, нежели основная обмотка. Для предупреждения перегрева дополнительной обмотки в схему часто добавляют центробежный выключатель или термореле. Эти устройства отключают её при наборе двигателем определенной скорости или при сильном нагреве.
Схема с пусковым конденсатором имеет хорошие пусковые характеристики двигателя. Но рабочие характеристики при таком включении ухудшаются.
Это связано с , когда вращающееся поле является не круговым, а эллиптическим. В результате этого искажения поля возрастают потери и падает КПД.
Более хорошие рабочие характеристики можно получить при использовании схемы с рабочим конденсатором .
В этой схеме конденсатор после запуска двигателя не отключается. Правильным подбором конденсатора для однофазного двигателя можно компенсировать искажение поля и повысить КПД агрегата. Но для такой схемы ухудшаются пусковые характеристики.
Необходимо также учитывать, что выбор величины емкости конденсатора для однофазного двигателя производится под определенный ток нагрузки.
При изменении тока относительно расчетного значения поле будет переходить от круговой к эллиптической форме и характеристики агрегата ухудшатся. В принципе, для обеспечения хороших характеристик необходимо при изменении нагрузки двигателя менять величину емкости конденсатора. Но это может слишком усложнить схему включения.
Компромиссным решением является выбор схемы с пусковым и рабочим конденсаторами
. Для такой схемы рабочие и пусковые характеристики будут средними по сравнению с рассмотренными ранее схемами.
В общем, если при подключении однофазного двигателя через конденсатор требуется большой пусковой момент, то выбирается схема с пусковым элементом, а при отсутствии такой необходимости – с рабочим.
Подключение конденсаторов для запуска однофазных электродвигателей
Перед подключением к двигателю можно на работоспособность.
При выборе схемы у пользователя всегда есть возможность выбрать именно ту схему, которая ему подходит. Обычно все выводы обмоток и выводы конденсаторов выведены в клеммную коробку двигателя.
Чтобы установить , необходимо кроме обладания определенными знаниями оценить все плюсы и минусы данного вида энергоснабжения помещений.
Наличие трехжильной проводки в частном доме предполагает использование , которую можно сделать своими руками. Как заменить электропроводку в квартире по типовым схемам, можно узнать .
При необходимости модернизировать схему или самостоятельно сделать расчет конденсатора для однофазного двигателя можно, исходя из того, что на каждый киловатт мощности агрегата требуется емкость в 0,7 — 0,8 мкФ для рабочего типа и в два с половиной раза большая емкость для пускового.
При выборе конденсатора необходимо учитывать, что пусковой должен иметь рабочее напряжение не меньше 400 В.
Это связано с тем, что при пуске и остановке двигателя в электрической цепи из-за наличия ЭДС самоиндукции возникает всплеск напряжения, достигающий 300-600 В.
Выводы :
- Однофазный асинхронный двигатель широко используется в бытовых приборах.
- Для запуска такого агрегата необходима дополнительная (пусковая) обмотка и фазосдвигающий элемент — конденсатор.
- Существуют различные схемы подключения однофазного электродвигателя через конденсатор.
- Если надо иметь больший пусковой момент, то используется схема с пусковым конденсатором, при необходимости получения хороших рабочих характеристик двигателя используется схема с рабочим конденсатором.
Подробное видео о том, как подключить однофазный двигатель через конденсатор
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.
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
Пусковой и рабочий конденсаторы служат для запуска и работы элетродвигателей работающих в однофазной сети 220 В.
Поэтому их ещё называют фазосдвигающими.
Место установки - между линией питания и пусковой обмоткой электродвигателя.
Условное обозначение конденсаторов на схемах
Графическое обозначение на схеме показано на рисунке, буквенное обозначение-С и порядковый номер по схеме.
Основные параметры конденсаторов
Ёмкость конденсатора -характеризует энергию,которую способен накопить конденсатор,а также ток который он способен пропустить через себя. Измеряется в Фарадах с множительной приставкой (нано, микро и т.д.).
Самые используемые номиналы для рабочих и пусковых конденсаторов от 1 мкФ (μF) до 100 мкФ (μF).
