Как подключается конденсатор к электродвигателю: Как правильно подключить конденсатор к электродвигателю 220в — Moy-Instrument.Ru

Содержание

Как подключить конденсатор к электродвигателю

Асинхронные двигатели получили широкое применение, потому что они малошумны и легки в эксплуатации. Особенно это касается трехфазных короткозамкнутых асинхронников с их прочной конструкцией и неприхотливостью.

Основным условием для преобразования электрической энергии в механическую является факт наличия вращающегося магнитного поля. Для формирования такого поля требуется трехфазная сеть, при этом электрообмотки должны быть смещенными между собой на 1200. Благодаря вращающемуся полю система начнёт работать. Однако бытовая техника, как правило, используется в домах, имеющих лишь однофазную сеть 220 В.

Почему применяется запуск двигателя 220 В через конденсатор?

Для начала определимся с терминологией. Конденсатор (лат. condensatio — «накопление») – это электронный компонент, хранящий электрический заряд и состоящий из двух близкорасположенных проводников (обычно пластин), разделенных диэлектрическим материалом. Пластины накапливают электрический заряд от источника питания. Одна из них накапливает положительный заряд, а другая – отрицательный.

Емкость – это количество электрического заряда, которое хранится в электролите при напряжении 1 Вольт. Емкость измеряется в единицах Фарад (Ф).

Метод подключения двигателя через конденсатор – этот способ применяют для достижения мягкого пуска агрегата. На статоре однофазного движка с короткозамкнутым ротором размещают дополнительно к основной электрообмотке ещё одну. Две обмотки соотнесены между собой на угол 900. Одна из них является рабочей, её предназначение заставить работать мотор от сети 220 В, другая – вспомогательная, нужна для запуска.

Рассмотрим схемы подключения конденсаторов:

  • с выключателем,
  • напрямую, без выключателя;
  • параллельное включение двух электролитов.

1 вариант

К обмотке асинхронника подсоединяется фазосдвигающий конденсатор. Подключение осуществляется в однофазную сеть 220 В по специальной схеме.

Здесь видно, что электрообмотка прямо подключена к линии питания 220 В, вспомогательная соединена последовательно с конденсатором и выключателем. Последний предназначен для отключения дополнительной обмотки от источника питания после запуска.

Коммутационный аппарат настроен так, чтобы оставаться закрытым и поддерживать вспомогательную обмотку в эксплуатации до тех пор, пока мотор запускается и разгоняется примерно до 80% от полной нагрузки. На такой скорости, выключатель размыкается, отключая цепь вспомогательной обмотки от источника питания. Затем мотор работает как асинхронный двигатель на основной обмотке.

2 вариант

Схема идентична конденсаторному мотору, но без выключателя. Пусковой момент составляет только 20–30% от полной нагрузки крутящего момента.

Применение этого типа однофазных двигателей, как правило, ограничивается прямым приводом таких нагрузок, как вентиляторы, воздуходувки или насосы, которые не требуют высокого пускового крутящего момента. Возможны различные модификации схем с предварительным расчетом необходимой емкости конденсатора для подсоединения к двигателю 220 В.

Стоит отметить, что обеспечение лучших характеристик нужно при изменении нагрузки мотора. Увеличение емкости ведёт к уменьшению сопротивления в цепи переменного тока. Правда замена емкости электролита несколько усложняет схему.

3 вариант

Схема подключения двух электролитов, подсоединенных параллельно к мотору, приведена ниже. При параллельном соединении общая ёмкость равна сумме емкостей всех подключенных электролитов.

Cs – это пусковой конденсатор. Величина емкостного реактивного сопротивления Х тем меньше, чем больше ёмкость электролита. Она рассчитывается по формуле:

хс = 1/2nfCs.

При этом следует учитывать, что на 1 кВт приходится 0,8 мкФ рабочей емкости, а для пусковой емкости потребуется больше в 2,5 раза. Перед подключением к движку следует «прогнать» конденсатор через мультиметр. Подбирая детали нужно помнить, что пусковой кондер должен быть на напряжение 380 В.

Для управления пусковыми токами (контролем и ограничением их величины) используют преобразователь частоты. Такая схема подключения обеспечивает тихий и плавный ход электродвигателя. Принцип действия используется в насосном оборудовании, холодильных установках, воздушных компрессорах и т. д. Машины такого типа имеют более высокий КПД и производительность, чем их аналоги, работающие лишь на основной электрообмотке.

Методы подключения трёхфазного электродвигателя

Попытка приспособить некоторое оборудование встречает определённые трудности, так как трёхфазные асинхронники большей частью подключаться должны к 380 В. А в доме у всех сеть на 220 В. Но подключить трёхфазный движок к однофазной сети – это вполне выполнимая задача.

  1. Включение трехфазного асинхронного мотора.

  1. Подключения трехфазного движка к 220 В, с реверсом и кнопкой управления.

  1. Соединение обмоток трехфазного мотора и запуск как однофазного.

  1. Другие возможные способы соединений трёхфазных электродвигателей.

Заключение

Асинхронники на 220 В широко применяются в быту. Исходя из требуемой задачи, существуют различные методы подключения однофазного и трёхфазного мотора через конденсатор: для обеспечения плавного пуска либо улучшения рабочих характеристик. Всегда можно самому легко добиться нужного эффекта.

Как подключить конденсатор к двигателю

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Схема подключения двигателя через конденсатор

Есть 2 типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Их различие в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это нужно потому, что после разгона она снижает КПД.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная, они смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Схема подключения однофазного двигателя через конденсатор

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть несколько вариантов схем подключения. Без конденсаторов электромотор гудит, но не запускается.

  • 1 схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже.
  • 3 схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском, а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.
  • 2 схема — подключения однофазного двигателя — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и используется чаще всего. Она на втором рисунке. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Схема подключения трёхфазного двигателя через конденсатор

Здесь напряжение 220 вольт распределяется на 2 последовательно соединенные обмотки, где каждая рассчитана на такое напряжение. Поэтому теряется мощность почти в два раза, но использовать такой двигатель можно во многих маломощных устройствах.

Максимальной мощности двигателя на 380 В в сети 220 В можно достичь используя соединение типа треугольник. Кроме минимальных потерь по мощности, неизменным остается и число оборотов двигателя. Здесь каждая обмотка используется на свое рабочее напряжение, отсюда и мощность.

Важно помнить: трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на 220 В. Поэтому если есть ввод на 380 В — обязательно подключайте к нему — это обеспечит более стабильную и экономичную работу устройств. Для пуска мотора не понадобятся различные пусковики и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к сети 380 В.

Онлайн расчет емкости конденсатора мотора

Введите данные для расчёта конденсаторов — мощность двигателя и его КПД

Есть специальная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись онлайн калькулятором или рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

Рабочий конденсатор берут из расчета 0,8 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
Пусковой подбирается в 2-3 раза больше.

Конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть минимум в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 350 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting.

Пусковые конденсаторы для моторов

Эти конденсаторы можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

При нормальной работе трехфазных асинхронных электродвигателей с конденсаторным пуском, включенных в однофазную сеть предполагается изменение (уменьшение) емкости конденсатора с увеличением частоты вращения вала. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора.

Реверс направления движения двигателя

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Такую операцию может делать двухпозиционный переключатель, на центральный контакт которого подключается вывод от конденсатора, а на два крайних вывода от «фазы» и «нуля».

Как подключить однофазный асинхронный двигатель через конденсатор?

На промышленных объектах особых проблем, как подключить электродвигатель, не испытывают, там подводится трехфазная сеть. Работают асинхронные электродвигатели с тремя подключенными обмотками, расположенными по периметру цилиндрического статора. На каждую обмотку подсоединяемого двигателя производятся включения отдельной фазы, схема подключения электродвигателя обеспечивает сдвиг фаз переменного тока, создает крутящий момент, и моторы успешно вращаются.

В случае с бытовыми условиями на жилых объектах в частных домах и квартирах трехфазных электрических линий нет, прокладываются однофазные сети, где напряжение 220 вольт. Поэтому однофазный асинхронный двигатель подключается по другой схеме, требуется устройство с пусковой обмоткой.

Конструкция и принцип работы

Подключают электродвигатель через конденсатор по причине, что одна обмотка на статоре электродвигателя на 220 В с переменным током создает магнитное поле, которое компенсирует свои импульсы за счет смены полярности с частотой 50 Гц. В этом случае движок гудит, ротор остается на месте. Для создания крутящего момента делают дополнительные подсоединения пусковых обмоток, где электрический сдвиг по фазе будет 90° по отношению к рабочей обмотке.

Не путайте геометрические понятия угла расположения с электрическим сдвигом фаз. В геометрическом измерении обмотки в статоре размещаются друг напротив друга.

Чтобы осуществить это технически, конструкция электромотора предусматривает большое количество механических деталей и составляющих электрической схемы:

  • статор с основной и дополнительной обмоткой пуска;
  • короткозамкнутый ротор;
  • борно с группой контактов на панели;
  • конденсаторы;
  • центробежный выключатель и многие другие элементы, показанные выше на рисунке.

