Калькулятор емкости фазосдвигающего конденсатора
Случается на практике, например на садовом участке, требуется подключить асинхронный трехфазный электродвигатель(наждак, сверлильный станок) к стандартной однофазной сети переменного тока 220 вольт. Пуск трехфазного электродвигателя обеспечивается за счет переменного магнитного поля от трехфазной сети. В случае с однофазной сетью, достаточный сдвиг магнитного поля не создается, поэтому применяют пусковые и рабочие фазосдвигающие конденсаторы.
Рабочий конденсатор
Рабочий конденсатор постоянно включен в цепи питания и выполняет функцию фазосдвигающей цепи для обмоток электродвигателя. Такие конденсаторы подключаются последовательно с одной из обмоток и должны обеспечивать большой рабочий ресурс наработки. Конденсатор вместе с обмоткой электродвигателя создают колебательный контур, поэтому на конденсаторе возникает повышенное напряжение, превышающее напряжение питания. Это необходимо учитывать при выборе рабочего конденсатора. Превышение расчетной емкости, может отразиться на сильном нагреве двигателя и приведет к повреждению обмоток.
Пусковой конденсатор
Если в момент запуска, присутствует нагрузка на валу, препятствующая свободному вращению используют дополнительный пусковой конденсатор. Время работы пускового конденсатора 3-5 секунд и подключают его параллельно рабочему конденсатору, т.к. требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора (в 2-3 раза выше емкости рабочего). После выхода двигателя на рабочую частоту вращения, пусковой конденсатор отключают, и мотор работает за счет сдвига фаз. Это необходимо только для тех двигателей, которые предусматривают данный режим запуска!
В качестве пусковых и рабочих фазосдвигающих конденсаторов используют конденсаторы с полипропиленовым диэлектриком, а рабочее напряжение конденсаторов лучше выбрать 400-500 В, что обеспечит необходимый запас по напряжению в процессе работы.
ВАЖНО! Напряжение 220В является опасным для жизни!
Конденсатор сохраняет накопленный заряд длительное время и при монтаже схемы необходимо проводить его разряд!
Внимательно выбирайте рабочее напряжение для конкретного случая коммутации обмоток ( «треугольник» Δ или «звезда» Y ). Двигатель с обмотками по схеме «звезда» (как в примере расположения параметров), при подключении в сеть 220 В, будет сильно греться, потеряет в мощности и может выйти из строя!
Расчет ёмкости пускового и рабочего конденсатора для трехфазных электродвигателей
Выберите тип подключения двигателя и введите необходимые значения
Тип подключения обмоток двигателя: «треугольник» Δ или «звезда» Y ?
Пример расположения параметров на шильдике двигателя
Введите необходимые значения:
Соединение обмоток двигателя:
Калькулятор расчёта ёмкости конденсатора для трехфазного асинхронного двигателя в бытовой однофазной сети
Чтобы подключить асинхронный электродвигатель трехфазного типа к однофазной сети на напряжение 220 В, необходимо создать условия для сдвига фаз на обмотках статора двигателя. Сдвиг фаз сформирует имитацию кругового вращающегося магнитного поля, заставляющего вращаться вал ротора двигателя. Конденсатор даёт току «запас» в π/2=90° относительно напряжения, и это создаёт дополнительный момент вращения ротора.
При подключении двигателя к сети используют два подключенных параллельно конденсатора — пусковой и рабочий. Калькулятор рассчитывает ёмкость этих конденсаторов. При этом ёмкость пускового конденсатора берётся из расчёта 2,5 емкости рабочего конденсатора.
Как пользоваться калькулятором
Для определения необходимых значений ёмкости, заполните поля формы. Тип соединения обмоток двигателя, мощность двигателя, КПД и коэффициент мощности обозначены на шильдике электродвигателя.
- Выберите тип соединения обмоток двигателя – «звезда» или «треугольник» из выпадающего меню в соответствующем поле
- Укажите напряжение сети (В)
- Укажите мощность двигателя
- Укажите коэффициент мощности cos φ
- Укажите КПД двигателя (%)
- Нажмите кнопку «Рассчитать»
- Получите расчётные значения
- Для того чтобы приступить к новым расчётам нажмите на словосочетание «Сбросить данные»
Для справки
Способ соединения обмоток зависит от напряжения сети, к которой выполняется подключение:
- 220 В – «треугольник», когда концы обмоток соединены между собой, к их началам подводится питающее напряжение;
- 380 В – «звезда», при котором концы одной обмотки соединены с началом другой.
