В то же время не следует рассматривать устройства, в которых напряжение имеет меньший уровень, чем напряжение в сети. Устройства с такими характеристиками не смогут эффективно выполнять свои функции и довольно быстро выйдут из строя.
Для чего нужны рабочие конденсаторы. Чем пусковой конденсатор отличается от рабочего: описание и сравнение
Многие владельцы техники нередко сталкиваются с необходимостью подключения трехфазного асинхронного двигателя к различным инструментам, например, к наждачному или сверлильному станку, в условиях гаража или дачи. Однако зачастую возникает проблема, поскольку такие устройства обычно рассчитаны на однофазное напряжение. Как можно решить эту проблему? На самом деле, выход довольно прост — это подключение двигателя по схемам, используемым для конденсаторных моторов. Для этого потребуется два типа конденсаторов: рабочий и пусковой, которые в данном контексте часто называют фазосдвигающими.
Выбор емкости рабочего конденсатора
Чтобы правильно выбрать емкость рабочего конденсатора, необходимо выполнить расчеты по следующей формуле:
- I1 – это номинальный ток статора, который измеряется с помощью специальных токовых клещей;
- Uсети – это напряжение однофазной сети в вольтах (В).
По итогам расчетов получится значение емкости рабочего конденсатора в микрофарадах (мкФ).
Возможно, кому-то будет сложно рассчитать этот параметр по указанной выше формуле. Однако в таком случае можно воспользоваться альтернативным способом расчета емкости рабочего конденсатора, который не требует выполнения сложных операций. Этот метод позволяет достаточно легко определить необходимую емкость, опираясь только на мощность асинхронного двигателя.
Следует помнить, что 100 ватт мощности трехфазного двигателя соответствует приблизительно 7 мкФ емкости рабочего конденсатора.
При расчете емкости рабочего конденсатора важно следить за током, который подается на фазную обмотку статора в выбранном режиме. Неприемлемо, если значение тока превышает номинальный уровень, так как это может привести к перегрузке и повреждению устройства.
Выбор емкости пускового конденсатора
В некоторых случаях, когда электродвигатель сталкивается с высокой нагрузкой на валу, одного рабочего конденсатора может быть недостаточно. В таком случае необходимо использовать дополнительно пусковой конденсатор. Работает он только в момент пуска двигателя и не более 3 секунд. При этом используется ключ SA. Когда ротор достигает нормальной частоты вращения, пусковой конденсатор отключается.
Если по недосмотру владелец оставляет пусковые конденсаторы включенными, это приводит к значительному неравномерному распределению токов в фазах. В таких случаях существует реальная угроза перегрева двигателя. При определении емкости пускового конденсатора важно учитывать, что он должен иметь величину, которая в 2,5-3 раза превышает емкость рабочего конденсатора. Такого подхода удается добиться, чтобы пусковой момент двигателя достигал номинального показателя, что позволяет избежать проблем во время его запуска.
Для создания требуемой емкости конденсаторы могут быть подключены как последовательно, так и параллельно. Однако стоит учитывать, что эксплуатация трехфазных двигателей мощностью не более 1 кВт допускается при условии их подключения к однофазной сети, если имеется исправный конденсатор. При этом можно не использовать пусковой конденсатор.
Выбор типа
Поняв, как определить емкость рабочего и пускового конденсатора, следующей задачей становится выбор типа конденсаторов, которые можно использовать для выбранной схемы подключения.
Лучшим вариантом является использование одинакового типа конденсаторов для обеих задач. Чаще всего для работы трехфазного двигателя применяются бумажные пусковые конденсаторы, которые помещены в стальные герметичные корпуса типа МПГО, МБГП, КБП или МБГО.
Большинство из этих устройств имеет прямоугольную форму. На корпусе обычно указываются их характеристики и параметры.
Способы присоединения
В наиболее распространенном случае первый конденсатор подключается в разрыв одной из обмоток асинхронного электродвигателя, обычно именуемой вспомогательной. Другая обмотка соединяется напрямую с электрической сетью, а третья остаётся неиспользуемой. Эта схема называется «звезда». Также существует способ подключения в «треугольник», который отличается как способом соединения, так и сложностью.