Рассмотрим, как подключить однофазный двигатель. С целью смещения фаз последовательно в пусковую обмотку включается конденсатор, при подключении однофазного асинхронного электродвигателя круговое магнитное поле наводит в роторе токи. Совокупность силы полей и токов создают вращающий импульс, прилагаемый к ротору, он начинает вращаться.

Схемы подключения

Варианты подключения двигателя через конденсатор:

  • схема подключения однофазного двигателя с использованием пускового конденсатора;
  • подключение электродвигателя с использованием конденсатора в рабочем режиме;
  • подключение однофазного электродвигателя с пусковым и рабочим конденсаторами.

Все эти схемы успешно применяются при эксплуатации асинхронных однофазных двигателей. В каждом случае есть свои достоинства и недостатки, рассмотрим каждый вариант более подробно.

Схема с пусковым конденсатором

Идея заключается в том, что конденсатор включается в цепь только при пуске, используется пусковая кнопка, которая размыкает контакты после раскрутки ротора, по инерции он начинает вращаться. Магнитное поле основной обмотки поддерживает вращение длительное время. В качестве кратковременного переключателя ставят кнопки с группой контактов или реле.

Поскольку схема кратковременного подключения однофазного двигателя через конденсатор предусматривает кнопку на пружине, которая при отпускании размыкает контакты, это дает возможность экономить, провода пусковой обмотки делают тоньше. Чтобы исключить межвитковое короткое замыкание, используют термореле, которое при достижении критической температуры отключает дополнительную обмотку. В некоторых конструкциях ставят центробежный выключатель, который при достижении определенной скорости вращения размыкает контакты.

Схемы и конструкции регулировки скорости вращения и предотвращения перегрузок электродвигателя на автомате могут быть различны. Иногда центробежный выключатель устанавливается на валу ротора или на других элементах, вращающихся от него с прямым соединением, или через редуктор.

Под действием центробежных сил груз оттягивает пружины с контактной пластиной, при достижении установленной скорости вращения замыкает контакты, переключатель реле обесточивает двигатель или подает сигнал на другой механизм управления.

Бывают варианты, когда тепловое реле и центробежный выключатель устанавливаются в одной конструкции. В этом случае тепловое реле отключает двигатель при воздействии критической температуры или усилиями раздвигающегося груза центробежного выключателя.

В связи с особенностями характеристик асинхронного двигателя конденсатор в цепи дополнительной катушки искажает линии магнитного поля, от круглой формы до эллиптической, в результате этого потери мощности увеличиваются, снижается КПД. Пусковые характеристики остаются хорошие.

Схема с рабочим конденсатором

Отличие этой схемы в том, что конденсатор после пуска не отключается, и вторичная обмотка на протяжении всей работы импульсами своего магнитного поля раскручивает ротор. Мощность электродвигателя в этом случае значительно увеличивается, форму электромагнитного поля можно попытаться приблизить от эллиптической формы к круглой подбором емкости конденсатора. Но в этом случае момент пуска более продолжительный по времени, и пусковые токи больше. Сложность схемы заключается в том, что емкость конденсатора для выравнивания магнитного поля подбирается с учетом токовых нагрузок. Если они будут меняться, то и все параметры будут не постоянными, для стабильности формы линий магнитного поля можно установить несколько конденсаторов с различными емкостями. Если при изменении нагрузки включать соответствующую емкость, это улучшит рабочие характеристики, но существенно усложняет схему и процесс эксплуатации.

Комбинированная схема с двумя конденсаторами

Оптимальным вариантом для усреднения рабочих характеристик является схема с двумя конденсаторами — пусковым и рабочим.

Установка и подбор компонентов

Конденсаторы имеют немалые габариты, поэтому не всегда помещаются во внутреннюю часть борно (распределительная коробка на корпусе электродвигателя).

В зависимости от места установки и других условий эксплуатации конденсаторы могут располагаться на внешней стороне двигателя рядом с коробкой расключения. В некоторых случаях конденсаторы выносят в отдельный корпус, расположенный недалеко от электродвигателя.

Величину емкости конденсаторов в идеальном случае с постоянной токовой нагрузкой можно рассчитать, но в большинстве случаев нагрузка нестабильна, и методика расчетов сложная. Поэтому опытные электрики руководствуются статистикой и практическим опытом:

  • для конденсаторов рабочей схемы емкость выбирается 0,75 мкФ на 1 кВт мощности;
  • для пусковых конденсаторов 1,8–2 мкФ на кВт мощности, при этом надо учитывать скачки напряжения в период пуска и остановки — они колеблются в пределах 300–600 В. Поэтому по напряжению конденсатор должен быть как минимум 400 В.

Вообще при выборе схемы и конденсаторов на однофазный двигатель надо руководствоваться назначением двигателя и условиями эксплуатации. Когда нужно быстро раскрутить двигатель, используется схема с пусковым конденсатором. При необходимости иметь в процессе эксплуатации большую мощность и КПД применяют схему с рабочим конденсатором — обычно в однофазном конденсаторном двигателе для бытовых нужд небольшой мощности, в пределах 1 кВт.

Как подключить однофазный двигатель

Чаще всего к нашим домам, участкам, гаражам подведена однофазная сеть 220 В. Поэтому оборудование и все самоделки делают так, чтобы они работали от этого источника питания. В этой статье рассмотрим, как правильно сделать подключение однофазного двигателя.

Асинхронный или коллекторный: как отличить

Вообще, отличить тип двигателя можно по табличке — шильдику — на которой написаны его данные и тип. Но это только в том случае, если его не ремонтировали. Ведь под кожухом может быть что угодно. Так что если вы не уверены, лучше определить тип самостоятельно.

Так выглядит новый однофазный конденсаторный двигатель

Как устроены коллекторные движки

Отличить асинхронный и коллекторный двигатели можно по строению. У коллекторных обязательно есть щетки. Они расположены возле коллектора. Еще обязательный атрибут движка этого типа — наличие медного барабана, разделенного на секции.

Такие двигатели выпускаются только однофазные, они часто устанавливаются в бытовой технике, так как позволяют получить большое число оборотов на старте и после разгона. Также они удобны тем, что легко позволяют менять направление вращения — необходимо только поменять полярность. Несложно также организовать изменение скорости вращения — изменением амплитуды питающего напряжения или угла его отсечки. Потому и используются подобные двигатели в большей части бытовой и строительной техники.

Строение коллекторного двигателя

Недостатки коллекторных двигателей — высокая шумность работы на больших оборотах. Вспомните дрель, болгарку, пылесос, стиральную машину и т.д.. Шум при их работе стоит приличный. На малых оборотах коллекторные двигатели не так шумят (стиральная машина), но не все инструменты работают в таком режиме.

Второй неприятный момент — наличие щеток и постоянного трения приводит к необходимости регулярного технического обслуживания. Если токосъемник не чистить, загрязнение графитом (от стирающихся щеток) может привести к тому, что соседние секции в барабане соединятся, мотор попросту перестанет работать.

Асинхронные

Асинхронный двигатель имеет статор и ротор, может быть одно и трёхфазным. В данной статье рассматриваем подключение однофазных двигателей, потому речь пойдет только о них.

Асинхронные двигатели отличаются невысоким уровнем шумов при работе, потому устанавливаются в технике, шум работы которой критичен. Это кондиционеры, сплит-системы, холодильники.

Строение асинхронного двигателя

Есть два типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Вся разница состоит в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это необходимо, так как после разгона она только снижает КПД.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная — смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Более точно определить бифилярный или конденсаторный двигатель перед вами, можно при помощи измерений сопротивления обмоток. Если сопротивление вспомогательной обмотки больше в два раза (разница может быть еще более значительная), скорее всего, это бифилярный двигатель и эта вспомогательная обмотка пусковая, а значит, в схеме должен присутствовать выключатель или пусковое реле. В конденсаторных двигателях обе обмотки постоянно находятся в работе и подключение однофазного двигателя возможно через обычную кнопку, тумблер, автомат.

Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей

С пусковой обмоткой

Для подключения двигателя с пусковой обмоткой потребуется кнопка, у которой один из контактов после включения размыкается. Эти размыкающиеся контакты надо будет подключить к пусковой обмотке. В магазинах есть такая кнопка — это ПНВС. У нее средний контакт замыкается на время удержания, а два крайних остаются в замкнутом состоянии.

Внешний вид кнопки ПНВС и состояние контактов после того как кнопка «пуск» отпущена»

Сначала при помощи измерений определяем какая обмотка рабочая, какая — пусковая. Обычно вывод от мотора имеет три или четыре провода.

Рассмотрим вариант с тремя проводами. В этом случае две обмотки уже объединены, то есть один из проводов — общий. Берем тестер, измеряем сопротивление между всеми тремя парами. Рабочая имеет самое меньшее сопротивление, среднее значение — пусковая обмотка, а наибольшее — это общий выход (меряется сопротивление двух последовательно включенных обмоток).

Если выводов четыре, они звонятся попарно. Находите две пары. Та, в которой сопротивление меньше — рабочая, в которой больше — пусковая. После этого соединяем один провод от пусковой и рабочей обмотки, выводим общий провод. Итого остается три провода (как и в первом варианте):

  • один с рабочей обмотки — рабочий;
  • с пусковой обмотки;
  • общий.