Как выбрать конденсатор для электродвигателя
Что делать, если требуется подключить двигатель к источнику, рассчитанному на другой тип напряжения (например, трехфазный двигатель к однофазной сети)? Такая необходимость может возникнуть, в частности, если нужно подключить двигатель к какому-либо оборудованию (сверлильному или наждачному станку и пр.). В этом случае используются конденсаторы, которые, однако, могут быть разного типа. Соответственно, надо иметь представление о том, какой емкости нужен конденсатор для электродвигателя, и как ее правильно рассчитать.
Что такое конденсатор
Конденсатор состоит из двух пластин, расположенных друг напротив друга. Между ними помещается диэлектрик. Его задача – снимать поляризацию, т.е. заряд близкорасположенных проводников.
Существует три вида конденсаторов:
- Полярные. Не рекомендуется использовать их в системах, подключенных к сети переменного тока, т.к. вследствие разрушения слоя диэлектрика происходит нагрев аппарата, вызывающий короткое замыкание.
- Неполярные. Работают в любом включении, т.к. их обкладки одинаково взаимодействуют с диэлектриком и с источником.
- Электролитические (оксидные). В роли электродов выступает тонкая оксидная пленка. Считаются идеальным вариантом для электродвигателей с низкой частотой, т.к. имеют максимально возможную емкость (до 100000 мкФ).
Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя
Задаваясь вопросом: как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя, нужно принять во внимание ряд параметров.
Чтобы подобрать емкость для рабочего конденсатора, необходимо применить следующую расчетную формулу: Сраб.=k*Iф / U сети, где:
- k – специальный коэффициент, равный 4800 для подключения «треугольник» и 2800 для «звезды»;
- Iф – номинальное значение тока статора, это значение обычно указывается на самом электродвигателе, если же оно затерто или неразборчиво, то его измеряют специальными клещами;
- U сети – напряжение питания сети, т.е. 220 вольт.
Таким образом вы рассчитаете емкость рабочего конденсатора в мкФ.
Еще один вариант расчета – принять во внимание значение мощности двигателя. 100 Ватт мощности соответствуют примерно 7 мкФ емкости конденсатора. Осуществляя расчеты, не забывайте следить за значением тока, поступающего на фазную обмотку статора. Он не должен иметь большего значения, чем номинальный показатель.
В случае, когда пуск двигателя производится под нагрузкой, т.е. его пусковые характеристики достигают максимальных величин, к рабочему конденсатору добавляется пусковой. Его особенность заключается в том, что он работает примерно в течение трех секунд в период пуска агрегата и отключается, когда ротор выходит на уровень номинальной частоты вращения. Рабочее напряжение пускового конденсатора должно быть в полтора раза выше сетевого, а его емкость – в 2,5-3 раза больше рабочего конденсатора. Чтобы создать необходимую емкость, вы можете подключить конденсаторы как последовательно, так и параллельно.
Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя
Асинхронные двигатели, рассчитанные на работу в однофазной сети, обычно подключаются на 220 вольт. Однако если в трехфазном двигателе момент подключения задается конструктивно (расположение обмоток, смещение фаз трехфазной сети), то в однофазном необходимо создать вращательный момент смещения ротора, для чего при запуске применяется дополнительная пусковая обмотка. Смещение ее фазы тока осуществляется при помощи конденсатора.
Итак, как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя?
Чаще всего значение общей емкости Сраб+Спуск (не отдельного конденсатора) таково: 1 мкФ на каждые 100 ватт.
Есть несколько режимов работы двигателей подобного типа:
- Пусковой конденсатор + дополнительная обмотка (подключаются на время запуска). Емкость конденсатора: 70 мкФ на 1 кВт мощности двигателя.
- Рабочий конденсатор (емкость 23-35 мкФ) + дополнительная обмотка, которая находится в подключенном состоянии в течение всего времени работы.
- Рабочий конденсатор + пусковой конденсатор (подключены параллельно).
Если вы размышляете: как подобрать конденсатор к электродвигателю 220в, стоит исходить из пропорций, приведенных выше. Тем не менее, нужно обязательно проследить за работой и нагревом двигателя после его подключения. Например, при заметном нагревании агрегата в режиме с рабочим конденсатором, следует уменьшить емкость последнего. В целом, рекомендуется выбирать конденсаторы с рабочим напряжением от 450 В.
Как выбрать конденсатор для электродвигателя – вопрос непростой. Для обеспечения эффективной работы агрегата нужно чрезвычайно внимательно рассчитать все параметры и исходить из конкретных условий его работы и нагрузки.
