Расчет конденсаторов для запуска 3х фазного электродвигателя
Расчет конденсатора для двигателя
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.
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.
Пусковой конденсатор
Ознакомьтесь также с этими статьями
Напыляемый пенополиуретан (ППУ)
Складной стол своими руками
Расчет сечения кабеля по мощности
Силиконовый герметик
Стоит отметить, что на небольших электродвигателях, используемых для бытовых нужд, например, для электроточила на 200-400 Вт, можно не использовать пусковой конденсатор, а обойтись одним рабочим конденсатором, я так делал уже не раз — рабочего конденсатора вполне хватает. Другое дело, если электродвигатель стартует со значительной нагрузкой, то тогда лучше использовать и пусковой конденсатор, который подключается параллельно рабочему конденсатору нажатием и удержанием кнопки на время разгона электродвигателя, либо с помощью специального реле. Расчет емкости пускового конденсатора осуществляется путем умножения емкостей рабочего конденсатора на 2-2.5, в данном калькуляторе используется 2.5.
При этом стоит помнить, что по мере разгона асинхронному двигателю требуется меньшая емкость конденсатора, т.е. не стоит оставлять подключенным пусковой конденсатор на все время работы, т.к. большая емкость на высоких оборотах вызовет перегрев и выход из строя электродвигателя.
Соединение конденсаторов
В электрических цепях нередко производят подключения, состоящие из нескольких конденсаторов, имеющих разные типы соединений.
Последовательное соединение
Если левая пластина первого конденсатора несет заряд со знаком «плюс», правая из-за электростатической индукции получит его со знаком «минус». При этом он будет смещен от левой обкладки второго конденсатора, что, в свою очередь, положительно зарядит ее и т. д.
Последовательное соединение конденсаторных элементов
Напряжение, приложенное к общей емкости конденсаторов, будет складываться из напряжений на каждом из них:
а для всей батареи последовательных элементов:
то q/С = q/С1 + q/С2 + q/С3.
Количество электричества в последовательной цепи одинаково, значит допустимо разделить обе части уравнения на q.
Рассчитать емкость элементов, собранных в последовательную цепь, можно по формуле:
1/С = 1/С1 + 1/С2 + 1/С3 + …
Важно! Величина, обратная суммарной емкости конденсаторных элементов, соединенных в последовательную цепь, составляет сумму обратных величин емкостей отдельных компонентов.
Параллельное соединение
Когда емкость конденсаторов мала, они включаются параллельно. Как рассчитать общую емкость такой цепи, определяется теми же зависимостями, но с учетом того, что напряжение на конденсаторных пластинах будет одинаковым:
Параллельное соединение конденсаторных элементов
Количество электричества на каждом конденсаторе составит:
q1 = V x C1, q2 = V x C2, q3 = V x C3.
Общий заряд конденсаторной батареи:
q = q1 + q2 + q3 = V/C1 + V/C2 + V/C3 = V x (C1 + C2 + C3), а С = С1 + С2 + С3.
Важно! При параллельном соединении конденсаторных элементов каждый из них подключен на полное напряжение электроцепи, а общая емкость суммируется.
В сети есть сайты, имеющие калькулятор для расчета конденсатора при разных конфигурациях электросхемы, а также позволяющих определить емкость, задавая свои структурные параметры, как для плоских, так и для цилиндрических элементов.
Расчет конденсатора для электродвигателя
Трехфазный электромотор можно подключить к однофазной линии, которая позволит управлять им с помощью конденсатора. При этом надо произвести расчет емкости конденсатора.
Чтобы узнать значение в микрофарадах, которое нужно получить от конденсаторного элемента, и найти оптимальный пусковой момент в однофазной линии, надо знать технические характеристики мотора.
Схемы включения электромотора с конденсатором
- Активная мощность определяется:
Р = √3 x V x I x соsφ.
Она может быть указана на таблице, прикрепленной к мотору. Напряжение – 220 В в однофазном режиме. Величина соsφ также указывается производителем (обычно для электродвигателей соsφ = 0,8-0,85).
- Отсюда можно найти силу тока:
I = P/(√3 x V x соsφ).
- Емкость конденсатора для соединенных звездой двигательных обмоток Сраб = 4800 x I /V, для соединенных в Δ – Сраб = 2800 x I/V;
- Для пускового конденсаторного элемента Спуск = 2,5 С.
Сетевой калькулятор онлайн производит и такой тип расчетов. Для этого вводятся параметры электромотора и питающей сети, в результате получается емкостное значение.
Расчет параметров конденсатора онлайн
Не знаю как Вам, а мне никогда не нравилось работать и вычислять ёмкости конденсаторов. Больше всего раздражало наличие в исходных данных, ёмкостей в разных номиналах, в пикофарадах, в нанофарадах, микрофарадах. Их приходилось переводить в Фарады, что влекло за собой глупейшие ошибки в расчетах.
Конденсатор — в принципе это любая конструкция, которая может сохранять накопленный электрический потенциал. Если же эта конструкция, не только хранит электроэнергию, но и генерирует её, то это уже источник электропитания и никак не конденсатор.
Конструкция конденсаторов может быть любой, но чаще всего в практике используется плоский конденсатор, состоящий из двух проводящих пластин, между которыми находится какой либо диэлектрик. Это связано с тем, что расчет ёмкости такого конденсатора ведется по известной формуле и простотой его создания. Свернув такой плоский конденсатор в рулон, мы получаем, что при фактическом скромном размере «рулона», там находится плоский конденсатор, длиной в десятки сантиметров и обладающий повышенной ёмкостью.
Емкости конденсаторов некоторых форм известны, и мы дальше их рассмотрим.