С этими тремя проводами и работаем дальше — используем для подключения однофазного двигателя.

Со всеми этими

    Подключение однофазного двигателя с пусковой обмоткой через кнопку ПНВС

подключение однофазного двигателя

Все три провода подключаем к кнопке. В ней тоже имеется три контакта. Обязательно пусковой провод «сажаем на средний контакт (который замыкается только на время пуска), остальные два — на крайние (произвольно). К крайним входным контактам ПНВС подключаем силовой кабель (от 220 В), средний контакт соединяем перемычкой с рабочим (обратите внимание! не с общим). Вот и вся схема включения однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифилярного) через кнопку.

Конденсаторный

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть варианты: есть три схемы подключения и все с конденсаторами. Без них мотор гудит, но не запускается (если подключить его по схеме, описанной выше).

Схемы подключения однофазного конденсаторного двигателя

Первая схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже. Схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском (бетономешалки, например), а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.

Схема с двумя конденсаторами

Есть еще третий вариант подключение однофазного двигателя (асинхронного) — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и реализуется чаще всего. Она на рисунке выше в середине или на фото ниже более детально. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами — рабочим и пусковым

При реализации других схем — с одним конденсатором — понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все соединяется просто.

Подбор конденсаторов

Есть довольно сложная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

  • рабочий конденсатор берут из расчета 70-80 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
  • пусковой — в 2-3 раза больше.

Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 вольт берем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, для пусковой цепи ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting, но можно взять и обычные.

Изменение направления движения мотора

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Когда собирали схему, один из проводов подали на кнопку, второй соединили с проводом от рабочей обмотки и вывели общий. Вот тут и надо перекинуть проводники.

{SOURCE}

Конденсатор для пуска электродвигателя, как рассчитать мощность

Если требуется присоединить трехфазный электродвигатель к обычной электросети, то потребуется создать электросхему для сдвига фаз. Основой такой схемы может служить конденсатор. Применяется он и для однофазного двигателя с целью облегчения его пуска.

Конденсатор для пуска электродвигателяКонденсатор для пуска электродвигателя Конденсатор для пуска электродвигателя

Что такое конденсатор

Это устройство для накопления электрического заряда. Он состоит из пары проводящих пластин, находящихся на малом отстоянии друг от друга и разделенных слоем изолирующего материала.

Широко распространены следующие виды накопителей электрического заряда:

  • Полярные. Работают в цепях с постоянным напряжением, подключаются в соответствии с указанной на них полярностью.
  • Неполярные. Работают в цепях с переменным напряжение, подключать можно как угодно
  • Электролитические. Пластины представляют собой тонкие оксидные пленки на листе фольги.
Неполярный конденсаторНеполярный конденсатор

Неполярный конденсатор

Электролитические лучше других подходят на роль конденсатора для пуска электродвигателя.

Описание разновидностей конденсаторов

Различным типам электродвигателей соответствуют подходящие им по своим характеристикам накопители.

Так, для низкочастотных высоковольтных (50 герц, 220-600 вольт) двигателей хорошо подходит электролитический конденсатор. Такие устройства обладают высокой емкостью, доходящей до 100 тысяч микрофарад. Нужно внимательно следить за соблюдением полярности, в противном случае из-за перегрева пластин возможно возгорание.

Неполярные накопители не имеют таких ограничений, но стоят они с несколько раз дороже.

Различные виды конденсаторовРазличные виды конденсаторов

Различные виды конденсаторов

Кроме перечисленных выше, производятся также вакуумные, газовые, жидкостные устройства, но как пусковой или рабочий конденсатор в схеме подключения электромотора, они не применяются.

Выбор емкости

С целью максимизации эффективности электродвигателя нужно рассчитать ряд параметров электроцепи, и прежде всего емкость.

Для рабочего конденсатора

Существуют сложные и точные методы расчета, однако в домашних условиях вполне достаточно оценить параметр по приближенной формуле.

На каждые 100 ватт электрической мощности трехфазного электродвигателя должно приходиться 7 микрофарад.

Недопустимо также подавать на фазовую статорную обмотку напряжение, превышающее паспортное.

Для пускового конденсатора

Если электродвигатель должен запускаться при наличии высокой нагрузки на приводном валу, то рабочий  конденсатор не справится, и на время запуска потребуется подключать пусковой. После достижения рабочих оборотов, что происходит в среднем за 2-3 секунды, он отключается вручную или устройством автоматики. Доступны специальные кнопки включения электрооборудования, автоматически размыкающие одну из цепей через заданное время задержки.

Недопустимо оставлять пусковой накопитель подключенным в рабочем режиме. Фазовый перекос токов может привести к перегреву и возгоранию двигателя. Определяя емкость пускового прибора, следует принимать ее в 2-3 раза выше, чем у рабочего. При этом при запуске крутящий момент электродвигателя достигает максимального значения, а после преодоления инерции механизма и набора оборотов он снижается до номинального.

Для набора требуемой емкости конденсаторы для запуска электродвигателя подключают в параллель. Емкость при этом суммируется.

Простые способы подключения электродвигателя

Самый простой способ подключения трехфазного электродвигателя к бытовой электросети – применение  частотного преобразователя. Потери мощности будут минимальны, но стоит такое устройство зачастую дороже самого двигателя.

Частотный преобразователь станет экономически эффективным лишь при большом объеме использования оборудования.

При другом способе для преобразования питающего напряжения используется обмотка самого асинхронного электродвигателя. Схема получится громоздкая и массивная. Конденсатор для запуска электродвигателя подключают по одной из двух популярных схем

  • треугольник;
  • звезда.
Подключение двигателя по схемам "звезда" и "треугольник"Подключение двигателя по схемам "звезда" и "треугольник"

Подключение двигателя по схемам «звезда» и «треугольник»

При реализации подключения этими способами важно свести к минимуму потери по мощности.

Схема подключения «треугольник»

Схема достаточно простая, для облегчения понимания обозначим контакты мотора символами A — ноль, B — рабочий и C — фазовый

Сетевой шнур подсоединяется коричневым проводником к контакту A, туда же следует подсоединить один из выводов конденсатора. К контакту И подсоединяется второй вывод прибора, а синий проводник сетевого шнура — к контакту С.

В случае небольшой мощности электромотора, не превышающей 1,5 киловатта, допустимо подключать только один конденсатор, пусковой при этом не нужен.

Если же мощность выше и нагрузка на валу значительная, то используют два параллельно соединенных прибора.

Схема подключения «звезда»

В случае если на клеммнике электродвигателя 6 выводов — следует их прозвонить по отдельности и определить, какие выводы связаны друг с другом. В паспорте мотора нужно найти назначение выводов. После этого схема переподключается, формируя привычный «треугольник».

С этой целью снимаются перемычки и контактам присваивают условные обозначения от A  до F. Далее последовательно соединяются контакты: A и D, B и E, C и F.

Теперь контакты D, E и F станут соответственно нулевым, рабочим и фазовым проводом. Конденсатор присоединяют к ним точно так же, как в предыдущем случае.

При первом включении нужно внимательно следит за тем, чтобы обмотки не перегревались. В этом случае следует немедленно отключить устройство и определить причину перегрева.

Рабочее напряжение

После емкости напряжение является важнейшим параметром. Если взять слишком большой запас по напряжению — сильно вырастут габариты, вес и цена всего устройства. Еще хуже – взять устройства, которым не хватает рабочего напряжения. Такое использование приведет к их быстрому износу, выходу из строя, пробою. При этом возможно возгорание или даже взрыв.

Оптимальный запас по напряжению — 15-20%.

Важно! Для конденсаторов с диэлектриком из бумаги в цепях с переменным напряжением номинальное напряжение, указанное для постоянного тока, нужно поделить на 3.

Если указано 600 вольт, то в цепях переменного тока безопасно применять такие конденсаторы можно до 300 вольт.

Использование электролитических конденсаторов

Конденсаторы с диэлектриком из бумаги отличаются малой удельной емкостью и значительными габаритами. Для двигателя даже не самой большой мощности они будут занимать много места. Теоретически их можно заменить электролитическими, обладающими в несколько раз более высокой удельной емкостью.

Разновидности устройства электролитического конденсатораРазновидности устройства электролитического конденсатора

Разновидности устройства электролитического конденсатора

Для этого электрическую схему придется дополнить несколькими элементами: диодами и резисторами. Такой вариант неплох для эпизодически работающего двигателя. Если же планируются продолжительные нагрузки, то от экономии места и веса лучше отказаться — при случайном выходе диода из строя он начнет пропускать на накопитель переменный ток, что приведет к его пробою и взрыву.

Выходом могут служить полипропиленовые конденсаторы с металлическим напылением серии СВВ, разработанные для использования в качестве пусковых.

Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя

Для вычисления емкости основного конденсатора применяют формулу:

C = (k×Iφ)/U

Где

  • k- коэффициент, принимаемый за 4800 при схеме «треугольник» и 2800 при схеме «звезда»;
  • Iφ-ток статора, его берут из паспорта или таблички на корпусе;
  • U- напряжение сети.
Трехфазный электродвигательТрехфазный электродвигатель

Трехфазный электродвигатель

Результат получается в микрофарадах. Вместо точной формулы можно применять правило: на каждые 100 ватт мощности — 7 микрофарад емкости.

Если при старте двигателю приходится преодолевать большой момент инерции подключенного к валу оборудования, то в помощь основному на время запуска и набора номинальных оборотов подключают пусковой конденсатор.

Емкость пускового накопителя принимают в 2-3 раза больше основного.

Подключение трехфазного электродвигателя к сетиПодключение трехфазного электродвигателя к сети

Подключение трехфазного электродвигателя к сети

После выхода на режим его обязательно отключают — вручную или с помощью автоматики. Если на рассчитанную емкость нет точно подходящего по номиналу прибора, конденсаторы можно подключать параллельно.

Как подобрать пусковой конденсатор для однофазного электромотора

До использования в пусковой цепи конденсатор проверяют тестером на исправность. При подборе рабочего конденсатора можно применять такое же приближенное правило а-7 микрофарад на 100 ватт номинальной электрической мощности. Емкость пускового также берется в 2-3 раза выше.

При подборе конденсатора на 220 вольт следует выбирать модели с номиналом не менее 400. Это объясняется переходными электромагнитными процессами при запуске, дающими кратковременные пусковые броски напряжения до 350-550 вольт.

Однофазные асинхронные электромоторы часто применяются в домашних электроприборах и электроинструменте. Для пуска таких устройств, особенно под нагрузкой, требуется пусковая обмотка и сдвиг фазы. Для этого используется конденсатор, подключаемый по одной из известных схем.

Конструкция асинхронного однофазного электродвигателяКонструкция асинхронного однофазного электродвигателя

Конструкция асинхронного однофазного электродвигателя

Если запуск осуществляется с преодолением большого момента инерции, подсоединяют пусковой конденсатор.

Почему однофазный электродвигатель запускают через конденсатор

Статор электродвигателя с единственной обмоткой при пропускании переменного тока не сможет начать вращение, а лишь начнет подрагивать. Чтобы начать вращение, перпендикулярно основной обмотке размещают пусковую. В цепь этой обмотки включают компонент для сдвига фазы, такой, как конденсатор. Электромагнитные поля этих двух обмоток, прикладываемые к ротору со сдвигом по фазе, и обеспечат начало вращения.

В трехфазном двигателе обмотки и так размещены под углами 120°. Соответственно сориентированы и наводимые ими в роторе электромагнитные поля. Для начала вращения достаточно обеспечить сдвиг их работы по фазе, чтобы обеспечить  пусковой момент вращения.

Схема подключения, подбор и расчёт пускового конденсатора

 

Выход из строя конденсаторов в цепи компрессора кондиционеров случается не так уж и редко. А зачем вообще нужен конденсатор и для чего он там стоит?

Бытовые кондиционеры небольшой мощности в основном питаются от однофазной сети 220 В. Самые распространённые двигатели которые применяют в кондиционерах такой мощности- асинхронные со вспомогательной обмоткой, их называют двухфазные электродвигатели или конденсаторные.

В таких двигателях две обмотки намотаны так, что их магнитные полюсы расположены под углом 90 град. Эти обмотки отличаются друг от друга количеством витков и номинальными токами, ну соответственно и внутренним сопротивлением. Но при этом они рассчитаны так что при работе они имеют одинаковую мощность.

В цепь одной из этих обмоток, её производители обозначают как стартовую(пусковую), включают рабочий конденсатор, который постоянно находится в цепи. Этот конденсатор ещё называют фазосдвигающим, так как он сдвигает фазу и создаёт круговое вращающееся магнитное поле. Рабочая или основная обмотка подключена напрямую к сети.

 

Схема подключения пускового и рабочего конденсатора

 

Рабочий конденсатор постоянно включён в цепь обмотки  через  него протекает ток равный току в рабочей обмотке. Пусковой конденсатор подключается на время запуска компрессора - не более 3 секунд (в современных кондиционерах используется только рабочий конденсатор, пусковой не используется)

Схема подключения рабочего конденсатора к обмоткам двигателя компрессораСхема подключения рабочего конденсатора к обмоткам двигателя компрессора

Схема подключения пускового конденсатора к обмоткам двигателя компрессора

 

 

Расчёт ёмкости и напряжения рабочего конденсатора

 

Расчёт сводится к подбору такой емкости, чтобы при номинальной нагрузке было обеспечено круговое магнитное поле, так как при значении ниже или выше номинального магнитное поле изменяет форму на эллиптическое, а это ухудшает рабочие характеристки двигателя и снижает пусковой момент. В инженерных справочниках приведена формула для расчёта ёмкости конденсатора:

 

Ср= Isinφ/2πf U n2

 

I и sinφ –ток и сдвиг фаз между напряжением и током в цепи при вращающемся магнтном поле без конденсатора

f- частота переменного тока

U – напряжение питания

n- коэффициент трансформации обмоток , определяется как соотношение витков обмоток с конденсатором и без него.

Напряжение на конденсаторе рассчитывается по формуле

 

Uc= U√(1+n2)

 

Uc -рабочее напряжение конденсатора

U - напряжение питания двигателя

n - коэффициент трансформации обмоток

Из формулы видно, что рабочее напряжение фазосдвигающего конденсатора выше напряжения питания двигателя.

В пособиях по расчёту приводят приближённое вычисление – 70-80 мкФ ёмкости конденсатора на 1 кВт мощности электродвигателя, а номинал напряжения конденсатора для сети 220 В обычно ставят - 450 В.

Также параллельно к рабочему конденсатору подключают пусковой конденсатор на время пуска, примерно на три секунды, после чего срабатывает реле и отключает пусковой конденсатор. В настоящее время в кондиционерах схемы с дополнительным пусковым конденсатором не применяют.

В более мощных кондиционерах используют компрессоры с трёхфазными асинхронными двигателями, пусковые и рабочие конденсаторы для таких двигателей не требуются.

 

Проверка и замена пускового/рабочего конденсатора

Подключение пускового и рабочего конденсатора к электродвигателю

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Подключение пускового и рабочего конденсатора к электродвигателю

Подключение пускового и рабочего конденсатора к электродвигателю

Есть 2 типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Их различие в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это нужно потому, что после разгона она снижает КПД.

Подключение пускового и рабочего конденсатора к электродвигателю

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная, они смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Схема подключения однофазного двигателя через конденсатор

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть несколько вариантов схем подключения. Без конденсаторов электромотор гудит, но не запускается.

Подключение пускового и рабочего конденсатора к электродвигателю

  • 1 схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже.
  • 3 схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском, а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.
  • 2 схема — подключения однофазного двигателя — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и используется чаще всего. Она на втором рисунке. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Подключение пускового и рабочего конденсатора к электродвигателю

Схема подключения трёхфазного двигателя через конденсатор

Здесь напряжение 220 вольт распределяется на 2 последовательно соединенные обмотки, где каждая рассчитана на такое напряжение. Поэтому теряется мощность почти в два раза, но использовать такой двигатель можно во многих маломощных устройствах.

Подключение пускового и рабочего конденсатора к электродвигателю

Максимальной мощности двигателя на 380 В в сети 220 В можно достичь используя соединение типа треугольник. Кроме минимальных потерь по мощности, неизменным остается и число оборотов двигателя. Здесь каждая обмотка используется на свое рабочее напряжение, отсюда и мощность.

Важно помнить: трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на 220 В. Поэтому если есть ввод на 380 В — обязательно подключайте к нему — это обеспечит более стабильную и экономичную работу устройств. Для пуска мотора не понадобятся различные пусковики и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к сети 380 В.

Онлайн расчет емкости конденсатора мотора

Введите данные для расчёта конденсаторов — мощность двигателя и его КПД

Есть специальная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись онлайн калькулятором или рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

Рабочий конденсатор берут из расчета 0,8 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
Пусковой подбирается в 2-3 раза больше.

Конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть минимум в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 350 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting.

Подключение пускового и рабочего конденсатора к электродвигателюПусковые конденсаторы для моторов

Эти конденсаторы можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

При нормальной работе трехфазных асинхронных электродвигателей с конденсаторным пуском, включенных в однофазную сеть предполагается изменение (уменьшение) емкости конденсатора с увеличением частоты вращения вала. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора.

Реверс направления движения двигателя

Подключение пускового и рабочего конденсатора к электродвигателю

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Такую операцию может делать двухпозиционный переключатель, на центральный контакт которого подключается вывод от конденсатора, а на два крайних вывода от «фазы» и «нуля».

Подключение пускового и рабочего конденсатора к электродвигателю

Выход из строя конденсаторов в цепи компрессора кондиционеров случается не так уж и редко. А зачем вообще нужен конденсатор и для чего он там стоит?

Бытовые кондиционеры небольшой мощности в основном питаются от однофазной сети 220 В. Самые распространённые двигатели которые применяют в кондиционерах такой мощности- асинхронные со вспомогательной обмоткой, их называют двухфазные электродвигатели или конденсаторные.

