При подключении асинхронного электродвигателя в однофазную сеть 220/230 В необходимо обеспечить сдвиг фаз на обмотках статора, чтобы сделать имитацию вращающегося магнитного поля (ВМП), которое заставляет вращаться вал ротора двигателя при подключению его в «родные» трехфазные сети переменного тока. Известная многим, кто знаком с электротехникой, способность конденсатора давать электрическому току «фору» на π/2=90° по сравнению с напряжением, оказывает хорошую услугу, так как это создает необходимый момент, заставляющий вращаться ротор в уже «не родных» сетях.
Калькулятор расчета рабочего и пускового конденсаторов
Но конденсатор для этих целей необходимо подбирать, причем нужно делать с высокой точностью. Именно поэтому читателям нашего портала предоставляется в абсолютное безвозмездное пользование калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсатора. После калькулятора будут даны необходимые разъяснения по всем его пунктам.
Калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсаторов
Перейти к расчётам
Для расчета использовались следующие зависимости:
| Подключение «Звездой» | Емкость рабочего конденсатора – Ср |
 |
Cр=2800*I/U; I=P/(√3*U*η*cosϕ); Cр=2800*P/(/(√3*U²*η*cosϕ). |
| Подключение «Треугольником» | Емкость рабочего конденсатора — Cp |
 |
Cр=4800*P/(/(√3*U²*η*cosϕ). |
| Емкость пускового конденсатора при любом способе подключения Cп=2,5*Cр | |
| Расшифровка обозначений в формулах: Cр – емкость рабочего конденсатора в микрофарадах (мкф); Cп – емкость пускового конденсатора в мкф; I – ток в амперах (А); U – напряжение сети в вольтах (В); η – КПД двигателя, выраженный в процентах, деленных на 100; cosϕ – коэффициент мощности. |
Полученные из калькулятора данные можно использовать для подбора конденсаторов, но именно таких номиналов, как будет рассчитано, их вряд ли можно будет найти. Только в редких исключениях могут быть совпадения. Правила подбора такие:
- Если есть «точное попадание» в номинал емкости, который существует у нужной серии конденсаторов, то можно выбирать именно такой.
- Если нет «попадания», то выбирают емкость, стоящую ниже по ряду номиналов. Выше не рекомендуется, особенно для рабочих конденсаторов, так как это может привести к ненужному возрастанию рабочих токов и перегреву обмоток, которое может привести к межвитковому замыканию.
- По напряжению конденсаторы выбираются номиналом не менее, чем в 1,5 раза больше, чем напряжение в сети, так как в момент пуска напряжение на выводах конденсаторов всегда повышенное. Для однофазного напряжения в 220 В рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 360 В, но опытные электрики всегда советуют использовать 400 или 450 В, так как запас, как известно, «карман не тянет».
Приведем таблицу с номиналами конденсаторов рабочих и пусковых. В качестве примера приведены конденсаторы серий CBB60 и CBB65. Это полипропиленовые пленочные конденсаторы, которые наиболее часто применяют в схемах подключения асинхронных двигателей. Серия CBB65 отличается от CBB60, тем, что они помещены в металлический корпус.
В качестве пусковых применяют электролитические неполярные конденсаторы CD60. Их не рекомендуются применять в качестве рабочих так как продолжительное время их работы делает их жизнь менее продолжительной..
В принципе, для пуска подходят и CBB60, и CBB65, но они имеют при равных емкостях более объемные габариты, чем CD60.
В таблице приведем примеры только тех конденсаторов, которые рекомендованы к использованию в схемах подключения электродвигателей.
| Изображение |  |
 |
| Номинальное рабочее напряжение, В | 400; 450; 630 В | 220—275; 300; 450 В |
| Емкость, мкф | 1,5; 2,0;2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 10; 12; 14; 15; 16; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 100; 120; 150 мкф | 5,0; 10; 15; 20; 25; 50; 75; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 1000; 1200; 1500 мкф |
Для того, чтобы «набрать» нужную емкость, можно использовать два и более конденсатора, но при разном соединении результирующая емкость будет отличаться. При параллельном соединении она будет складываться, а при последовательном — емкость будет меньше любого из конденсаторов.
Тем не менее такое соединение иногда используют для того, чтобы, соединив два конденсатора на меньшее рабочее напряжение, получить конденсатор, у которого рабочее напряжение будет суммой двух соединяемых.