Номинальное напряжение конденсатора- напряжение, при котором конденсатор способен надёжно и долговременно работать, сохраняя свои параметры.
Известные производители конденсаторов указывают на его корпусе напряжение и соответствующую ему гарантированную наработку в часах,например:
- 400 В - 10000 часов
- 450 В - 5000 часов
- 500 В - 1000 часов
Проверка пускового и рабочего конденсаторов
Проверить конденсатор можно с помощью измерителя ёмкости конденсаторов, такие приборы выпускаются как отдельно, так и в составе мультиметра- универсального прибора, который может измерять много параметров. Рассмотрим проверку мультиметром.
- обесточиваем кондиционер
- разряжаем конденсатор, закоротив еговыводы
- снимаем одну из клемм (любую)
- выставляем прибор на измерение ёмкости конденсаторов
- прислоняем щупы к выводам конденсатора
- считываем с экрана значение ёмкости
У всех приборов разное обозначение режима измерения конденсаторов, основные типы ниже на картинках.
В этом мультиметре режим выбирается переключателем, его необходимо поставить в режим Fcх.Щупы включить в гнёзда с обозначением Сх.
Переключение предела измерения ёмкости ручное. Максимальное значение 100 мкФ.
У этого измерительного прибора автоматический режим, необходимо только его выбрать, как показано на картинке.
Измерительный пинцет от Mastech также автоматически измеряет ёмкость, необходимо только выбрать режим кнопкой FUNC, нажимая её, пока не появится индикация F.
Для проверки ёмкости, считываем на корпусе конденсатора её значение и ставим заведомо больший предел измерения на приборе. (Если он не автоматический)
К примеру, номинал 2,5 мкФ (μF), на приборе ставим 20 мкФ (μF).
После подсоединения щупов к выводам конденсатора ждём показаний на экране, к примеру время измерения ёмкости 40 мкФ первым прибором - менее одной секунды, вторым - более одной минуты, так что следует ждать.
Если номинал не соответствует указанному на корпусе конденсатора, то его необходимо заменить и если нужно подобрать аналог.
Замена и подбор пускового/рабочего конденсатора
Если имеется оригинальный конденсатор, то понятно, что просто-напросто необходимо поставить его на место старого и всё. Полярность не имеет значения, то есть выводы конденсатора не имеют обозначений плюс "+" и минус "-" и их можно подключить как угодно.
Категорически нельзя применять электролитические конденсаторы (узнать их можно по меньшим размерам, при той же ёмкости, и обозначению плюс и минус на корпусе). Как следствие применения - термическое разрушение. Для этих целей производители специально выпускают неполярные конденсаторы для работы в цепи переменного тока, которые имеют удобное крепление и плоские клеммы, для быстрой установки.
Если нужного номинала нет, то его можно получить параллельным соединением конденсаторов . Общая ёмкость будет равна сумме двух конденсаторов:
С общ =С 1 +С 2 +...С п
То есть, если соединить два конденсатора по 35 мкФ, получим общую ёмкость 70 мкФ, напряжение при котором они смогут работать будет соответствовать их номинальному напряжению.
Такая замена абсолютно равноценна одному конденсатору большей ёмкости.
Типы конденсаторов
Для запуска мощных двигателей компрессоров применяют маслонаполненные неполярные конденсаторы.
Корпус внутри заполнен маслом для хорошей передачи тепла на поверхность корпуса. Корпус обычно металлический, аллюминиевый.
Самые доступные конденсаторы такого типа CBB65 .
Для запуска менее мощной нагрузки, например двигателей вентиляторов, используют сухие конденсаторы, корпус которых, обычно, пластмассовый.
Наиболее распространённые конденсаторы этого типа CBB60 , CBB61 .
Клеммы для удобства соединения сдвоенные или счетверённые.
Если имеется необходимость подключить асинхронный трехфазный электромотор в бытовую сеть, можно столкнуться с проблемой - сделать это, кажется, совершенно невозможно. Но если знаете основы электротехники, то можно подключить конденсатор для запуска электродвигателя в однофазной сети. Но существуют и бесконденсаторные варианты подключения, их тоже стоит рассмотреть при проектировании установки с электромотором.
