Kondensator w silniku elektrycznym: co to jest i dlaczego jest potrzebny
Silniki asynchroniczne są aktywnie wykorzystywane w życiu codziennym i produkcji. Podczas uruchamiania w niektórych przypadkach mogą nie mieć wystarczającego momentu obrotowego. Aby rozwiązać ten problem, stosuje się obwód rozruchowy ze specjalnie dobranym kondensatorem. Aby prawidłowo go wybrać i używać, musisz wiedzieć, dlaczego kondensator jest potrzebny w silniku elektrycznym i jak prawidłowo określić jego charakterystykę.
Treść artykułu [ukrywać] [pokazywać]
- Co to jest kondensator rozruchowy
- Co to jest kondensator
- Zastosowanie silników indukcyjnych
- Jakie cechy są brane pod uwagę przy wyborze
- Jak wybrać kondensator rozruchowy?
- Sprawdzenie instalacji
- Różnica między kondensatorami rozruchowymi i roboczymi
- Jak wartość obciążenia wpływa na wybór kondensatorów?
- Najpopularniejsze modele w Rosji
- Wskazówki dotyczące użytkowania
- Wniosek
Co to jest kondensator rozruchowy
Gdy silnik pracuje, jego ruch zapewniają uzwojenia. Jednak gdy konieczne jest rozpoczęcie obrotu w momencie startu, zwykłe wysiłki silnika nie wystarczą. Bez użycia dodatkowych środków zacznie tylko lekko drżeć.
Zwykle jednym z elementów silnika jest działający kondensator. Gromadzi ładunek, który jest w stanie przekroczyć napięcie robocze, a następnie oddaje go we właściwym czasie. Jednak rozpoczęcie pracy nie wystarczy. Aby to zrobić, musisz podłączyć równolegle inny kondensator, który nazywa się kondensatorem rozruchowym.
Jest uruchamiany na krótki czas, który nie przekracza kilku sekund. Czasami odbywa się to przez krótkie naciśnięcie przycisku start, a czasami wyłączenie odbywa się automatycznie po tym, jak silnik zacznie nabierać prędkości.
Zastosowanie kondensatora rozruchowego jest szczególnie ważne, gdy silnik musi zostać uruchomiony pod obciążeniem. W takim przypadku konieczne będzie zwiększenie momentu rozruchowego w pierwszych sekundach pracy.
W niektórych przypadkach silnik uruchamia się z niewielkim obciążeniem. W takim przypadku kondensator rozruchowy może nie być wymagany. Dotyczy to silników, których moc nie przekracza 1 kW. Odmowa użycia uprości schemat i obniży koszty. Czasami obciążenie może być związane z cechami konstrukcyjnymi. W takim przypadku możesz podjąć działania w celu jego zmniejszenia, co ułatwi uruchomienie silnika w przyszłości.
Co to jest kondensator
Ta część zawiera dwie metalowe płytki, pomiędzy którymi znajduje się warstwa dielektryczna. Po przyłożeniu napięcia do płytek gromadzi się na nich ładunek. Elektryka znajduje się wewnątrz kondensatora. Im silniejszy, tym większy jest ładunek na płytach.
Jeśli odłączysz napięcie od płytek, kondensator zacznie ładować. Jeśli używany jest prąd przemienny, polaryzacja napięcia będzie się okresowo zmieniać. W takim przypadku płytki będą miały na przemian ładunek dodatni, a następnie ujemny.
Jego najważniejszą cechą jest pojemność kondensatora. Charakteryzuje, ile energii jest w stanie przez siebie przejść. Jest mierzony w faradach. Ponieważ mówimy o bardzo dużej ilości, zwykle stosuje się przedrostki, które wskazują, jak mała część jest używana. Najczęściej używane są mikrofarady (takie jednostki są równe 0,000001 faradów).
Każdy kondensator ma napięcie znamionowe. Dzięki niemu ta część jest w stanie pracować długo i niezawodnie. Należy podać wartość graniczną czasu pracy wyrażoną w liczbie godzin.
Istnieją różne rodzaje kondensatorów:
- Polary przeznaczone są do stosowania w obwodach prądu stałego. Istotną cechą jest konieczność podłączenia zgodnie ze wskazaną na nich polaryzacją. Są one zwykle małe i stosunkowo duże.
- Niepolarne można podłączyć niezależnie od biegunowości. Stosowane są w obwodach prądu przemiennego. Są większe niż polarne.
- Elektrolityczny. Używają arkuszy folii jako płyt, a cienka warstwa tlenku jest dielektrykiem.
Do zastosowania jako kondensator rozruchowy najlepiej nadają się kondensatory elektrolityczne. Są często używane przy częstotliwości prądu przemiennego 50 Hz i napięciu 220-600 woltów. Kondensatory mogą mieć dość dużą pojemność, mogą to być setki tysięcy mikrofaradów.
