Двигатели, которые называют однофазными, имеют на статоре, как правило, две обмотки. Одна из них называется главной или рабочей, другая - вспомогательной или пусковой. Необходимость иметь две пространственно сдвинутые обмотки, пи-таемые сдвинутыми на 90 электрических градусов токами для получения пускового момента.
Двигатели называют однофазными, поскольку они изначально предназначены для питания от однофазной переменного тока.
Сдвиг токов во времени обеспечивают включением во вспомогательную фазу фазосдвигающего элемента - резистора или электрического конденсатора .
В двигателях с пусковым резистором (часто пусковая фаза выполняется с повышенным сопротивлением) магнитное поле эллиптическое; в двигателях с пусковым электрическим конденсатором поле ближе к круговому. Вспомогательная обмотка после разгона двигателя отключается и двигатель работает как однофазный однообмоточный. Его результирующее поле резко эллиптическое. По этой причине однофазные двигатели имеют низкие энергетические показатели и малую перегрузочную способность.
В двигателях с постоянно включенным конденсатором емкость последнего выбирается, как правило, из условий обес¬печения кругового поля в номинальном режиме. При этом магнитное поле при пуске далеко от кругового и пусковой момент поэтому невелик. Для улучшения пусковых свойств параллельно рабочему конденсатору на пуска подключается пусковой элетрический конденсатор.
В электроприводах с легкими условиями пуска часто применяются однофазные АД с экранированными полюсами. В таких двигателях роль вспомогательной фазы играют разме¬щаемые на явновыраженных полюсах статора короткозамкну- тые витки. Поскольку пространственный угол между осями главной фазы (обмотки возбуждения) и витка много меньше 90°, поле в таком двигателе резко эллиптическое. Поэтому пусковые и рабочие свойства двигателей с экранированными полюсами невысоки.
Используются однофазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором: с повышенным сопротивлением пус-ковой фазы, с пусковым конденсатором, с рабочим конденса¬тором, с тем и другим, а также двигатели с экранированными полюсами.
Основные технические данные однофазных АД на напряжение 220 В: к, - кратность пускового тока; кп - кратность пускового момента; км - кратность максимального момента или перегрузочная способность двигателя.
Основные параметры электрических конденсаторов
Конденсатор является обладающим электрической емкостью концентратором энергии электрического поля и состоит из разделенных диэлектриком проводящих электродов - обкладок с выводами для присоединения к электрической цепи.
Емкость конденсатора есть отношение величины заряда конденсатора к разности потенциалов на его обкладках, кото¬рую сообщают конденсатору:
За еДиницу емкости в международной системе СИ принимают фараду (Ф) - емкость такого конденсатора, у кото¬рого потенциал возрастает на один вольт (В) при сообщении ему заряда в один кулон (Кл). Это очень большая величина, поэтому для практических целей используют более мелкие еди¬ницы емкости: микрофараду (мкФ), нанофараду (нф) и пикофа- раду (пФ):
1 ф = 106 мкФ = 109 нФ = 1012 пФ.
Емкость конденсатора зависит от площади обкладки конденсатора S, толщины слоя разделяющего их диэлектрика d и электрических свойств диэлектрика, характеризуемых диэлектрической проницаемостью е:
Номинальной называют емкость конденсатора, обозначен¬ную на его корпусе. Номинальные значения емкости стандартизованы.
МЭК (Публикация № 63) установлено семь предпочтительных рядов для значений номинальной емкости: ЕЗ; Е6; Е12; Е24; Е48; Е96; Е192. Цифры после буквы Е указывают на число номинальных значений в каждом десятичном интервале (дека¬де), которые соответствуют числам 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 или числам, полученным путем умножения или деления на 10″, где п - целое положительное или отрицательное число. В условном обозначении номинальная емкость выражена в микрофа¬радах (мкФ) или в пикофарадах (пФ).