Простые способы подключения электродвигателя
Проще всего будет подключить мотор при помощи частотного преобразователя. Существуют модели этих устройств, которые делают преобразование однофазного напряжения в трехфазное. Преимущество такого способа очевидно - нет потерь мощности в электродвигателе. Но вот стоимость такого частотного преобразователя довольно высокая - самый дешевый экземпляр обойдется в 5-7 тыс. рублей.
Есть еще один способ, который используется реже, - применение трехфазной обмотки асинхронника для преобразования напряжения. В этом случае вся конструкция окажется намного больше и массивнее. Поэтому проще окажется рассчитать, какие конденсаторы нужны для запуска электродвигателя и установить их, подключив по схеме. Главное - не потерять мощность, так как работа механизма будет происходить намного хуже.
Особенности схемы с конденсаторами
Обмотки всех трехфазных электромоторов могут соединяться по двум схемам:
- «Звезда» - при этом концы всех обмоток подключаются в одной точке. А начала обмоток соединяются с питающей сетью.
- «Треугольник» - начало обмотки соединяется с концом соседней. В итоге получается, что точки соединения двух обмоток подключаются к сети питания.
Выбор схемы зависит от того, каким напряжением питается мотор. Обычно при подключении к сети переменного тока 380 В обмотки соединяются в «звезду», а при работе под напряжением 220 В - в «треугольник».
На рисунке выше:
а) схема соединения "звезда";
б) схема соединения "треугольник".
Так как в однофазной сети явно не хватает одного питающего провода, нужно его сделать искусственно. Для этого применяются конденсаторы, которые сдвигают фазу на 120 градусов. Это рабочие конденсаторы, их оказывается недостаточно при пуске электромоторов мощностью свыше 1500 Вт. Чтобы осуществить запуск мощных двигателей, потребуется дополнительно включать еще одну емкость, которая облегчит работу во время старта.
Емкость рабочего конденсатора
Для того чтобы узнать, какие конденсаторы нужны для запуска электродвигателя при работе в сети 220 В, нужно использовать такие формулы:
- При подключении по схеме «звезда» С (раб) = (2800 * I1) / U (сети) .
- При подключении в "треугольник" С (раб) = (4800 * I1) / U (сети) .
Ток I1 можно измерить самостоятельно, используя клещи. Но можно использовать и такую формулу: I1 = P / (1,73 · U (сети) · cosφ · η).
Значение мощности Р, напряжения питания, коэффициента мощности cosφ, КПД η можно найти на бирке, которая приклепана на корпусе электродвигателя.
Упрощенный вариант расчета рабочего конденсатора
Если все эти формулы кажутся вам немного сложными, можно воспользоваться их упрощенной версией: С (раб) = 66 * Р (двиг).
А если упростить по максимуму расчет, то для каждых 100 Вт мощности электромотора требуется емкость около 7 мкФ. Другими словами, если у вас мотор 0,75 кВт, то вам потребуется рабочий конденсатор емкостью не менее 52,5 мкФ. После подбора обязательно произведите замер тока при работе мотора - его величина не должна превышать допустимые значения.
Пусковой конденсатор
В том случае, если на мотор воздействуют большие нагрузки либо его мощность свыше 1500 Вт, одним только сдвигом фазы не обойтись. Потребуется знать, какие необходимы еще конденсаторы для запуска электродвигателя 2,2 кВт и выше. Пусковой подключается в параллель с рабочим, но вот только он исключается из цепи при достижении оборотов холостого хода.
Обязательно пусковые конденсаторы должны отключаться - в противном случае происходит перекос фаз и перегрев электродвигателя. Пусковой конденсатор должен быть по емкости больше рабочего в 2,5-3 раза. Если вы посчитали, что для нормальной работы мотора требуется емкость 80 мкФ, то для запуска нужно подключать еще один блок конденсаторов на 240 мкФ. В продаже вряд ли можно встретить конденсаторы с такой емкостью, поэтому нужно производить соединение:
- При параллельном емкости складываются, напряжение рабочее остается таким, как указано на элементе.