Części te są bardzo podatne na skutki przegrzania. Jeśli reżim termiczny zostanie naruszony, szybko zawodzą. Kondensatory niepolarne nie mają tej wady, ale są kilkakrotnie droższe.
Po połączeniu równoległym pojemności sumują się. W przypadku, gdy to nie wystarczy, można równolegle podłączyć dodatkową część, aby ją zwiększyć. W tej sytuacji nie ma konieczności ponownego montażu obwodu rozruchowego.
Stosowane są również inne typy kondensatorów. Na przykład może to być próżnia, ciecz, gaz i inne. Nie są jednak używane jako kondensatory rozruchowe.
Czasami kondensator, który jest w projekcie, nie radzi sobie z uruchomieniem. W takim przypadku zaleca się go usunąć, a zamiast tego umieścić taki, który ma dużą pojemność. W przypadku silników małej mocy dopuszczalne jest, aby jeden kondensator pełnił funkcje działającego i rozruchowego.
Zastosowanie kondensatorów polarnych w warunkach napięcia przemiennego jest możliwe, gdy połączenie odbywa się za pomocą diody. Teraz polaryzacja styków się nie zmieni. Jeśli jednak dioda jest uszkodzona, część ulegnie awarii.
Zastosowanie silników indukcyjnych
Silniki asynchroniczne trójfazowe i jednofazowe są aktywnie wykorzystywane w różnych sektorach gospodarki. Powodów jest kilka:
- Prostota projektu.
- Niezawodność i trwałość w użytkowaniu.
- Aby uruchomić silnik, nie ma potrzeby używania drogich i rzadkich urządzeń.
- Silnik nie wymaga zbyt częstej konserwacji.
Z wyglądu można łatwo odróżnić silniki trójfazowe od jednofazowych. Te pierwsze mają zawsze 6 terminali, a te drugie mają dwa lub cztery terminale.
W przypadku silników trójfazowych uzwojenia są połączone na dwa sposoby: gwiazda lub trójkąt. Zakładają zastosowanie napięcia 380 woltów. Jednak jest rzadko używany w życiu codziennym. Aby użyć takiego silnika, musisz wiedzieć, jak go poprawnie podłączyć.
Odbywa się to za pomocą kondensatora przesuwającego fazę. Umożliwi to użycie silników trójfazowych po podłączeniu do sieci jednofazowej. W takim przypadku moc silnika będzie równa 50% -60% mocy znamionowej.
Optymalną pracę silnika trójfazowego zapewnia zastosowanie zmiennej pojemności. Aby to zrobić, w pierwszym etapie używane są kondensatory robocze i rozruchowe, aw drugim tylko pierwszy z nich.
W życiu codziennym często stosuje się asynchroniczne silniki jednofazowe. Rozruch zazwyczaj wymaga dodatkowego uzwojenia.
Przy wyborze pojemności kondensatora należy wziąć pod uwagę, jak zależy od niego wartość momentu rozruchowego. Wraz ze wzrostem tej cechy wzrasta wysiłek. Przy określonej wartości staje się maksimum. Po dalszym wzroście moment rozruchowy zmniejszy się.
Jakie cechy są brane pod uwagę przy wyborze
Instalacja kondensatora musi być wykonana ściśle według odpowiednich przepisów. Jego wybór dokonywany jest na podstawie następujących informacji:
- Rodzaj silnika (jednofazowy lub trójfazowy) oraz sposób podłączenia uzwojeń (trójkąt lub gwiazda).
- Zastosowana sieć zasilająca. W warunkach domowych najczęściej można znaleźć 220 V. Stosowane jest również napięcie zasilania 380 V, pod warunkiem, że sieć jest trójfazowa. Ta ostatnia opcja jest często używana w warunkach przemysłowych.
- Moc silnika.
- Współczynnik mocy w większości przypadków wynosi 0,9.
- Sprawność silnika elektrycznego.
Dane te można znaleźć w instrukcji obsługi silnika elektrycznego. Dane dotyczące sieci energetycznej muszą być dostępne z innych źródeł. Do obliczeń możesz użyć kalkulatora online lub samodzielnie wykonać obliczenia.
Istnieją dodatkowe parametry, które również należy wziąć pod uwagę:
- Dopuszczalne odchylenie od obliczonej wartości.
- Zakres temperatur, w których część musi pracować. W przypadku niektórych odmian przekroczenie może prowadzić do złamania.
- Poziom rezystancji zastosowanego dielektryka.
- Stracić styczność.
Te parametry nie są krytyczne. Dlatego często się o nich zapomina. Jednak im staranniej zostanie wybrany kondensator rozruchowy, tym bardziej niezawodny i trwały będzie silnik.