Второй ёмкостный элемент, в отличие от рабочего, соединяется параллельно последнему с использованием кнопки или центробежного выключателя. В случае использования кнопки управление осуществляется вручную пользователем, а при применении центробежного выключателя – автоматически, самим приводом. Оба этих элемента кратковременно замыкают цепь на момент запуска электрического мотора и размыкают её после достижения двигателем рабочего состояния.
Условия работы
Условия работы различаются для каждого из конденсаторов. Поскольку первый из них постоянно подключен к обмотке мотора, он образует элементарный колебательный контур. В то время на выводах этого контура может возникать напряжение, которое превышает входное в 2,5-3 раза. Этот факт обязательно нужно учитывать при подборе конденсаторов; следует ориентироваться на детали, рассчитанные на напряжение в 500–600 вольт.
Пусковые конденсаторы, используемые для работы с электродвигателями на 220 вольт, функционируют в других, менее жестких условиях по сравнению с рабочими конденсаторами. Напряжение, прикладываемое к этому ёмкостному элементу, обычно превышает основное напряжение примерно в 1,15 раза. Поскольку пусковые конденсаторы подключаются к цепям время от времени, это положительно сказывается на их работе и значительно увеличивает срок службы.
Наиболее часто применяются отечественные бумажные или маслонаполненные конденсаторы марок МБГО или МБГЧ. Их основное преимущество заключается в высокой стойкости к высоким напряжениям переменного тока. Однако они имеют и недостаток — это их немаленький размер. В качестве альтернативы допускается использовать оксидные конденсаторы, которые подключаются не напрямую, а через диоды по определённым схемам.
Обычные электролитические конденсаторы, применяемые в различных устройствах, рассчитанные на значительные рабочие напряжения, могут быть использованы для асинхронных двигателей только в качестве пусковых. Это обусловлено тем, что через них проходит большая реактивная мощность ввиду их малого сопротивления в обмотках. Подключение ёмкостных элементов с нарушениями или отклонениями от схемы может привести к повреждению либо закипанию электролита, что создает опасность для мотора и для персонала.
На основе вышеприведенной информации можно выделить несколько рекомендаций, как отличить пусковой конденсатор от рабочего:
- Первый конденсатор выполняет вспомогательную роль, подключаясь параллельно рабочему на время запуска мотора, что длится всего несколько секунд и призвано облегчить старт.
- Рабочий конденсатор подключён постоянно и обеспечивает необходимый сдвиг фаз, что позволяет трехфазному двигателю функционировать от однофазной сети.
Если произойдёт перепутывание конденсаторов, это может привести к серьезным последствиям. Ёмкость рабочего конденсатора также не должна быть чрезмерно высокой, иначе мотор будет перегреваться, а увеличение мощности и крутящего момента от этого будет минимальным.
Что такое конденсатор
Конденсатор представляет собой компонент, состоящий из двух металлических пластин, которые разделены слоем диэлектрического материала. При подключении к пластинам электрического напряжения на них накапливается заряд. Электрическое поле возникает внутри конденсатора, и его интенсивность пропорциональна величине заряда на пластинах.
Когда напряжение отключается, конденсатор начинает отдавать накопленный заряд. Если используется переменный ток, полярность напряжения будет периодически изменяться, в результате чего на пластинах будет поочередно возникать то положительный, то отрицательный заряд.
Ёмкость конденсатора является его ключевой характеристикой, определяющей количество энергии, которое он может передать через себя. Она измеряется в фарадах. Однако это довольно большая величина, и для непосредственного использования часто применяются приставки, указывающие, насколько маленькая часть этого значения используется. Наиболее распространена измеряемая величина в микрофарадах, где 1 микрофарад равен 0,000001 фарады.
Для каждого конденсатора указывается номинальное напряжение, при котором он способен работать долго и надежно. Также обязательно указывается предельная величина наработки, выражаемая в количестве часов.
Существует несколько типов конденсаторов:
- Полярные конденсаторы предназначены для цепей постоянного тока. Их отличительной чертой является обязательное соблюдение полярности при подключении. Обычно они имеют небольшие размеры и относительно высокую ёмкость.
- Неполярные конденсаторы могут подключаться независимо от полярности и используются в цепях переменного тока. Их размеры, как правило, больше, чем у полярных конденсаторов.
- Электролитические конденсаторы, в которых в качестве пластин используются листы фольги, а диэлектриком выступает тонкий слой окисла.