В таких двигателях две обмотки намотаны так, что их магнитные полюсы расположены под углом 90 град. Эти обмотки отличаются друг от друга количеством витков и номинальными токами, ну соответственно и внутренним сопротивлением. Но при этом они рассчитаны так что при работе они имеют одинаковую мощность.

В цепь одной из этих обмоток, её производители обозначают как стартовую(пусковую), включают рабочий конденсатор, который постоянно находится в цепи. Этот конденсатор ещё называют фазосдвигающим, так как он сдвигает фазу и создаёт круговое вращающееся магнитное поле. Рабочая или основная обмотка подключена напрямую к сети.

Схема подключения пускового и рабочего конденсатора

Рабочий конденсатор постоянно включён в цепь обмотки через него протекает ток равный току в рабочей обмотке. Пусковой конденсатор подключается на время запуска компрессора – не более 3 секунд (в современных кондиционерах используется только рабочий конденсатор, пусковой не используется)

Подключение пускового и рабочего конденсатора к электродвигателюПодключение пускового и рабочего конденсатора к электродвигателю

Подключение пускового и рабочего конденсатора к электродвигателю

Расчёт ёмкости и напряжения рабочего конденсатора

Расчёт сводится к подбору такой емкости, чтобы при номинальной нагрузке было обеспечено круговое магнитное поле, так как при значении ниже или выше номинального магнитное поле изменяет форму на эллиптическое, а это ухудшает рабочие характеристки двигателя и снижает пусковой момент. В инженерных справочниках приведена формула для расчёта ёмкости конденсатора:

Ср= Isinφ/2πf U n 2

I и sinφ –ток и сдвиг фаз между напряжением и током в цепи при вращающемся магнтном поле без конденсатора

f- частота переменного тока

U – напряжение питания

n- коэффициент трансформации обмоток , определяется как соотношение витков обмоток с конденсатором и без него.

Напряжение на конденсаторе рассчитывается по формуле

Uc= U√(1+n 2 )

Uc -рабочее напряжение конденсатора

U – напряжение питания двигателя

n – коэффициент трансформации обмоток

Из формулы видно, что рабочее напряжение фазосдвигающего конденсатора выше напряжения питания двигателя.

В пособиях по расчёту приводят приближённое вычисление – 70-80 мкФ ёмкости конденсатора на 1 кВт мощности электродвигателя, а номинал напряжения конденсатора для сети 220 В обычно ставят – 450 В.

Также параллельно к рабочему конденсатору подключают пусковой конденсатор на время пуска, примерно на три секунды, после чего срабатывает реле и отключает пусковой конденсатор. В настоящее время в кондиционерах схемы с дополнительным пусковым конденсатором не применяют.

В более мощных кондиционерах

Схема подключения однофазного электродвигателя на 220 вольт через конденсатор

Нередки случаи, когда необходимо подключить электродвигатель к сети 220 вольт — это происходит при попытках приобщить оборудование к своим нуждам, но схема не отвечает техническим характеристикам, указанным в паспорте такого оборудования. Мы постараемся разобрать в этой статье основные приемы решения проблемы и представим несколько альтернативных схем с описанием для подключения однофазного электродвигателя с конденсатом на 220 вольт.

Почему так происходит? Например, в гараже необходимо подключение асинхронного электродвигателя на 220 вольт, который рассчитан на три фазы. При этом необходимо сохранить КПД (коэффициент полезного действия), так поступают в случае, если альтернативы (в виде движка) просто не существует, потому как в схеме на три фазы легко образуется вращающееся магнитное поле, которое обеспечивает создание условий для вращения ротора в статоре. Без этого КПД будет меньше, по сравнению с трехфазной схемой подключения.

Когда в однофазных движках присутствует только одна обмотка, мы наблюдаем картину, когда поле внутри статора не вращается, а пульсирует, то есть толчок для пуска не происходит, пока собственноручно не раскрутить вал. Для того чтобы вращение могло происходить самостоятельно, добавляем вспомогательную пусковую обмотку. Это вторая фаза, она перемещена на 90 градусов и толкает ротор при включении. При этом двигатель все равно включен в сеть с одной фазой, так что название однофазного сохраняется. Такие однофазные синхронные моторы имеют рабочую и пусковую обмотки. Разница в том, что пусковая действует только при включении заводя ротор, работая всего три секунды. Вторая же обмотка включена все время. Для того чтобы определить где какая, можно использовать тестер. На рисунке можно увидеть соотношение их со схемой в целом.

Подключение электродвигателя на 220 вольт: мотор запускается путем подачи 220 вольт на рабочую и пусковую обмотки, а после набора необходимых оборотов нужно вручную отключить пусковую. Для того чтобы фазу сдвинуть, необходимо омическое сопротивление, которое и обеспечивают конденсаторы индуктивности. Встречается сопротивление как в виде отдельного резистора, так и в части самой пусковой обмотки, которая выполняется по бифилярной технике. Она работает так: индуктивность катушки сохраняется, а сопротивление становиться больше из-за удлиненного провода из меди. Такую схему можно наблюдать на рисунке 1: подключение электродвигателя 220 вольт.

схема

схема

Рисунок 1. Схема подключения электродвигателя 220 вольт с конденсатором

Существуют также моторы, у которых обе обмотки непрерывно подключены к сети, они называются двухфазные, потому как поле внутри вращается, а конденсатор предусмотрен, чтобы сдвигать фазы. Для работы такой схемы, обе обмотки имеют провод с равным друг другу сечением.

Схема подключения коллекторного электродвигателя на 220 вольт

Где можно встретить в быту?

Электрические дрели, некоторые стиральные машинки, перфораторы и болгарки имеют синхронный коллекторный двигатель. Он способен работать в сетях с одной фазой даже без пусковых механизмов. Схема такая: перемычкой соединяются концы 1 и 2, первый берет начало в якоре, второй – в статоре. Два кончика, которые остались, необходимо присоединить к питанию в 220 вольт.

схема

схема

Подключение электродвигателя 220 вольт с пусковой обмоткой

Внимание!

  • Такая схема исключает блок электроники, а следовательно – мотор сразу же с момента старта, будет работать на полную мощность – на максимальных оборотах, при запуске буквально срываясь с силой от пускового электротока, который вызывает искры в коллекторе;
  • существуют электромоторы с двумя скоростями. Их можно определить по трем концам в статоре, выходящим из обмотки. В этом случае скорость вала при подключении уменьшается, а риск деформации изоляции при старте – увеличивается;
  • направление вращения можно изменить, для этого следует поменять местами окончания подключения в статоре или якоре.

Схема подключения электродвигателя 380 на 220 вольт с конденсатором

Есть еще один вариант подключения электродвигателя мощность в 380 Вольт, который приходит в движение без нагрузки. Для этого также необходим конденсатор в рабочем состоянии.

Один конец подключается к нулю, а второй — к выходу треугольника с порядковым номером три. Чтобы изменить направление вращения электромотора, стоит подключить его к фазе, а не к нулю.

схема

схема

Схема подключения электродвигателя 220 вольт через конденсаторы

В случае когда мощность двигателя более 1,5 Киловатта или он при старте работает сразу с нагрузкой, вместе с рабочим конденсатором необходимо параллельно установить и пусковой. Он служит увеличению пускового момента и включается всего на несколько секунд во время старта. Для удобства он подключается с кнопкой, а все устройство — от электропитания через тумблер или кнопку с двумя позициями, которая имеет два фиксированных положения. Для того чтобы запустить такой электромотор, необходимо все подключить через кнопку (тумблер) и держать кнопку старта, пока он не запустится. Когда запустился – просто отпускаем кнопку и пружина размыкает контакты, отключая стартер

схема

схема

Специфика заключается в том, что асинхронные двигатели изначально предназначаются для подключения к сети с тремя фазами в 380 В или 220 В.

Важно! Для того чтобы подключить однофазный электромотор в однофазную сеть, необходимо ознакомиться с данными мотора на бирке и знать следующее:

схемасхема

Р = 1,73 * 220 В * 2,0 * 0,67 = 510 (Вт) расчет для 220 В

Р = 1,73 * 380 * 1,16 * 0,67 =510,9 (Вт) расчет для 380 В

По формуле становится понятно, что электрическая мощность превосходит механическую. Это необходимый запас для компенсации потерь мощности при старте — создании вращающегося момента магнитного поля.

Существуют два типа обмотки — звездой и треугольником. По информации на бирке мотора можно определить какая система в нем использована.

Это схема обмотки звездой

схемасхема

Красные стрелки — это распределение напряжения в обмотках мотора, говорит о том, что на одной обмотке распределяется напряжение единичной фазы в 220 В, а двух других — линейного напряжения 380 В. Такой двигатель можно приспособить под однофазную сеть по рекомендациям на бирке: узнать для какого напряжения созданы обмотки, можно соединять их звездой или треугольником.

Схема обмотки треугольником проще. По возможности лучше применить ее, так как двигатель будет терять мощность в меньшем количестве, а напряжение по обмоткам всюду будет равно 220 В.

Это схема подключения с конденсатором асинхронного двигателя в однофазную сеть. Включает рабочие и пусковые конденсаторы.