Выполнение расчёта конденсатора для электродвигателя 380 на 220
Чтобы подключить трехфазный двигатель на 380 В к однофазной сети на 220 В, следует выполнить расчёт конденсатора для электродвигателя 380 на 220 вольт, если быть более точным, пары конденсаторов — рабочего и пускового. Асинхронный электромотор подключается двумя способами: по схемам «треугольник» и «звезда».
Электронный компонент накопления электроэнергии
Конденсатором называется электронный элемент, который предназначен для аккумулирования электроэнергии. Характер работы не предусматривает активных действий компонента. С учетом рабочего режима выделяют конденсаторы переменной и постоянной ёмкости.
В зависимости от вида напряжения различают полярные, где следует строго придерживаться определенной полярности, и неполярные (применяются в цепях переменного и постоянного тока). При выборе требуемой емкости следует помнить, что в цепи с параллельным соединением итоговая ёмкость складывается.
Чтобы электромотор запустился и продолжил работать, применяют пусковые (Сп) и рабочие (Ср) конденсаторы. Предназначение пускового конденсатора — пуск электродвигателя.
Когда двигатель достигает рабочей частоты и мощности, пусковой конденсатор выключают. Основная функция рабочего конденсатора — создание достаточного сдвига электромагнитного поля.
Емкость рабочего конденсатора для подсоединения электромотора по схеме подключения обмоток «звезда» рассчитывают по формуле:
C р =2800 * I н /U с (мкф), где:
- I н — номинальный ток электромотора, измеряемый в Амперах (соответствует паспортным данным электродвигателя);
- U с — напряжение сети. Единица измерения — Вольт.
Пусковой конденсатор подсоединяется параллельно рабочему и включается только на этапе пуска электромотора. В момент набора оборотов двигателем нужно выключить пусковой конденсатор.
Емкость пускового конденсатора должна превышать емкость рабочего в 2,5−3 раза. Рассчитывается по формуле: C п = (2,5…3) * C р; (мкф).
Установление выводов обмоток
Первым делом необходимо разделить выводы обмоток попарно. У каждой пары должны быть концы, соответствующие обмотке. Для этого потребуется тестер или индикатор напряжения. При использовании тестера устанавливают флажок переключателя на измерение сопротивления (обозначается греческой буквой Ω «омега»). Если используется индикатор напряжения, перед началом работы нужно дотронуться к токоведущим частям на несколько секунд, чтобы зарядить и протестировать прибор.
После этого берется один из выводов обмотки, который будет условно принят началом первой обмотки, и маркируется «U1». Далее необходимо коснуться одним измерительным стержнем тестера или измерителя напряжения вывода «U1», а другим — любого из оставшихся выводов.
Если после этого значения тестера или индикатора остались неизменными, этот конец оставляют, а вторым измерительным стержнем касаются другого вывода остальных четырех проводов, перебирая до того момента, пока показатели измерительных приборов не изменятся. Отыскав таким способом второй вывод обмотки, его принимают за конец первой обмотки и маркируют «U2». Аналогичным способом поступают с другими четырьмя проводами.
Способы подключения электродвигателей
В быту нередко возникает необходимость подключить электромотор 380 на 220 вольт. Несмотря на то что коэффициент полезного действия существенно снижается (более чем 50%), такое преобразование может быть оправданным. Фактически после модернизации двигатель начинает выполнять работу двухфазного.
Отечественные производители электромоторов нередко собирают схему «звезда» по умолчанию, тогда как «треугольник» нужно будет ещё выполнить, подсоединив три фазы и собрав звезду. Сильной стороной схемы подключения двигателя 380 на 220 вольта «треугольник» трёхфазовой электроцепи считается максимальная мощность, вырабатываемая двигателем.
Для соединения обмоток двигателя «треугольником» нужно:
- подсоединить начало второй обмотки с концом первой;
- начало третьей обмотки с концом второй;
- начало первой обмотки с концом третьей обмотки.
Если двигатель подключён по схеме «треугольник», то он способен выдавать стопроцентную паспортную мощность, но во время запуска сила тока настолько велика, что возникает риск нарушения изоляции проводов. По этой причине в мощных электродвигателях используют смешанную схему подсоединения «звезда-треугольник». Двигатель запускается на малых пусковых токах, а при вхождении его в рабочий режим выполняется переход на схему «треугольник».
Пуск по схеме подключения трёхфазного электродвигателя на 220 «звезда» выполняется плавно из-за невозможности добиться максимально возможной работоспособности электромотора.
Схема «треугольник» подойдет электродвигателям с частотой вращения не более 1,5 тыс. оборотов в минуту. В этом типе соединения применяют конденсаторы. Смысл подключения эл. двигателя 380 на 220 через рабочий конденсатор — это появление третьей фазы.