Для ролей пускового конденсатора предпочтительно использовать электролитические, так как они эффективно работают на частоте переменного тока 50 Гц и при напряжениях от 220 до 600 вольт. Их способность иметь достаточно высокую ёмкость может достигать сотен тысяч микрофарад.
Однако такие детали очень уязвимы к перегреву. При наличии нарушений в тепловом режиме они могут быстро выйти из строя. Неполярные конденсаторы не имеют этого недостатка, однако стоят значительно дороже.
При параллельном подключении ёмкости суммируются. Если их не хватает, можно параллельно подключить дополнительный элемент, что позволит избежать необходимости повторной сборки пусковой цепи.
Существуют и другие типы конденсаторов, например, вакуумные, жидкостные, газовые и другие. Однако ни один из них не используется в качестве пусковых конденсаторов.
Иногда тот конденсатор, который присутствует в конструкции, не справляется с задачей запуска. В таком случае рекомендуется удалить его и заменить на конденсатор с большей ёмкостью. Для маломощных двигателей возможно, чтобы один конденсатор выполнял функции и рабочего, и пускового.
Использование полярных конденсаторов в условиях переменного напряжения возможно только при подключении через диод, что предотвращает изменение полярности контактов. Однако, если диод выйдет из строя, то конденсатор может выйти из строя и не будет работать.
Использование асинхронных двигателей
Асинхронные двигатели как трехфазного, так и однофазного типа находят широкое применение в различных отраслях экономики по следующим причинам:
- Простота конструкции;
- Надежность и долговечность в эксплуатации;
- Нет необходимости в использовании дорогих и дефицитных устройств для их запуска;
- Моторы требуют минимального технического обслуживания.
Визуально трёхфазные двигатели можно легко отличить от однофазных — у первых всегда имеется шесть клемм, в то время как у вторых их количество составляет два или четыре.
Подключение обмоток трёхфазных электродвигателей осуществляется двумя способами: в «звезду» или в «треугольник». Оба способа предполагают использование напряжения 380 вольт. Однако в быту это напряжение используется довольно редко. Соответственно, важно знать, как подключать такой мотор правильно.
Для этого используются фазосдвигающие конденсаторы, что позволяет использовать трёхфазные двигатели в однофазной сети. В этом случае мощность мотора будет составлять 50%-60% от номинальной.
Для оптимальной работы трехфазного двигателя, необходимо применять переменные ёмкости. В этом процессе сначала используются рабочий и пусковой конденсаторы, а затем только рабочий.
В бытовых условиях часто используются однофазные асинхронные двигатели, для запуска которых требуется дополнительная обмотка.
При выборе ёмкости конденсатора важно учитывать, как она влияет на величину пускового момента. При увеличении ёмкости, соответственно, увеличивается и усилие. При определённом значении оно достигает максимума, после чего, при дальнейшем увеличении ёмкости, пусковой момент начинает снижаться.
Чем отличается рабочий конденсатор от пускового
Как уже упоминалось ранее, пусковой конденсатор (ПК) отвечает за старт электромотора и вывод его на рабочие параметры. Эта задача является важной, но кратковременной. В свою очередь, рабочий конденсатор (РК) обеспечивает продолжение работы силового агрегата, функционируя одновременно с мотором на протяжении всего периода, пока он находится в рабочем состоянии. Чтобы более четко проиллюстрировать различия между рабочим и пусковым конденсатором, предлагаем рассмотреть основные моменты:
- • Место работы: РК используется в цепи рабочих обмоток, тогда как ПК — в пусковой обмотке.
- • Функции: РК создает магнитное поле для работы электродвигателя, а ПК выполняет функции старта электромотора.
- • Время работы: РК активен на протяжении всего рабочего времени мотора, а ПК — только во время запуска до выхода на стабильный режим работы.
- • Емкость: У ПК значительно выше емкость (70-120 мкФ), чем у РК (нижний предел емкости 7-70 мкФ). Для старта двигателя требуется больший крутящий момент, чем для его поддержания, поэтому емкость пускового конденсатора должна быть больше, чем у рабочего конденсатора. Для понимания этого можно провести аналогию с каруселью на детской площадке: для ее запуска потребуется прикладывать значительные усилия, но по мере того как она начинает двигаться, поддерживать её движение потребует гораздо меньших усилий.