схемасхема

Пример:

  • применяем конденсаторы, ориентируясь на напряжение, минимум 300 или 400 В;
  • емкость рабочих конденсаторов набирается путем параллельного их соединения;
  • вычисляем таким образом: каждые 100 Вт — это еще 7 мкФ, учитывая, что 1 кВт равен 70 мкФ;
  • это пример параллельного соединения конденсаторов
    схемасхема
  • емкость для пуска должна превышать в три раза емкость рабочих конденсаторов.

Важно! Если при старте не отключить вовремя пусковые конденсаторы, когда мотор наберет стандартные для него обороты, они приведут к большому перекосу по току во всех обмотках, что попросту заканчивается перегревом электромотора.

После прочтения статьи, рекомендуем ознакомиться с техникой подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть:

Motor Capacitor FAQ по пусковым и рабочим конденсаторам.

Основная информация


Замена конденсатора


Технические характеристики


Поиск и устранение неисправностей


Основная информация

Как долго доставляется мой конденсатор?

Все заказы менее 50 штук доставляются почтой Первого класса или приоритетной почтой USPS и доставляются через 1-3 дня со дня отправки. Доставка большинства товаров на складе осуществляется в тот же день.Все остальные заказы отправляются UPS или FedEx.


Для чего используется пусковой конденсатор?

Пусковой конденсатор используется для кратковременного сдвига фазы в пусковой обмотке однофазного электродвигателя с целью увеличения крутящего момента. Пусковые конденсаторы обладают очень большим значением емкости для своего размера и номинального напряжения и, как следствие, предназначены только для кратковременного режима работы. Это из-за того, что пусковые конденсаторы выходят из строя после слишком длительного пребывания под напряжением из-за неисправной пусковой цепи на двигателе.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как заменить пусковой конденсатор в однофазном двигателе.




Каковы типичные номиналы пускового конденсатора?

Большинство пусковых конденсаторов имеют номинальную емкость 50–1200 мкФ и напряжение 110/125, 165, 220/250 или 330 В переменного тока. Они также обычно всегда рассчитаны на 50 и 60 Гц. Корпуса обычно имеют круглую форму и отлиты из черного фенольного или бакелитового материалов.Концевые заделки обычно представляют собой нажимные клеммы ¼ "с 2 клеммами на каждую клемму.


Для чего используется рабочий конденсатор?

Рабочий конденсатор двигателя используется для непрерывной регулировки тока или фазового сдвига обмоток двигателя с целью оптимизации крутящего момента двигателя и эффективности. Все рабочие конденсаторы предназначены для непрерывного режима работы и, как следствие, имеют гораздо меньшую частоту отказов, чем пусковые конденсаторы.


Каковы типичные характеристики рабочего конденсатора?

В большинстве применений с конденсаторами для работы электродвигателей используется рейтинг 2.Емкость 5-100 мкФ (микрофаррад) и напряжение 370 или 440 В переменного тока. Они также обычно всегда рассчитаны на 50 и 60 Гц. Корпуса имеют круглую или овальную форму, чаще всего используются стальной или алюминиевый корпус и крышка. Концевые заделки обычно представляют собой нажимные-дюймовые клеммы с 2–4 клеммами на каждую клемму.


Чем рабочий конденсатор отличается от пускового конденсатора?

Пусковые конденсаторы дают большое значение емкости, необходимое для пуска двигателя в течение очень короткого (секундного) периода времени.Они работают только в прерывистом режиме и выйдут из строя, если подавать питание слишком долго. Рабочие конденсаторы используются для непрерывного управления напряжением и током обмоток двигателя и поэтому работают в непрерывном режиме. Как правило, они имеют гораздо меньшее значение емкости.



Что такое двойной рабочий конденсатор?

Двойные рабочие конденсаторы - это 2 рабочих конденсатора в одном корпусе. У них нет ничего, что делало бы их электрически особенными. Обычно они имеют соединения, отмеченные буквой «C» для «общего», «H» или «Herm» для «герметичного компрессора» и «F» для «вентилятора».«У них также будет 2 разных номинала конденсаторов для 2 разных частей. Вы можете увидеть 40/5 MFD, что означает, что одна сторона составляет 40 микрофарад (измерение емкости), а другая сторона - 5 микрофарад. Меньшее значение всегда будет подключено. к вентилятору. Более крупное соединение всегда будет подключено к компрессору.


Вернуться к началу

Замена конденсатора

Круглая по сравнению с овальной

Единственное отличие круглых конденсаторов от овальных - это корпус.Электрической разницы нет. Пока замена умещается в отведенном месте, форма корпуса не имеет значения.


"Если я не могу найти замену своему двойному рабочему конденсатору, могу ли я использовать два отдельных рабочих конденсатора?"

Единственное преимущество конструкции двойного рабочего конденсатора заключается в том, что он поставляется в небольшом корпусе всего с 3 подключениями. Другой разницы нет. Если места для монтажа достаточно, использование двух отдельных рабочих конденсаторов вместо исходного двойного рабочего конденсатора является приемлемой практикой.


"Можно ли заменить пусковой конденсатор на рабочий конденсатор?"

Да и нет. В необычных обстоятельствах рабочий конденсатор может использоваться в качестве пускового конденсатора, но доступные значения намного ниже, чем значения, обычно доступные для специальных пусковых конденсаторов. Номинальные значения емкости и напряжения должны соответствовать оригинальной спецификации пускового конденсатора. Пусковой конденсатор нельзя использовать в качестве рабочего конденсатора, потому что он не может выдерживать ток непрерывно (всего пару секунд).


«На моем пусковом конденсаторе установлен резистор. Нужно ли мне заменить конденсатор на один?»


В большинстве заменяемых пусковых конденсаторов резистор отсутствует. Вы можете проверить состояние старого, проверив значение сопротивления, или просто заменить его новым. Это должно быть где-то около 10-20 кОм и около 2 Вт. Резисторы обычно либо припаяны, либо обжаты на выводах. Назначение резистора - сбросить остаточное напряжение в конденсаторе после того, как он был отключен от цепи после запуска двигателя.Не все пусковые конденсаторы будут использовать один, поскольку есть другие способы добиться этого. Важно отметить, что если в вашем оригинальном конденсаторе он был, вам необходимо заменить его на новый.

Наверх


Технические характеристики

Напряжение

Выберите конденсатор с номинальным напряжением, равным или превышающим исходный конденсатор. Если вы используете конденсатор на 370 вольт, подойдет конденсатор на 370 или 440 вольт.Блок на 440 вольт действительно прослужит дольше. Конденсатор будет иметь маркированное напряжение, указывающее допустимое пиковое напряжение, а не рабочее напряжение.


Могу ли я использовать конденсатор с более высоким номинальным напряжением, чем у оригинального?

Да. Вы можете использовать конденсатор с таким же или более высоким номинальным напряжением, чем исходный, но вы не можете использовать конденсатор с номинальным напряжением ниже, чем тот, который вы заменяете.


Значение емкости (мкФ, МФД или микрофарад)

Выберите конденсатор со значением емкости (указанным в MFD, мкФ или микрофарадах), равным исходному конденсатору.Не отклоняйтесь от исходного значения, так как оно задает рабочие характеристики двигателя.


Частота (Гц)

Выберите конденсатор с номинальной частотой Гц оригинала. Почти все заменяемые конденсаторы будут иметь маркировку 50/60.


Тип клеммы

Практически каждый конденсатор будет использовать соединитель типа «флажок». Следующий вопрос: «Сколько клемм на клеммную колодку необходимо для двигателя приложения?» Большинство пусковых конденсаторов имеют 2 клеммы на клемму, а большинство рабочих конденсаторов будут иметь 3 или 4 терминала на почту.Убедитесь, что выбранный вами конденсатор имеет как минимум такое же количество клемм на клемму подключения, что и исходный.


Форма корпуса

Практически все пусковые конденсаторы имеют круглый корпус. Конденсаторы круглого сечения являются наиболее распространенными, но многие двигатели по-прежнему имеют овальную конструкцию. С точки зрения электричества разницы нет; пригодность - единственный вопрос здесь. Если пространство в монтажной коробке не ограничено, стиль корпуса значения не имеет.


Общий размер

Как и форма корпуса, габаритные размеры не имеют электрического значения.Выберите конденсатор, который поместится в отведенном для этого месте.


Вернуться к началу

Поиск и устранение неисправностей

Как узнать, неисправен ли мой пусковой конденсатор?

Большинство отказов бывает одного из двух типов.

"Стартовый колпак вырвался наружу!" Это то, что мы называем катастрофическим отказом. Обычно это происходит из-за того, что пусковая цепь электродвигателя задействована слишком долго для номинальной кратковременной нагрузки пускового конденсатора.Его верх буквально оторван, а внутренности частично или полностью выброшены.

Точно так же, но не столь драматично, на стартовой крышке может появиться разрыв пузыря сброса давления. В любом случае легко сказать, что конденсатор нуждается в замене.



Мой мотор медленно заводится. Мой пусковой конденсатор плохой?