Dodatkowo musisz zwrócić uwagę na rozmiar i lokalizację części. Zwykle wraz ze wzrostem wydajności zwiększają się wymiary części. Czasami może być wybór między markami różnych producentów. Musisz wybierać takie, które produkują lepsze i bardziej niezawodne części.
Jak wybrać kondensator rozruchowy?
Aby działała jak najefektywniej, musisz dobrać odpowiednią pojemność. Aby to obliczyć, stosuje się różne formuły, w zależności od metody łączenia uzwojeń. Obliczenia wykonuje się w następujący sposób:
- Konieczne jest określenie prądu roboczego i napięcia silnika. Podczas wykonywania obliczeń stosuje się dla nich oznaczenia I i U. Wartość prądu pobierana jest z instrukcji obsługi silnika, a jako U przyjmują tę, którą zapewnia napięcie zasilania.
- Wydajność określa wzór C u003d (K x I) / U.
Jeżeli uzwojenia są połączone w trójkąt, stosuje się K = 4800, a w przypadku połączenia w gwiazdę powinno to być K = 2800. Wynikiem obliczeń jest pojemność wyrażona w mikrofaradach.
Przy obliczaniu należy wziąć pod uwagę prąd znamionowy. Jest to maksymalny dopuszczalny prąd roboczy w warunkach, gdy silnik pracuje w trybie normalnym. W praktyce jego wartość zależy od istniejącego obciążenia. Jeśli nie, to wartość będzie minimalna.
Ta wartość nazywana jest prądem bez obciążenia. W rzeczywistości jest to kompensacja strat związanych ze stratami energii w uzwojeniach, dielektrykach, tarciu i innych podobnych przyczynach.
Jeśli stopniowo zwiększasz obciążenie, prąd wzrośnie. Wtedy osiągnie wartość nominalną. Przy kolejnym wzroście prąd będzie nadal rósł, ale prędkość zacznie spadać. Przebywanie w tym trybie przez długi czas doprowadzi do zwiększonego zużycia sprzętu i możliwych uszkodzeń.
Prąd znamionowy można określić nie tylko na podstawie instrukcji obsługi, ale także samodzielnie go zmierzyć. W tym drugim przypadku jego wartość zostanie określona dokładniej. Ten pomiar można wykonać w następujący sposób:
- Wyłącz kondensatory.
- Uruchom silnik w trybie pracy.
- Za pomocą cęgów prądowych określa się natężenie prądu.
Na podstawie uzyskanej wartości określa się wymaganą wydajność. Następnie zdobądź odpowiednią część i zainstaluj ją. W takim przypadku dopuszczalne jest odchylenie od obliczonej wartości o nie więcej niż 15%.
Podczas podłączania silnika jednofazowego pojemność kondensatora roboczego określa się w następujący sposób. Konieczne jest pobranie 7 mikrofaradów na każde 100 watów mocy znamionowej. Aby uzyskać pojemność początkową, wybierz 2-3 razy więcej. W urządzeniach domowych często stosuje się jednofazowe silniki asynchroniczne.
W tym celu zwykle wybiera się kondensatory o następujących konstrukcjach:
- metal-papier, o wysokiej częstotliwości, które mają oznaczenie MBGCH;
- rodzaj papieru żaroodpornego związany z odmianą BGT;
- papier w zamkniętej metalowej obudowie - KBG-MN.
Jeśli konieczne jest odwrócenie obrotów silnika, należy zmienić połączenie z kondensatorem. Aby to zrobić, wystarczy zamienić terminale. Jeśli mówimy o wymianie istniejącej części, najwygodniej jest wybrać ją o takich samych właściwościach jak poprzednio.
Kondensator roboczy musi być kondensatorem niepolarnym, przeznaczonym do zasilania prądem przemiennym. Wynika to z faktu, że w trakcie pracy polaryzacja będzie się stale zmieniać. Dopuszcza się jednak użycie polarnego jako wyrzutni. Aby zapobiec zmianie znaku napięcia, konieczne jest podłączenie tej części przez diodę.
Sprawdzenie instalacji
Po dobraniu odpowiedniego kondensatora rozruchowego należy go sprawdzić. Aby to zrobić, musisz wykonać następujące czynności:
- Najpierw musisz wyłączyć zasilanie silnika elektrycznego.
- Konieczne jest odłączenie kondensatora od napięcia, ponieważ może na nim pozostać ładunek resztkowy. Aby to zrobić, musisz zewrzeć jego uzwojenia.
- Teraz musisz usunąć jeden z zacisków i podłączyć miernik pojemności.
- Sondy są podłączone do zacisków kondensatora. Następnie urządzenie pomiarowe pokaże dokładną wartość pojemności.
W przypadku korzystania z multimetru należy najpierw ustawić wyłącznik główny w trybie pomiaru pojemności.