Для обозначения номинальных емкостей применяется система кодирования. Она состоит из трех или четырех знаков, включающих две или три цифры и букву. Буква кода из русского или латинского алфавитов обозначает множитель, состав¬ляющий значение емкости, и определяет положение запятой. Буквы П(р), Н(п), М(м), И(1), Ф(Р) обозначают множители 10~12, Ю-9, 10~6, Ю-3 и 1 соответственно для значений емкости, выра¬женной в фарадах.
Например, емкость 2,2 пФ обозначается 2П2 (2р2); 1500 пФ - 1Н5 (1п5); 0,1 мкФ - М1 (м1); 10 мкФ - ЮМ (Юм); 1 фара¬да — 1Ф0 (1F0).
Фактическое значение емкости может отличаться от номи-нального на величину допускаемого отклонения в процентах. Допускаемые отклонения изменяются в зависимости от типа и точности конденсатора в весьма широких пределах от ±0,1 до +80%.
Номинальным называют напряжение, указанное на конденсаторе или в документации на него, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинальное. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры (обычно 70…85 °С) допустимое напряжение снижается. Номинальные напряжения конденсаторов устанавливаются в соответствии с рядом (ГОСТ 9665-77): 1; 1,6; 2,5; 3,2; 4; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 350; 400; 450; 500; 630; 800; 1000; 1600; 2000; 2500; 3000; 4000; 5000; 6300; 8000; 10000 В.
Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) определя¬ет относительное изменение емкости (в миллионных долях) от температуры при изменении ее на 1 °С.
Тангенс угла потерь (tg8) характеризует потери электри-ческой энергии в конденсаторе. Значения тангенса угла потерь у полистирольных и фторопластовых конденсаторов находятся в пределах (Ю…15)10~4, поликарбонатных (15…25)Ю~4, оксид¬ных 5…35%, полиэтилентерефталатных 0,01…0,012. Величина, обратная тангенсу угла потерь, называется добротностью кон-денсатора.
Сопротивление изоляции и ток утечки. Эти параметры характеризуют качество диэлектрика и используются при рас¬четах высокоомных, времязадающих и слаботочных цепей. Наиболее высокое сопротивление изоляции у фторопластовых, по- листирольных и полипропиленовых конденсаторов, несколько ниже у высокочастотных керамических, поликарбонатных и лавсановых конденсаторов.
Для маркировки конденсаторов постоянной емкости применяют букву К (конденсатор постоянной емкости) и цифры, определяющие вид диэлектрика.
Функция стабилизаторов сводится к тому, что они выполняют роль емкостных наполнителей энергии для выпрямителей фильтров стабилизаторов. Также они могут производить передачу сигнала между усилителями. Для запуска и работы в течение продолжительного количества времени, в системе переменного тока для асинхронных двигателей тоже используют конденсаторы. Время работы такой системы можно варьировать с помощью емкости выбранного конденсатора.
Первым и единственно главным параметром вышеупомянутого инструмента является емкость. Она зависит от площади активного подключения, который изолирован слоем диэлектрика. Этот слой практически невиден человеческому глазу, небольшое количество атомных слоев формируют ширину пленки.
Электролит используют в том случае, если нужно восстановить слой оксидной пленки. Для правильной работы аппарата нужно чтоб система была подключена к сети с переменным током в 220 В и имела четко выраженную полярность.
То есть конденсатор создан для того, чтоб накапливать, хранить и передавать определенное количество энергии. Так зачем они нужны, если можно подключить источник питания напрямую к двигателю. Все тут не так просто. Если подключить двигатель непосредственно к источнику питания, то в лучшем случае он не будет работать, в худшем сгорит.
Для того чтоб трехфазный мотор работал в однофазной цепи нужен аппарат, который сможет сдвинуть фазу на 90° на рабочем (третьем) выводе. Также конденсатор играет роль, такой себе катушки индуктивности, за счет того что через него проходит переменный ток – его скачки нивелируются за чет того что, перед работой, в конденсаторе отрицательные и положительные заряды равномерно накапливаются на пластинах, а потом передаются принимающему устройству.