Ответ на этот вопрос: возможно. Возможно, ваш пусковой конденсатор потерял свою номинальную емкость из-за износа и старения, или у вас могут быть другие проблемы, не связанные с конденсатором, связанные с другими компонентами двигателя.


Не пора ли заменить рабочий конденсатор?

Как правило, рабочий конденсатор намного превосходит пусковой конденсатор двигателя. Рабочий конденсатор также выйдет из строя или изнашивается по-разному, что делает их немного более сложными при попытке определить, пришло ли время для замены. Пусковые конденсаторы обычно катастрофически выходят из строя, поэтому решение о том, когда заменить очевидное, ограничивает время, затрачиваемое на поиск и устранение неисправностей.

Когда рабочий конденсатор начинает работать за пределами допустимого диапазона, это чаще всего обозначается падением номинального значения емкости (значение микрофарад уменьшилось).Для большинства стандартных двигателей рабочий конденсатор будет иметь «допуск», описывающий, насколько близко к номинальному значению емкости может быть фактическое значение. Обычно это от +/- 5% до 10%. Для большинства двигателей, пока фактическое значение находится в пределах 10% от номинального значения, вы в хорошей форме. Поскольку используется рабочий конденсатор, а его емкость выходит за пределы этого диапазона, вам потребуется заменить его.

В некоторых случаях из-за дефекта в конструкции конденсатора или иногда из-за неисправности двигателя, не связанной с конденсатором, рабочий конденсатор выпирает из-за внутреннего давления.Для большинства современных конструкций рабочих конденсаторов это приведет к размыканию цепи и отсоединению внутренней спиральной мембраны в качестве защитной меры для предотвращения взрыва.

Тест в этом случае простой; если она вздулась, пора заменить. Если вы не измерили целостность клемм, пора также заменить.

Как проверить состояние конденсатора ».


Вернуться к началу

"Почему вышел из строя рабочий конденсатор?"

Ответ может быть простым, но в зависимости от того, насколько близок расчетный срок службы рабочего конденсатора, также может быть трудно привязать его к одному фактору.


Время - Все конденсаторы имеют расчетный срок службы. Несколько факторов можно поменять местами или объединить, чтобы увеличить или уменьшить срок службы рабочего конденсатора, но после того, как расчетный срок службы превышен, внутренние компоненты могут начать более быстро разрушаться и снижаться производительность. Проще говоря, неудачу можно отнести к «просто старости».

Нагрев - Превышение расчетного предела рабочей температуры может иметь большое влияние на ожидаемый срок службы рабочего конденсатора. Как правило, у двигателей, которые работают в жарких условиях или с недостаточной вентиляцией, срок службы рабочего конденсатора значительно сокращается.То же самое может быть вызвано излучением тепла от обычно горячего двигателя, которое приводит к перегреву конденсатора. В общем, если вы можете поддерживать рабочий конденсатор в холодном состоянии, он прослужит намного дольше.

Ток - отказ двигателя вызывает перегрузку конденсатора. Этот сценарий встречается реже, поскольку обычно сопровождается частичным или полным отказом двигателя. Двигатель перегружен или имеет сбой в обмотках, что приводит к нарастанию тока.Это может повлиять на конденсатор.

Напряжение - Этот единственный фактор может иметь экспоненциальный эффект, сокращая расчетный срок службы. Рабочий конденсатор должен иметь указанное номинальное напряжение, которое нельзя превышать. В качестве примера возьмем 440 В. При 450 вольт срок службы может сократиться на 20%. При 460 вольт срок службы может сократиться на 50%. При 470 вольт срок службы сокращается на 75% и так далее. То же самое можно применить и в обратном порядке, чтобы увеличить срок службы за счет использования конденсатора с номинальным напряжением, значительно превышающим необходимое, хотя и в меньшей степени.


Как долго должен работать рабочий конденсатор?

Средняя точка для качественного вторичного рынка (конденсатор, который не поставляется с вашим двигателем) рабочий конденсатор будет 30 000-60 000 часов работы. Установленные на заводе рабочие конденсаторы иногда имеют расчетный срок службы намного меньше указанного. В отраслях с высокой конкуренцией, где каждая деталь может иметь значительное влияние на стоимость или где предполагаемое использование двигателя, вероятно, будет прерывистым и нечастым, может быть выбран рабочий конденсатор более низкого класса с расчетным сроком службы всего 1000 часов.Кроме того, все факторы из приведенного выше раздела (причины отказа рабочего конденсатора) могут резко изменить разумный ожидаемый срок службы рабочего конденсатора.

Вернуться к началу
.

Часть 7: Емкость и конденсаторы

7.1 Электрический заряд и электрические поля

Рассмотрим пару плоских проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу (как на рисунке 7.1) и разделенных изолятором, которым может быть просто воздух. Каждая пластина как электрический проводник будет содержать большое количество подвижных отрицательно заряженных электронов. Если пластины подключены к источнику питания постоянного тока, отрицательные электроны будут притягиваться от верхней пластины к положительному полюсу источника питания, но для каждого электрона, который делает это, другой электрон должен покинуть отрицательный полюс источника питания и перейти к нижней пластине.Верхняя пластина станет положительно заряженной из-за нехватки электронов, тогда как избыточные электроны в нижней пластине придадут ей отрицательный заряд. Разница в полярности заряда между пластинами означает, что между ними существует разность потенциалов (PD), и поток электронов исчезает и прекращается, когда PD между пластинами совпадает с напряжением питания. Как только это произошло, источник питания больше не может подавать достаточно энергии для удаления электронов с верхней пластины или проталкивания электронов на нижнюю пластину, и пластины называются «заряженными».

Figure 7.1: A charged plate system

Рисунок 7.1: Система заряженных пластин

Между двумя заряженными пластинами существует электрическое поле. Подобно магнитному полю, электрическое поле нельзя увидеть, но его можно описать в терминах движущейся через него заряженной частицы. Также, как и магнитные поля, электрические поля представляются как линий электрического потока .

Figure 7.2: The electric field between two charged plates.

Рисунок 7.2: Электрическое поле между двумя заряженными пластинами.

Если пластины отсоединить от источника питания и соединить вместе через резистор, электроны потекут с отрицательно заряженной пластины на положительно заряженную пластину.Этот ток исчезнет, ​​поскольку заряды на пластинах уменьшатся. По мере прохождения тока он выделяется в виде тепла, поэтому можно видеть, что энергия накапливается в заряженном конденсаторе.

Заряд, накопленный в электрическом поле, можно измерить в кулонах (Кл), то есть ток, протекающий для зарядки пластин, умноженный на время, в течение которого происходит течение. Однако следует отметить, что при постоянном напряжении питания ток будет уменьшаться по мере увеличения заряда на пластинах, так что пластины не заряжаются постоянным током.На практике общий заряд, который может накапливаться параллельными пластинами, зависит от площади пластины, расстояния между пластинами, ЧР между ними и природы изоляционного материала, который их разделяет.

7,2 Емкость

Для любой системы параллельных пластин отношение количества накопленного заряда к частичному разряду между пластинами является постоянным. Эта постоянная называется емкостью (C), а система накопительных пластин называется конденсатором (иногда ошибочно называют конденсатором ).Условное обозначение цепи конденсатора показано на рисунке 7.3.

Figure 7.3: The circuit symbol for a capacitor.

Рисунок 7.3: Условное обозначение цепи конденсатора.

Единицей измерения емкости является фарад (Ф) и:

где:
C = емкость (F)
Q = накопленный заряд в емкости (C)
U = PD между пластинами конденсатора (В)

Поскольку в Части 1 мы отметили, что Q = I t, мы можем сказать, что:

где:
I = средний зарядный ток конденсатора (C)
t = время, в течение которого проходит зарядный ток (с)

Конденсатор имеет емкость в одну фараду, если он может хранить один кулон, когда частичный разряд между его пластинами составляет один вольт.Однако, поскольку на практике один фарад оказывается довольно большим значением емкости, большинство емкостей указано в микрофарадах (мкФ), что равно 1 × 10 -6 F.

Обратите внимание, что если к конденсатору подключено постоянное напряжение, конденсатор будет заряжаться до тех пор, пока частичный разряд на нем не станет таким же, как напряжение питания. Он будет оставаться заряженным до тех пор, пока не будет обеспечен путь для прохождения тока между пластинами. Однако, если конденсатор подключен к источнику переменного тока, где направление тока постоянно меняется, он будет постоянно заряжаться и разряжаться.

7.3 Пробой диэлектрика и диэлектрическая проницаемость

Изоляционный материал, который занимает пространство между пластинами конденсатора, называется диэлектриком . Изоляционные материалы обычно не проводят электричество, потому что в них нет свободных электронов, которые могли бы течь как ток. Однако, если изоляторы подвергаются воздействию достаточно сильного электрического поля, электроны могут вырываться, а изолирующие свойства теряются в процессе, называемом пробой диэлектрика .Это явление может быть очень серьезным при нарушении изоляции кабеля.