Dokonując obliczeń możesz skorzystać z wersji uproszczonej. Wiadomo, że prąd rozruchowy może przekroczyć prąd znamionowy 3-8 razy. Dlatego możesz po prostu użyć pojemności 2-3 razy większej niż kondensator roboczy. Jeśli nie ma wystarczającej pojemności do uruchomienia, po prostu weź bardziej odpowiedni kondensator.
Różnica między kondensatorami rozruchowymi i roboczymi
Aby lepiej zrozumieć, dlaczego potrzebny jest kondensator rozruchowy, jakie są cechy ich zastosowania, musisz wiedzieć o ich różnicach. Najważniejsze z nich to:
- Mają różne miejsca instalacji. Pracownik jest częścią obwodu uzwojeń roboczych silnika. Rozrusznik jest częścią obwodu rozruchowego silnika.
- Kondensatory różnią się dokładnie tym, kiedy mają działać. Wyrzutnia jest włączona w obwód przez kilka pierwszych sekund po wystrzeleniu. Następnie jest wyłączany ręcznie lub automatycznie. Pracownik wykonuje swoje funkcje przez cały czas pracy silnika.
- Każdy z nich ma swoje własne funkcje. Rozrusznik zapewnia przesunięcie fazowe między uzwojeniami, aby zapewnić główną siłę podczas początkowego rozruchu silnika. Pracownik zapewnia rotację faz niezbędnych do normalnej pracy silnika elektrycznego.
- Każdy typ kondensatora ma inne wymagania dotyczące napięcia roboczego. Wyrzutnia powinna być zaprojektowana na taką, która przekracza zapas 2-3 razy. Pracownik powinien być zaprojektowany na taki, który jest 1,15 razy większy niż przychodzący.
W obu przypadkach najczęściej stosowane są kondensatory typu MBGO, MBGCH.
Jak wartość obciążenia wpływa na wybór kondensatorów?
Jeśli część zostanie wybrana zgodnie z podanymi tutaj obliczeniami, będzie działać dobrze przy równomiernym obciążeniu. Przykładem takiej sytuacji jest praca wentylatora.
Jeśli obciążenie się zmieni, w tym przypadku możesz użyć następującej sztuczki. Na przykład możesz rozważyć piłę tarczową, za pomocą której piłowane są deski i kłody. W pierwszym przypadku oczywiste jest, że obciążenie jest mniejsze, aw drugim - większe.
Na przykład, jeśli wykonano obliczenia dla prądu znamionowego i uzyskano pojemność równą 10 mikrofaradów, wówczas taki kondensator roboczy należy zastosować podczas cięcia desek. Aby pracować z dziennikami, najprawdopodobniej nie wystarczy. W takim przypadku podczas wykonywania pracy dwie takie części są połączone równolegle.
Jeśli tego nie zrobisz, silnik straci moc. W rezultacie przegrzeje się, a praca nad nim będzie wymagała przerw, aby silnik ostygł.
Najpopularniejsze modele w Rosji
Najczęściej w sprzedaży można znaleźć następujące marki:
- Kondensatory marki SVV-60 w wersji z metalizowanego polipropylenu. Są stosunkowo drogie.
- Marki filmowe HTC mają dość wysoki poziom jakości, ale kosztują nieco mniej niż SVV-60.
- E92 to opcja budżetowa do rozruchu kondensatorów. Mają stosunkowo niską cenę, ale pod względem jakości i niezawodności są gorsze od dwóch poprzednich opcji.
Istnieje również szereg innych modeli, ale są one mniej powszechne.
Wskazówki dotyczące użytkowania
Określenie wymaganych cech i wybór modelu zwykle wymaga dużego wysiłku. W związku z tym warto wziąć pod uwagę kilka wskazówek:
- Użycie kondensatora rozruchowego jest obowiązkowe podczas pracy z silnikami o dużej mocy lub w przypadkach, gdy konieczne jest rozpoczęcie obrotu wału z obciążeniem.
- Silniki o mocy mniejszej niż 1 kW mogą być zwykle eksploatowane bez użycia kondensatora rozruchowego. Takie silniki są często używane w sprzęcie AGD.
Podłączając obwód rozruchowy, musisz dokładnie przestrzegać wszystkich niezbędnych zasad. Pomyłka może doprowadzić do awarii lub sytuacji awaryjnej.
Wniosek
Podłączenie rozruchu kondensatora jest przydatne, gdy silnik jest obciążony i wymaga dużej siły, aby go uruchomić. Kondensator rozruchowy jest również przydatny podczas podłączania silnika trójfazowego do sieci jednofazowej. Jego pojemność należy obliczyć na podstawie prądu znamionowego i napięcia sieciowego. Jeśli wartość jest niewystarczająca, musisz wymienić kondensator o większej mocy.