Всего существует 3 основных вида конденсаторов:
- Электролитические;
- Неполярные;
- Полярные.
Описание разновидностей конденсаторов и расчет удельной емкости
Подбирая лучший вариант нужно учитывать несколько факторов. Если подключение происходит через однофазную сеть с напряжением в 220 В, то для пуска нужно использовать фазосдвигающий механизм. Притом их должно быть два, не только для самого конденсатора, но и для двигателя. Формулы, по которым вычисляется удельная емкость конденсатора, зависит от типа подключения к системе, их всего два: треугольник и звезда.
I 1 – номинальный ток фазы двигателя, А (Амперы, чаще всего указывается на упаковке двигателя);
U сети – напряжение в сети (самые стандартные варианты 220 и 380 В). Есть и большее напряжение, но для них нужны совершенно другие типы соединения и более мощные двигатели.
Сп = Ср + Со
где Сп – Пусковая емкость, Ср – рабочая емкость, Со – отключаемая емкость.
Чтоб не напрягаться с расчетами умные люди вывели средние, оптимальные значения, зная оптимальную мощность электродвигателей, которая обозначается – М. Важным правилом является то, что пусковая емкость должна быть больше рабочей.
При мощности От 0,4 до 0,8 кВт: рабочая емкость – 40 мкФ, пусковая мощность – 80 мкФ, От 0,8 до 1,1 кВт: 80 мкФ и 160, мкФ, соответственно. От 1,1 до 1,5 кВт: Ср – 100 мкФ, Сп – 200 мкФ. От 1,5- 2,2 кВт: Ср – 150 мкФ, Сп 250 мкФ; При 2,2 кВт рабочая мощность должна быть не меньше 230 мкФ, а пусковая – 300 мкФ.
При подключении двигателя, рассчитанного на работу при 380 В, в сеть переменного тока с напряжением 220 В, происходит потеря половины номинальной мощности, хотя это никак не влияет, но скорость вращения ротора. При расчете мощности это является важным фактором, уменьшить эти потери можно при схеме подключения «треугольник», КПД двигателя в этом случае будет равно 70%.
Полярные конденсаторы лучше не использовать в системе подключенных к сети переменного тока, в этом случае разрушается слой диэлектрика и происходит нагрев аппарата и, как следствие, замыканию накоротко
Схема подключения «Треугольник»
Само подключение является относительно легким, происходит присоединения токопроводящего провода к и к клеммам двигателя (или мотора). То есть если более упрощенно взять есть мотор в нем находятся три токопроводящие . 1 – ноль, 2 – рабочая, 3 –фаза.
Провод питания заголяется и в нем есть два основных провода в синей и коричневой обмотке, коричневая присоединяется к 1 клемме, ней же присоединяется и один из проводов конденсатора, ко второй рабочей клемме происходит присоединение второго провода конденсатора, ну а к фазе подключается синий провод питания.
Если мощность двигателя является маленькой, до полтора кВт, о в принципе можно использовать только один конденсатор. Но при работе с нагрузками и с большими мощностями обязательное использование двух конденсаторов, они между собой последовательно соединены, но между ними установлен пусковой механизм, в народе называемый «тепловой», который отключает конденсатор при достижении необходимого объёма.
Небольшое напоминание, что конденсатор с меньшей мощностью, пусковой, будет включаться на небольшой промежуток времени для увеличения пускового момента. Кстати модно использовать механический выключатель, который пользователь сам будет включать на заданное время.
Нужно понять – сама обмотка двигателя уже имеет подключение по схеме «звезда», но электрики ее с помощью проводов превращают в «треугольник». Тут главное распределить провода, которые входят в распределительную коробку.
Схема подключения “Треугольник” и “Звезда”
Схема подключения «Звезда»
А вот если двигатель имеет 6 выходов – клемм для подключения, то его нужно раскрутить и посмотреть какие клеммы между собой взаимосвязаны. После этого она пере подключается все в тот же треугольник.