Например, соединив два конденсатора на 150 мкф и 250 В последовательно, получим результирующую емкость 75 мкф и рабочее напряжение 500 В.
Последовательное и параллельное соединение конденсаторов
Для того чтобы рассчитать емкость двух последовательно соединенных конденсаторов, читателям предоставляется простой калькулятор, где надо просто выбрать два конденсатора из ряда существующих номиналов.
Калькулятор расчета результирующей емкости двух последовательно соединенных конденсаторов
Перейти к расчётам
Возможно ли самому подключить трехфазный асинхронный двигатель в сеть 220 В?
Обычно эту операцию доверяют только электрикам, имеющим практический опыт. Однако, подключить двигатель можно и самому. Это доказывает статья нашего портала: «Как подключить трехфазный двигатель в сеть 220 В».
Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя
К каждому объекту изначально подается трехфазный ток. Основная причина заключается в использовании на электростанциях генераторов с трехфазными обмотками, сдвинутыми по фазе между собой на 120 градусов и вырабатывающими три синусоидальных напряжения.
Однако при дальнейшем распределении тока потребителю подводится только одна фаза, к которой и подключается все имеющееся электрооборудование. Иногда возникает необходимость в использовании нестандартных устройств, например как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя.
Как правило, требуется рассчитать емкость данного элемента, обеспечивающего устойчивую работу агрегата.
Принцип подключения трехфазного устройства к одной фазе
Во всех квартирах и большинстве частных домов все внутреннее энергоснабжение осуществляется по однофазным сетям. В этих условиях иногда необходимо выполнить подключение трехфазного двигателя к однофазной сети. Эта операция вполне возможна с физической точки зрения, поскольку отдельно взятые фазы различаются между собой лишь сдвигом по времени.
Подобный сдвиг легко организовать путем включения в цепь любых реактивных элементов – емкостных или индуктивных. Именно они выполняют функцию фазосдвигающих устройств когда используются рабочего и пускового элементов. 
Следует учитывать то обстоятельство, что обмотка статора сама по себе обладает индуктивностью. В связи с этим, вполне достаточно снаружи двигателя подключить конденсатор с определенной емкостью. Одновременно, обмотки статора соединяются таким образом, чтобы первая из них сдвигала фазу другой обмотки в одну сторону, а в третьей обмотке конденсатор выполняет эту же процедуру, только в другом направлении. В итоге образуются требуемые фазы в количестве трех, добытые из однофазного питающего провода.
Таким образом, трехфазный двигатель выступает в качестве нагрузки лишь для одной фазы подключенного питания. В результате, в потребляемой энергии образуется дисбаланс, отрицательно влияющий на общую работу сети.
Поэтому такой режим рекомендуется использовать в течение непродолжительного времени для электродвигателей небольшой мощности.
Подключение обмоток в однофазную сеть может быть выполнено двумя способами – звездой или треугольником.
Схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети
Когда трехфазный электродвигатель планируется включать в однофазную сеть, рекомендуется отдавать предпочтение соединению треугольником.
Об этом предупреждает информационная табличка, закрепленная на корпусе. В некоторых случаях здесь стоит обозначение «Y», что означает соединение звездой.
Рекомендуется переподключить обмотки по схеме треугольника, чтобы избежать больших потерь мощности.
Электродвигатель включается в одну из фаз однофазной сети, а две другие фазы создаются искусственным путем. Для этого используется рабочий (Ср) и пусковой конденсатор (Сп).
В самом начале запуска двигателя необходим высокий уровень стартового тока, который не может быть обеспечен одним лишь рабочим конденсатором. На помощь приходит стартовый или пусковой конденсатор, подключаемый параллельно с рабочим конденсатором.
При незначительной мощности двигателя их показатели равны между собой. Специально выпускаемые стартовые конденсаторы имеют маркировку «Starting».
Эти устройства работают только в периоды пуска, для того чтобы разогнать двигатель до нужной мощности. В дальнейшем он выключается с помощью кнопочного или двойного выключателя.
Виды пусковых конденсаторов
Небольшие электродвигатели, мощность которых не превышает 200-400 ватт, могут работать без пускового устройства. Для них вполне достаточно одного рабочего конденсатора.
Однако при наличии значительных нагрузок на старте, обязательно используются дополнительные пусковые конденсаторы.