- При последовательном соединении складываются напряжения, а общая емкость будет равна С (общ) = (С1*С2*..*СХ)/(С1+С2+..+СХ) .
Желательно устанавливать пусковые конденсаторы на электромоторы, мощность которых - свыше 1 кВт. Лучше немного снизить показатель мощности, чтобы увеличить степень надежности.
Какой тип конденсаторов использовать
Теперь вы знаете, как подобрать конденсаторы для запуска электродвигателя при работе в сети переменного тока 220 В. После подсчета емкости можно приступить к выбору конкретного типа элементов. Рекомендуется применять однотипные элементы в качестве рабочих и пусковых. Неплохо показывают себя бумажные конденсаторы, обозначения у них такие: МБГП, МПГО, МБГО, КБП. Можно также использовать и зарубежные элементы, которые устанавливаются в блоках питания компьютеров.
На корпусе любого конденсатора обязательно указывается рабочее напряжение и емкость. Один недостаток у бумажных элементов - они имеют большие габариты, поэтому для работы мощного двигателя потребуется немаленькая батарея элементов. Применять зарубежные конденсаторы намного лучше, так как они имеют меньшие размеры и большую емкость.
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.
Рабочее напряжение
Обязательно нужно учитывать один важный параметр конденсаторов - рабочее напряжение. Если использовать конденсаторы для запуска электродвигателя с очень большим запасом напряжения, это приведет к увеличению габаритов конструкции. Но если применить элементы, рассчитанные на работу с меньшим напряжением (например, 160 В), то это приведет к быстрому выходу из строя. Для того чтобы конденсаторы функционировали нормально, нужно, чтобы их рабочее напряжение было примерно в 1,15 раза больше, чем в сети.
Причем нужно учитывать одну особенность - если применяете бумажные конденсаторы, то при работе в цепях переменного тока их напряжение нужно уменьшать в 2 раза. Другими словами, если на корпусе указано, что элемент рассчитан на напряжение 300 В, то эта характеристика актуальна для постоянного тока. Такой элемент можно использовать в цепи переменного тока с напряжением не более 150 В. Поэтому лучше набирать батареи из бумажных конденсаторов, суммарное напряжение которых - около 600 В.
Подключение электромотора: практический пример
Допустим, у вас имеется электрический двигатель асинхронного типа, рассчитанный на подключение к сети переменного тока с тремя фазами. Мощность - 0,4 кВт, тип мотора - АОЛ 22-4. Основные характеристики для подключения:
- Мощность - 0,4 кВт.
- Напряжение питания - 220 В.
- Ток при работе от трехфазной сети составляет 1,9 А.
- Соединение обмоток двигателя производится по схеме «звезда».
Теперь осталось провести расчет конденсаторов для запуска электродвигателя. Мощность мотора сравнительно небольшая, поэтому, чтобы его использовать в бытовой сети, нужно подобрать только рабочий конденсатор, в пусковом надобности нет. По формуле вычисляете емкость конденсатора: С (раб) = 66*Р (двиг) = 66*0,4 = 26,4 мкФ.
Можно использовать и более сложные формулы, значение емкости будет отличаться от этого незначительно. Но если нет подходящего по емкости конденсатора, нужно произвести соединение нескольких элементов. При параллельном соединении емкости складываются.
Обратите внимание
Теперь вы в курсе, какие конденсаторы для запуска электродвигателя лучше всего использовать. Но мощность упадет примерно на 20-30 %. Если приводится в движение простой механизм, то это не почувствуется. Частота вращения ротора останется примерно такой же, какая указана в паспорте. Учтите, что если мотор рассчитан на работу от сети 220 и 380 В, то в бытовую сеть он включается только при условии, что обмотки соединены в треугольник. Внимательно изучите бирку, если на ней имеется только обозначение схемы «звезда», то для работы в однофазной сети придется вносить изменения в конструкцию электромотора.