Для этого меняются перемычки, допустим на двигателе имеется 2 ряда клемм по 3 штуки, их номеруют слева направо (123,456), с помощью проводов последовательно соединяются 1 с 4, 2 с 5, 3 с 6, нужно в первую очередь найти нормативные документы и посмотреть на каком именно реле происходит пуск и окончание обмотки.
В этом случае условные 456 станут: нулем, рабочей и фазой – соответственно. К ним подключается конденсатор, как и в предыдущей схеме.
Когда конденсаторы подключены остается только опробовать собранную схему, главное не запутаться в последовательности соединения проводов.
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.
В технике нередко используются двигатели асинхронного типа. Такие агрегаты отличаются простотой, хорошими характеристиками, малым уровнем шума, легкостью эксплуатации. Для того, чтобы асинхронный двигатель вращался, необходимо наличие вращающегося магнитного поля.
Такое поле легко создается при наличии трехфазной сети. В этом случае в статоре двигателя достаточно расположить три обмотки, размещенные под углом 120 градусов друг от друга и подключить к ним соответствующее напряжение. И круговое вращающееся поле начнет вращать статор.
Однако бытовые приборы обычно используются в домах, в которых чаще всего имеется только однофазная электрическая сеть. В этом случае обычно применяются однофазные двигатели асинхронного типа.
Если на статоре двигателя поместить одну обмотку, то при протекании переменного синусоидального тока в ней образуется пульсирующее магнитное поле. Но это поле не сможет заставить ротор вращаться. Чтобы запустить двигатель надо:
- на статоре разместить дополнительную обмотку под углом около 90° относительно рабочей обмотки;
- последовательно с дополнительной обмоткой включить фазосдвигающий элемент, например, конденсатор.
В этом случае в двигателе возникнет круговое магнитное поле, а в короткозамкнутом роторе возникнут токи.
Взаимодействие токов и поля статора приведет к вращению ротора. Стоит напомнить, что для регулировки пусковых токов — контроль и ограничение их величины — используют .
Варианты схем включения — какой метод выбрать?
В зависимости от способа подключения конденсатора к двигателю различают такие схемы с:
- пусковым,
- рабочим,
- пусковым и рабочим конденсаторами.
Наиболее распространенной методом является схема с пусковым конденсатором .
В этом случае конденсатор и пусковая обмотка включаются только на момент старта двигателя. Это связано со свойством продолжения агрегатом своего вращения даже после отключения дополнительной обмотки. Для такого включения чаще всего используется кнопка или .
Поскольку пуск однофазного двигателя с конденсатором происходит довольно быстро, то дополнительная обмотка работает небольшое время. Это позволяет для экономии выполнять ее из провода с меньшим сечением, нежели основная обмотка. Для предупреждения перегрева дополнительной обмотки в схему часто добавляют центробежный выключатель или термореле. Эти устройства отключают её при наборе двигателем определенной скорости или при сильном нагреве.
Схема с пусковым конденсатором имеет хорошие пусковые характеристики двигателя. Но рабочие характеристики при таком включении ухудшаются.
Это связано с , когда вращающееся поле является не круговым, а эллиптическим. В результате этого искажения поля возрастают потери и падает КПД.
Более хорошие рабочие характеристики можно получить при использовании схемы с рабочим конденсатором .
В этой схеме конденсатор после запуска двигателя не отключается. Правильным подбором конденсатора для однофазного двигателя можно компенсировать искажение поля и повысить КПД агрегата. Но для такой схемы ухудшаются пусковые характеристики.
Необходимо также учитывать, что выбор величины емкости конденсатора для однофазного двигателя производится под определенный ток нагрузки.
При изменении тока относительно расчетного значения поле будет переходить от круговой к эллиптической форме и характеристики агрегата ухудшатся. В принципе, для обеспечения хороших характеристик необходимо при изменении нагрузки двигателя менять величину емкости конденсатора. Но это может слишком усложнить схему включения.