Напряженность электрического поля может быть выражена через частичные разряды, приложенные к изолятору определенной толщины, это значение называется средним градиентом потенциала и обычно измеряется в киловольтах на миллиметр (кВ / мм). Градиент потенциала, при котором изолятор выходит из строя, называется его диэлектрической прочностью , и его можно использовать как меру того, насколько хорош изолятор. В таблице 7.1 приведена электрическая прочность нескольких изоляторов.

Пример

Пропитанный бумажный конденсатор силового конденсатора с параллельными пластинами имеет толщину 0,5 мм и электрическую прочность 5 кВ / мм. Если соответствующий конденсатор имеет приложенное частичное напряжение 1,8 кВ, каков средний градиент потенциала в бумаге? При каком приложенном напряжении можно ожидать выхода конденсатора из строя?





Таблица 7.1: Электрическая прочность некоторых распространенных изоляторов.
Материал Диэлектрическая прочность (кВ / мм) Приложения
Воздух 3 Общие
Бакелит 20-25 Вилки, оборудование и т. Д.
Битум 14 Коробки кабельно-уплотнительные
Стекло 50-120 Изоляторы ВЛ
Слюда 40–150 Коммутаторы, горячие элементы, конденсаторы
Миканит 30 Станки
Пропитанная бумага 4-10 Кабели силовые, конденсаторы
Парафиновый воск 8 конденсаторы
Фарфор 9-10 Держатели предохранителей, изоляторы ВЛ

Диэлектрические материалы также можно охарактеризовать с точки зрения их относительной диэлектрической проницаемости r ).Абсолютная диэлектрическая проницаемость материала определяется как отношение заряда на единицу площади на поверхности этого материала к напряженности создаваемого электрического поля. Относительная диэлектрическая проницаемость определяется как отношение емкости конденсатора с рассматриваемым материалом между пластинами к емкости того же конденсатора с вакуумом между пластинами. Это отношение также равно диэлектрической проницаемости диэлектрика диэлектрической проницаемости свободного пространства (т.е.е. вакуум). Таким образом:

где:
ε r = относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала, без единиц
C = емкость конденсатора с рассматриваемым материалом (F)
C 0 = емкость того же конденсатора с вакуумом между его пластина (F)
ε = абсолютная диэлектрическая проницаемость материала (Ф / м)
ε 0 = диэлектрическая проницаемость свободного пространства (Ф / м)

Обратите внимание, что диэлектрическая проницаемость свободного пространства является постоянной, равной 8,85 × 10 -12 Ф / м (или C 2 / Нм 2 ), и что по определению относительная диэлектрическая проницаемость вакуума равна 1.Также обратите внимание, что диэлектрическая проницаемость (ε) по концепции и названию очень похожа на проницаемость (μ) магнитных материалов, однако их не следует путать. Таблица 7.2 содержит относительную проницаемость некоторых распространенных диэлектрических материалов.

Таблица 7.2: Относительная проницаемость некоторых распространенных диэлектрических материалов.
Диэлектрический материал Относительная диэлектрическая проницаемость (ε r )
Воздух 1
Бакелит 4.5-5,5
Стекло 5-10
Микра 3-7
Пропитанная бумага 2
полистирол 2,5
Фарфор 6-7

7,4 Конденсаторы в параллельном и последовательном соединениях

Рассмотрим три конденсатора, подключенных параллельно, как показано на рисунке 7.4, каждый из них будет иметь одинаковое напряжение (В) на каждом, а общий заряд (Q T ) будет суммой отдельных зарядов.Следовательно:

Figure 7.4: Three capacitors in parallel.

Рисунок 7.4: Три конденсатора параллельно.

Но Q = CV, и если C T является эквивалентной емкостью трех конденсаторов:

Следовательно:


Теперь рассмотрим три последовательно соединенных конденсатора, как показано на рисунке 7.5. Напряжение питания распределяется между тремя конденсаторами, и, поскольку через каждый конденсатор будет протекать один и тот же зарядный ток, каждый из них получит одинаковый заряд за одно и то же время.Таким образом:

Three capacitors in series.

Рисунок 7.5: Три конденсатора последовательно.

Но U = Q / C, поэтому, если C T - эквивалентное значение трех последовательно соединенных конденсаторов:

Следовательно:

Пример

Рассчитайте эквивалентную емкость конденсаторов 5 мкФ, 10 мкФ и 30 мкФ, соединенных последовательно.

Эти конденсаторы подключены к источнику питания 240 В постоянного тока. Рассчитайте заряд каждого конденсатора и разность потенциалов на каждом из них.

Общий накопленный заряд:

Поскольку конденсаторы соединены последовательно, заряд каждого из них равен общему заряду, т.е.е. 720 мкКл.

ЧР через конденсатор 5 мкФ:

Части разряда через конденсатор 10 мкФ:

Части разряда через конденсатор 30 мкФ:

Чек: 144 + 72 + 24 = 240В

Обратите внимание, что конденсатор с наименьшим значением имеет наибольшее напряжение на нем, и если конденсаторы имеют аналогичную конструкцию, все они должны быть рассчитаны на наибольшее напряжение. По этой причине конденсаторы не часто подключают последовательно, если они не идентичны.

7,5 Емкость параллельного конденсатора

Емкость конденсатора с параллельными пластинами зависит от:

  • Площадь пластины (A в м 2 ), так что C α A
  • Расстояние между пластинами (d в м 2 ), так что C α 1/ d
  • Абсолютная диэлектрическая проницаемость диэлектрика (ε в Ф / м), так что C α ε
  • Количество пластин (N), конденсаторы могут быть построены из ряда соединяющихся пластин (рисунок 7.6), так что C α (N-1).

Объединение вышеуказанных факторов дает:

На самом деле используется абсолютная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, и, поскольку ε = ε r ε 0 , уравнение принимает следующий вид:

Figure 7.6: An interleaved-plate capacitor, containing 11 plates it is defectively 10 capacitors in parallel.

Рисунок 7.6: Конденсатор с чередующимися пластинами, содержащий 11 пластин, дефектно 10 конденсаторов, включенных параллельно.

7,6 Энергия, накопленная в конденсаторе

Подобно индукторам, которые накапливают энергию в магнитном поле, конденсаторы накапливают энергию в электрическом поле.Однако, в отличие от катушек индуктивности, конденсаторы могут сохранять запасенную энергию после отключения питания, хотя со временем она рассеивается. Энергия, запасенная в конденсаторе, может быть выражена как:

Количество энергии, хранящейся в большинстве конденсаторов, невелико, тем не менее, этого достаточно, чтобы поразить человека. Хотя заряд и, следовательно, энергия со временем улетучатся, разрядный резистор обычно помещается на клеммах конденсатора. Такой резистор должен иметь достаточно высокое значение, чтобы предотвратить протекание через него заметных токов от источника заряда, но достаточно низкое, чтобы разрядить конденсатор за разумное время.Типичное значение - 10 МОм.

7.7 Кривые роста и спада

Как упоминалось в разделе 7.1, ток зарядки двух параллельных пластин не является постоянным, а затухает по мере нарастания заряда и увеличения частичных разрядов на выводах конденсаторов. Рассмотрим схему на рис. 7.7, где конденсатор подключен последовательно с резистором к источнику постоянного тока с ЭДС E вольт. Мгновенное ЧР через конденсатор (то есть ЧР в любой момент времени, t ) обозначается как v , мгновенный ток, протекающий через конденсатор, равен i , а мгновенный заряд конденсатора составляет q .

Figure 7.7: A capacitor charge and discharge circuit.

Рисунок 7.7: Цепь заряда и разряда конденсатора.

Если конденсатор изначально не заряжен, когда переключатель находится в положении 1, начальный ток (I 0 ) будет равен I 0 = V / R. По мере накопления заряда конденсатора, PD ( v ) на его пластинах также увеличивается. Это напряжение противодействует заряду, протекающему к конденсатору, и эффективное напряжение цепи становится V- v , а мгновенный ток будет меньше начального.Таким образом:

Следовательно, ток, который изначально был большим, спадает по мере зарядки, тогда как напряжение на конденсаторе и заряд на конденсаторе увеличиваются (рисунок 7.8). Когда конденсатор полностью заряжен, v, = E и q, = Q, где Q - максимальный заряд конденсатора (Q = CV).

Когда переключатель переведен в положение 2, конденсатор разрядится. Первоначально v = E и I 0 = E / R, однако по мере продолжения разрядки v уменьшается, а i = v / R.И напряжение, и ток падают по аналогичной кривой, и при этом заряд, удерживаемый конденсатором, также уменьшается (рисунок 7.9).

Figure 7.8: The charging curve for a capacitor.

Рисунок 7.8: Кривая зарядки конденсатора.

Figure 7.9: The discharging curve for a capacitor.

Рисунок 7.9: Кривая разрядки конденсатора.

Время, необходимое для зарядки и разрядки, зависит от постоянной времени (τ) схемы, которая определяется как:

, и конденсатор обычно разряжается за 5 постоянных времени.Уравнения для зарядки и разрядки конденсаторов очень похожи на уравнения для кривых роста и спада для индукторов. Они включены сюда для полноты картины.

Мгновенный заряд при зарядке:

Мгновенный ток при зарядке:

Мгновенный заряд при разрядке:

Мгновенный ток при разряде:

Базовая электротехника .

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о