Но хотелось бы заметить, что на наш взгляд, потенциал развития конденсаторов до конца не завершен. Ведь форма конструкции какого либо конденсатора может быть любая, материалы из которого сделаны обкладки или диэлектрический слой тоже могут быть любыми в пределах таблицы Менделеева. Единственная сложность, это невозможность теоретически просчитать потенциальную ёмкость, новосозданного (другой конструкции) конденсатора. Это усложняет нахождение самой лучшей конструкции конденсатора.
Есть хорошая книга по рассмотрению электрической ёмкости различных фигур. Для любопытных рекомендую поискать на просторах Интернета: Расчет электрической ёмкости в авторстве Ю.Я.Иоселль 1981 года
Данный бот рассчитывает параметры типовых форм конденсаторов. Отличие от других калькуляторов, присутствующих в интернете, это возможность задавать параметры, которые Вам известны, для того что бы рассчитать остальные.
И последнее нововведение, которое вы можете использовать. Вам не обязательно придется переводить заданные данные в метры, фарады и т.д. Достаточно обозначить размерность данных.
Например, если ёмкость известна и равно 100 пикофарад, то боту можно так и написать c=100пикофарад или с=100пФ, бот сам переведет в Фарады.
Результат, тоже будет выдан оптимально визуальному восприятию пользователя.
Это стало возможно с созданием бота Система единиц измерения онлайн
Плоский конденсатор. Параметры
Ёмкость плоского конденсатора
Относительная диэлектрическая проницаемость
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.
Включение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть питания
Обмотки электродвигателя соединяют двумя способами: звезда (Y) или треугольник (Δ).
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
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
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
Теперь выполним подключение, внимательно разобравшись с проводами
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.
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
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.
Калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсатора
На чтение: 3 минуты Нет времени?
Подключая асинхронный двигатель в сеть с одной фазой (220 в), появляется необходимость обеспечения сдвига фаз для имитации трехфазной сети. В противном случае электромотор просто не сможет функционировать из-за отсутствия вращения магнитных полей. В этом случае возможно применение конденсаторов, имеющих возможность создать нужный перекос, тем самым переводя синусоидальные колебания однофазного тока в некое подобие трехфазного. Проблемой становится правильный подбор емкости конденсаторов. Для этого необходимо произвести расчеты с максимальной точностью.
Представленный ниже онлайн-калькулятор расчета емкости поможет выполнить все действия довольно просто и быстро, не допустив ошибок в вычислениях.
Асинхронный электродвигатель – без дополнительного оборудования от 220 в его не запустить
Высчитывая необходимые показатели самостоятельно следует воспользоваться таблицей.
| Способ подключения двигателя | Формулы, необходимые для производства вычислений |
| «Звезда» |
|
| «Треугольник» | Cр=(4800/√3)*P/(U²*η*cosϕ) |
Расшифровать обозначения можно следующим образом:
- Cр – емкости рабочих элементов (мкФ);
- Cп – емкости пусковых элементов;
- I – величины токов (А);
- U – величины напряжений (В);
- η – Коэффициент полезного действия электромотора в процентах, разделенных на 100;
- cosϕ – коэффициент мощности.
На этой табличке есть все необходимые данные для онлайн калькулятора
После ввода всех необходимых данных в соответствующие поля нужно нажать кнопку «рассчитать…». Полученные показатели используются для подбора емкости. Единственное неудобство – редко случается найти именно элемент с рассчитанными параметрами. В этом случае берется ближайшая емкость, стоящая ниже по показателю. Если же взять более мощный элемент, возможен перегрев обмоток электродвигателя вследствие возрастания рабочего тока, что неизбежно приведет к повреждению изоляции и опасности межвиткового замыкания. В редких случаях совпадения показателей, естественно, лучше выбрать именно такой.
Номинальное напряжение конденсатора должно быть минимум в полтора раза выше сетевого. Причина этому – резкое возрастание этого показателя в пусковой момент. При подключении к однофазной сети номинал должен составлять 360 в. Если подключается фазное напряжение по двум проводам – 400-450 в. Но это минимальный предел. На самом деле профессионалы советуют брать еще выше – никаких проблем это не создаст.
Схема подключения асинхронного двигателя на 220 В
Ниже представлена таблица номиналов рабочего и пускового конденсатора. Для примеров – серия CBB60 (полипропиленовый пленочный, основное назначение которого – схемы подключения асинхронного двигателя) и серия CBB65, помещенная в алюминиевые корпуса.
Для пуска применяются неполярные конденсаторы на основе электролита (CD60). Как рабочие они неприменимы. Их проблема в том, что длительная нагрузка существенно снижает их срок службы. Хотя в качестве пусковых допускается и CBB60 (CBB65), но они более габаритны при тех же емкостях. Ниже представлена таблица рекомендованных для подобной эксплуатации конденсаторов, способных работать с электродвигателями.
…а так подключение выглядит «в живую»
| Полипропиленовые пленочные CBB60 (российский аналог К78-17) и CBB65 | Электролитические неполярные CD60 | |
| Номинал напряжения (в) | 400; 450; 630 | 220—275; 300; 450 |
| 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 | 5,0; 10; 15; 20; 25; 50; 75; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 1000; 1200; 1500 |
Бывает, что элементов с необходимой емкостью нет. Тогда можно «спарить» два. Стоит понимать, что параллельное соединение и последовательное дадут совершенно различные показатели. Наиболее оптимальным будет последовательное соединение. А для расчета суммарной емкости предлагаем Вам использовать другой онлайн калькулятор, который сэкономит время и избавит от лишних расчетов.
{SOURCE}
Загрузка...