Компромиссным решением является выбор схемы с пусковым и рабочим конденсаторами
. Для такой схемы рабочие и пусковые характеристики будут средними по сравнению с рассмотренными ранее схемами.
В общем, если при подключении однофазного двигателя через конденсатор требуется большой пусковой момент, то выбирается схема с пусковым элементом, а при отсутствии такой необходимости – с рабочим.
Подключение конденсаторов для запуска однофазных электродвигателей
Перед подключением к двигателю можно на работоспособность.
При выборе схемы у пользователя всегда есть возможность выбрать именно ту схему, которая ему подходит. Обычно все выводы обмоток и выводы конденсаторов выведены в клеммную коробку двигателя.
Чтобы установить , необходимо кроме обладания определенными знаниями оценить все плюсы и минусы данного вида энергоснабжения помещений.
Наличие трехжильной проводки в частном доме предполагает использование , которую можно сделать своими руками. Как заменить электропроводку в квартире по типовым схемам, можно узнать .
При необходимости модернизировать схему или самостоятельно сделать расчет конденсатора для однофазного двигателя можно, исходя из того, что на каждый киловатт мощности агрегата требуется емкость в 0,7 — 0,8 мкФ для рабочего типа и в два с половиной раза большая емкость для пускового.
При выборе конденсатора необходимо учитывать, что пусковой должен иметь рабочее напряжение не меньше 400 В.
Это связано с тем, что при пуске и остановке двигателя в электрической цепи из-за наличия ЭДС самоиндукции возникает всплеск напряжения, достигающий 300-600 В.
Выводы :
- Однофазный асинхронный двигатель широко используется в бытовых приборах.
- Для запуска такого агрегата необходима дополнительная (пусковая) обмотка и фазосдвигающий элемент — конденсатор.
- Существуют различные схемы подключения однофазного электродвигателя через конденсатор.
- Если надо иметь больший пусковой момент, то используется схема с пусковым конденсатором, при необходимости получения хороших рабочих характеристик двигателя используется схема с рабочим конденсатором.
Подробное видео о том, как подключить однофазный двигатель через конденсатор
Добрый день, уважаемые читатели блога сайт
В рубрике «Принадлежности» рассмотрим конденсаторы для однофазных . У трехфазных двигателей при подключении к сети питания возникает вращающееся магнитное поле, за счет которого и происходит запуск двигателя. В отличие от трехфазных двигателей, у однофазных в статоре имеется две обмотки рабочая и пусковая. Рабочая обмотка подключена к однофазной сети питания напрямую, а пусковая последовательно с конденсатором. Конденсатор необходим для создания сдвига фаз между токами рабочей и пусковой обмоток. Самый большой вращающий момент в двигателе возникает тогда, когда сдвиг фаз токов обмоток достигает 90°, а их амплитуды создают круговое вращающееся поле. Конденсатор является элементом электрической цепи и предназначен для использования его ёмкости. Он состоит из двух электродов или правильней обкладок, которые разделёны диэлектриком. Конденсаторы имеют возможность накапливать электрическую энергию. В Международной системе единиц СИ за единицу ёмкости принимается ёмкость конденсатора, у которого на один вольт возрастает разность потенциалов при сообщении ему заряда в один кулон (Кл). Емкость конденсаторов измеряется в фарадах (Ф). Емкость в одну фараду очень большая. На практике используются более мелкие единицы измерения микрофарады (мкФ) одна мкФ равняется 10 -6 Ф, пикофарады (пФ) одна пФ равняется 10 -12 мкФ. В однофазных асинхронных двигателях в зависимости от мощности используются конденсаторы емкостью от нескольких до сотен мкФ.
Основные электрические параметры и характеристики
К основным электрическим параметрам относятся: номинальная емкость конденсатора и номинальное рабочее напряжение. Кроме этих параметров существует еще температурный коэффициент емкости (ТКЕ), тангенс угла потерь (tgd), электрическое сопротивление изоляции.