Он подключается параллельно с рабочим конденсатором и в период разгона удерживается во включенном положении с помощью специальной кнопки или реле.
Для расчета емкости пускового элемента необходимо умножить емкость рабочего конденсатора на коэффициент, равный 2 или 2,5. В процессе разгона двигатель требует емкость все меньше и меньше. В связи с этим, не стоит держать пусковой конденсатор постоянно включенным. Высокая емкость при больших оборотах приведет к перегреву и выходу из строя агрегата.
В стандартную конструкцию конденсатора входят две пластины, расположенные напротив друг друга и разделенные слоем диэлектрика. При выборе того или иного элемента, необходимо учитывать его параметры и технические характеристики.
Все конденсаторы представлены тремя основными видами:
- Полярные. Не могут работать с электродвигателями, подключенными к переменному току. Разрушающийся слой диэлектрика может привести к нагреву агрегата и последующему короткому замыканию.
- Неполярные. Получили наибольшее распространение. Могут работать в любых вариантах включения за счет одинакового взаимодействия обкладок с диэлектриком и источником тока.
- Электролитические. В этом случае электроды представляют собой тонкую оксидную пленку. Они могут достигать максимально возможной емкости до 100 тыс. мкФ, идеально подходят к двигателям с низкой частотой.
Коллекторный двигатель: устройство и подключение
Выбор конденсатора для трехфазного двигателя
Конденсаторы, предназначенные для трехфазного мотора, должны иметь достаточно высокую емкость – от десятков до сотен микрофарад. Электролитические конденсаторы не годятся для этих целей, поскольку для них требуется однополярное подключение. То есть, специально для этих устройств потребуется создание выпрямителя с диодами и сопротивлениями.
Постепенно в таких конденсаторах происходит высыхание электролита, что приводит к потере емкости. Кроме того, в процессе эксплуатации данные элементы иногда взрываются. Если все же решено использовать электролитические устройства, нужно обязательно учитывать эти особенности.
Классическим примеров служат элементы, представленные на рисунке. Слева изображен рабочий конденсатор, а справа – пусковой.
Подбор конденсатора для трехфазного двигателя выполняется опытным путем. Емкость рабочего устройства выбирается из расчета 7 мкФ на 100 Вт мощности. Следовательно, 600 Вт будет соответствовать 42 мкФ. Пусковой конденсатор как минимум в 2 раза превышает емкость рабочего. Таким образом 2 х 45 = 90 мкФ будет наиболее подходящим показателем.
Выбор осуществляется постепенно, исходя из работы двигателя, поскольку его реальная мощность напрямую зависит от емкости используемых конденсаторов. Кроме того, это можно сделать по специальной таблице.
При недостатке емкости двигатель будет терять свою мощность, а при ее избытке наступит перегрев от чрезмерного тока. Если конденсатор выбран правильно, то двигатель будет работать нормально, без рывков и посторонних шумов.
Более точно подбираем устройство путем расчетов, выполняемых по специальным формулам.
Расчет емкости
Емкость конденсатора для электродвигателя рассчитывается исходя из схемы соединения обмоток – звездой или треугольником.
В обоих случаях применяется общая расчетная формула: Сраб = к х Iф/Uсети, к которой все параметры имеют следующие обозначения:
- к – является специальным коэффициентом. Его значение составляет 2800 для схемы «звезда» и 4800 для схемы «треугольник».
- Iф – номинальный ток статора, указанный на информационной табличке. При невозможности прочтения, выполняются измерения с помощью специальных измерительных клещей.
- Uсети – напряжение питающей сети, величиной в 220 вольт.
Регулировка оборотов асинхронного двигателя
Подставив все необходимые значения, можно легко рассчитать, какая емкость будет у рабочего конденсатора (мкФ). Во время расчетов необходимо учитывать ток, поступающий к фазной обмотке статора. Он не должен превышать номинальное значение, точно так же, как нагрузка двигателя с конденсатором должна быть не выше 60-80% номинальной мощности, обозначенной на информационной табличке.
Как подключить пусковой и рабочий конденсаторы
На рисунке указана простейшая схема подключения пускового и рабочего элементов. Первый из них устанавливается сверху, а второй – снизу. Одновременно к двигателю подключается кнопка включения и выключения. Самое главное – внимательно разобраться с проводами, чтобы не перепутать концы.
Данная схема позволяет выполнить предварительную проверку с неточной прикидкой. Она же используется и после окончательного выбора наиболее оптимального значения.