- • Принцип работы:
- • ПК генерирует в пусковой обмотке опережающий ток, который создает вращающееся магнитное поле, необходимое для запуска с увеличенным крутящим моментом. Как только электродвигатель выходит на стабильные рабочие показатели, ПК и пусковая обмотка отключаются от цепи.
- • РК генерирует опережающий ток во вспомогательной обмотке электромотора, необходимый для поддержания постоянного магнитного поля и равномерной работы двигателя.
По сути, РК — это та самая «рабочая лошадка», которая обеспечивает сдвиг фаз, позволяя трехфазным моторам функционировать от однофазной сети. ПК же является дополнительным компонентом, который включается лишь о периодически.
Подключение рабочего и пускового конденсатора: отличия
Рабочий конденсатор подключается к внешней обмотке, вторая обмотка подсоединяется к сети, третья остаётся свободной. Пусковой конденсатор, в свою очередь, параллельно подключается к рабочему элементу и к пусковой обмотке. Для запуска электродвигателя используется кнопка или переключатель.
Важно тщательно выбирать конденсаторы при их покупке и установке, так как у них различная ёмкость, технические характеристики и задачи.
Выбор конденсаторов к однофазному электродвигателю
Для того чтобы определить важные параметры составных элементов цепи, необходимо учитывать режим работы мотора и следующее:
- При подключении пускового конденсатора к электродвигателю и дополнительной обмотке, ёмкость ПК рассчитывается по формуле: 70 мкФ на 1000 Вт мощности электродвигателя;
- Общая ёмкость рабочих и пусковых устройств вычисляется следующим образом: 1 мкФ на 0,1 кВт мощности.
Специалисты компании КИМ готовы предоставить полную информацию о характеристиках и свойствах пусковых и рабочих конденсаторов для современных электродвигателей, чтобы вы могли выбрать оптимальное устройство по характеристикам и цене. Мы предлагаем обширный ассортимент электронных компонентов от ведущих производителей с гарантией на всю продукцию. Оптовые и розничные клиенты могут ознакомиться с каталогом на нашем сайте или посетить наш магазин в Москве. Мы осуществляем доставку по всей территории России.
Как проверить работоспособность конденсатора электродвигателя мультиметром
Шаг 1: Подготовка
- Обесточьте оборудование. Убедитесь, что электродвигатель отключен от источника питания.
- Разрядите конденсатор. Даже при обесточенном состоянии конденсатор способен сохранять заряд. Для его разряда соедините его выводы с помощью резистора (номинал резистора – единицы кОм) на несколько секунд. Никогда не разряжайте конденсатор, замыкая его выводы напрямую, так как это может привести к повреждению устройства или травме.
Шаг 2: Проверка конденсатора электродвигателя мультиметром
Проверка сопротивления (для мультиметров без функции измерения ёмкости):
- Переключите мультиметр в режим измерения сопротивления (Ом).
- Подключите щупы мультиметра к выводам конденсатора.
- Наблюдайте за показаниями:
- В начале измерений сопротивление должно быстро увеличиваться, затем стабилизироваться на высоком значении (иногда превышающем максимально допустимое для мультиметра). Это указывает на то, что конденсатор заряжается.
- Если сопротивление остаётся низким или близким к нулю, это может свидетельствовать о коротком замыкании в конденсаторе.
- Если показания не изменяются, это может означать, что конденсатор неисправен (разрыв).
Проверка ёмкости (для мультиметров с функцией измерения ёмкости):
- Переключите мультиметр в режим измерения ёмкости (F).
- Подключите щупы мультиметра к выводам конденсатора электродвигателя.
- Измерьте ёмкость:
- Сравните полученное значение с номинальной ёмкостью, указанной на корпусе конденсатора.
- Если измеренное значение значительно отличается от номинального (например, отклонение более 10%), это может указывать на неисправность конденсатора.
Дополнительные советы
- Всегда проверяйте руководство по эксплуатации мультиметра, чтобы выбрать правильный диапазон измерения.
- Измерения проводите в сухом и чистом месте, чтобы избежать ложных показаний.
- При необходимости сделайте повторную проверку, чтобы убедиться в точности измерений.
Следуя указанным шагам, вы сможете определить работоспособность пускового конденсатора электродвигателя и выявить возможные неисправности.