Емкость конденсатора. Свойство конденсатора накапливать и удерживать электрический заряд характеризуется его емкостью. Емкость (С) определяется как отношение накопленного в конденсаторе заряда (q), к разности потенциалов на его электродах или приложенному напряжению (U). Емкость конденсаторов зависит от размеров и формы электродов, их расположения друг относительно друга, а также материала диэлектрика который разделяет электроды. Чем емкость конденсатора больше, тем и накопленный им заряд больше Удельная ёмкость конденсатора – выражает отношение его ёмкости к объёму. Номинальная ёмкость конденсатора – это ёмкость, которую имеет конденсатор согласно нормативной документации. Фактическая же ёмкость каждого отдельного конденсатора отличается от номинальной, но она должна быть в пределах допускаемых отклонений. Значения номинальной ёмкости и ее допустимое отклонение в различных типах конденсаторов постоянной ёмкости установлена стандартом.
Номинальное напряжение – это то значение напряжения обозначенное на конденсаторе, при котором он работает в заданных условиях длительное время и при этом сохраняет свои параметры в допустимых пределах. Значение номинального напряжения зависит от свойств используемых материалов и конструкции конденсаторов. В процессе эксплуатации рабочее напряжение на конденсаторе не должно превышать номинальное. У многих типов конденсаторов при увеличении температуры допустимое номинальное напряжение снижается.
Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) – это параметр выражающий линейную зависимостью емкости конденсатора от температуры внешней среды. На практике ТКЕ определятся как относительное изменение емкости при изменении температуры на 1°С. Если эта зависимость нелинейная, тоТКЕконденсатора характеризуется относительным изменением емкости припереходе от нормальной температуры(20±5°С) к допустимомузначению рабочей температуры. Для конденсаторов используемых в однофазных двигателях этот параметр важный и должен быть как можно меньше. Ведь в процессе эксплуатации двигателя его температура повышается, а конденсатор находится непосредственно на двигателе в конденсаторной коробке.
Тангенс угла потерь (tg d ). Потеря накопленной энергии в конденсаторе обусловлена потерями в диэлектрике и его обкладках. Когда через конденсатор протекает переменный ток, то векторы тока и напряжения сдвинуты относительно друг друга на угол (d). Этот угол (d) и называют углом диэлектрических потерь. Если потери отсутствуют, то d=0. Тангенс угла потерь это отношение активной мощности (Pа) к реактивной (Pр) при напряжении синусоидальной формы определённой частоты.
Электрическое сопротивление изоляции – электрическое сопротивление постоянному току, определяется как отношение приложенного к конденсатору напряжения (U) , к току утечки (I ут ), или проводимости. Качество применяемого диэлектрика и характеризует сопротивление изоляции. Для конденсатора с большой емкостью сопротивление изоляции обратно пропорционально его площади обкладок, или его ёмкости.
На конденсаторы оказывает очень сильное воздействие влага. Асинхронные электродвигатели используемые в насосном оборудовании перекачивают воду, и высока вероятность попадания влаги на двигатель и в конденсаторную коробку. Воздействие влаги приводит к снижению сопротивления изоляции (возрастает вероятность пробоя), увеличению тангенса угла потерь, коррозии металлических элементов конденсатора.
Кроме всего при эксплуатации двигателя на конденсаторы воздействует различного вида механические нагрузки: вибрация, удары, ускорение и т.д. Как следствие могут появится обрыв выводов, трещины и уменьшение электрической прочности.
Рабочий и пусковой конденсаторы
В качестве рабочих и пусковых используются конденсаторы с оксидным диэлектриком (ранее они назвались электролитическими) Рабочие и пусковые конденсаторы для асинхронных двигателей включаются в сеть переменного тока, и они должны быть неполярными. Они имеют сравнительно большое 450 вольт для оксидных конденсаторов рабочее напряжение, которое в два раза превышает напряжение промышленной сети. На практике применяются конденсаторы с емкостью порядка десятков и сотен микрофарад. Как мы говорили выше, рабочий конденсатор используется для получения вращающего магнитного поля. Пусковая же емкость используется для получения магнитного поля, необходимого для повышения пускового момента электродвигателя. Пусковой конденсатор подключается параллельно рабочему через центробежный выключатель. Когда есть пусковая емкость вращающееся магнитное поле асинхронного двигателя в момент пуска приближается к круговому, а магнитный поток увеличивается. Это повышает пусковой момент и улучшает характеристики двигателя. При достижении асинхронным двигателем оборотов достаточных для отключения центробежного выключателя, пусковая емкость отключается и двигатель остается в работе только с рабочим конденсатором. Схема включения рабочего и пускового конденсаторов приведены на (Рис. 1).
Схема с рабочим и пусковым конденсаторами
В таблице приведены обособленные характеристики рабочих и пусковых конденсаторов для асинхронных двигателей .
|
РАБОЧИЙ |
ПУСКОВОЙ |
|
| Назначение | Для асинхронных электродвигателей | |
| Схема подключения | Последовательно с пусковой обмоткой электродвигателя | Параллельно рабочему конденсатору |
| В качестве | Фазосмещающего элемента | Фазосмещающего элемента |
| Для чего | Для получения кругового вращающееся магнитного поля, необходимого для работы электродвигателя | Для получения магнитного поля, необходимого для повышения пускового момента электродвигателя |
| Время включения | В процессе эксплуатации электродвигателя | В момент пуска электродвигателя |
Эксплуатация, обслуживание и ремонт
В процессе эксплуатации насосного оборудования с однофазным асинхронным двигателем особое внимание следует обращать на питающее напряжение электрической сети. В случае пониженного напряжения сети, как известно, снижается пусковой момент и частота вращения ротора, из-за увеличения скольжения. При низком напряжении увеличивается также нагрузка на рабочий конденсатор и возрастает время запуска двигателя. В случае значительного
провала напряжения питания более 15% высока вероятность того, что асинхронный двигатель не запустится. Очень часто при низком напряжении выходит из строя рабочий конденсатор из-за повышенных токов и перегрева. Он расплавляется и из него вытекает электролит. Для ремонта необходимо приобрести и установить новый конденсатор соответствующей емкости. Очень часто случается, что нужного конденсатора под рукой нет. В этом случае можно подобрать требуемую емкость из двух или даже трех и четырех конденсаторов, подключив их параллельно. Здесь следует обратить внимание на рабочее напряжение, оно должно быть не ниже, чем напряжение на заводском конденсаторе. Общая емкость конденсатора(ов) должна отличаться от номинала не более чем 5%. Если установить емкость большего номинала, то двигатель запустится в работу и будет работать, но при этом начнет греться. Если с помощью клещей измерить номинальный ток двигателя, то ток будет завышен. Так как полное электрическое сопротивление цепи в обмотках двигателя состоит из активного сопротивления цепи и реактивного сопротивления обмоток двигателя и емкости, то с увеличением емкости общее сопротивление возрастает. Сдвиг фаз токов в обмотках из-за увеличения полного сопротивления электрической цепи обмоток после запуска двигателя сильно уменьшится, магнитное поле из синусоидального превратится в эллиптическое, и рабочие характеристики асинхронного двигателя очень сильно ухудшаются, снижается КПД и возрастают тепловые потери.
Иногда бывает, что вместе с конденсатором выходит из строя и пусковая обмотка однофазного двигателя. В такой ситуации стоимость ремонта резко возрастает, ибо надо не только заменить конденсатор, но еще и перемотать статор. Как известно, перемотка статора одна из самых дорогих операций при ремонте двигателя. Очень редко, но бывает и такая ситуация когда при низком напряжении выходит из строя только пусковая обмотка, а конденсатор при этом остается рабочим. Для ремонта двигателя нужно перематывать статор. Все эти ситуации с двигателем случаются при низком напряжении однофазной питающей сети. Для решения этой проблемы в идеальном случае необходим стабилизатор напряжения.
Спасибо за оказанное внимание