Такой подбор осуществляется экспериментальным путем с использованием нескольких конденсаторов разной емкости. При параллельном подключении их суммарная мощность будет увеличиваться. В это время нужно контролировать работу двигателя.
Если работа устойчивая и ровная, в этом случае можно покупать конденсатор с емкостью, равной сумме емкостей проверочных элементов.
Конденсатор для трёхфазного двигателя
Наиболее частым вариантом включения трёхфазного двигателя в однофазную сеть является конденсаторный. В этой статье будут рассмотрены все тонкости и особенности такого включения. После прочтения статьи вряд ли у вас ещё останутся вопросы по выбору конденсатора.
Подключение трёхфазного двигателя через конденсатор в однофазную сеть
Здесь всё довольно просто и не просто. Дело в том, что в момент запуска асинхронного двигателя возникает большой пусковой ток.
Поскольку двигатель это индуктивный элемент, а мы добиваемся определённого сдвига тока посредством конденсатора, то есть добиваемся оптимального баланса индуктивного и ёмкостного тока, то в момент запуска индуктивный ток преобладает над ёмкостным из-за своей большой величины и кругового магнитного поля не возникает. А для начала вращения вала двигателя нужно именно круговое поле, ну или хотя бы, почти круговое. Поэтому конденсаторы разделяются на пусковые и рабочие.
Рабочий конденсатор для электродвигателя
Назначение этого конденсатора в том, чтобы поддерживать круговое магнитное поле когда двигатель уже находится в рабочем режиме. Конденсатор обязательно должен быть рассчитан на работу в переменном напряжении. Такие конденсаторы обычно называют не электролитические. Напряжение конденсатора должно быть в √2 раз больше напряжения сети.
Тип конденсатора может быть абсолютно любой. Это относится ко всем конденсаторам для переменного напряжения. Мы привыкли считать, что напряжение в сети 220 вольт, однако это действующее значение (усреднённое), а вот максимальное (амплитудное), как раз в √2 раз больше или около 310 вольт.
Чуть позже я напишу статью по действующему и амплитудному значению и более подробно всё разъясню, а пока просто поверьте.
Пусковой конденсатор для электродвигателя
Назначение этого конденсатора в том, чтобы обеспечить магнитное поле, когда двигатель только-только запускается.
Как я уже говорил, в момент запуска возникает очень большой пусковой ток (в 3-8 раз превышающий номинальный рабочий ток), поэтому для создания кругового магнитного поля требуется бóльший по ёмкости конденсатор.
В качестве пускового можно использовать и электролитический (это конденсаторы, которые используются для постоянного напряжения). И довольно часто так и делают. В этом случае рекомендуется подключать электролитические конденсаторы через диод.
Связано это с тем, что электролитические конденсаторы дешевле. Но лучше для этой цели использовать специальные конденсаторы с пометкой «Motor starter». Так будет меньше риска повредить конденсатор, поскольку он хоть и электролитический, но серия рассчитана именно на запуск двигателей переменного тока.
Рабоче-пусковой конденсатор для электродвигателя
Как правило, один конденсатор, который используется одновременно, как рабочий и пусковой устанавливают на двигатели мощностью менее 1 кВт. Связано это с тем, что у маломощных двигателей не такой большой пусковой ток.
В этом случае расчёт производится по номинальному току. Расчёта коснёмся чуть ниже. Рабоче-пусковой конденсатор должен быть исключительно не электролитическим и с рабочим напряжением в √2 раз больше сетевого.
При расчёте такого конденсатора в формулу подставляется номинальное значение тока двигателя.
Схема подключения двигателя через конденсатор
Собственно, сама схема не очень сложная. Как в случае соединения обмоток звездой, так и в случае соединения обмоток треугольником у нас имеется только три фазных вывода, куда должны подключаться фазы «А», «В» и «С». Поскольку у нас имеется только одна фаза, то мы подключаем ее на два любых имеющихся вывода (предположим на «А» и «В»). А конденсаторы подключаем на любой из задействованных и оставшийся свободный вывод (например на «А» и «С» или на «В» и «С»). В зависимости от того, куда будет подключен конденсатор будет меняться направление вращения. То есть, для того, чтобы сменить направление вращения двигателя, достаточно поменять местами любые два провода на двигателе. Например, мы включали фазу на выводы «А» и «В», а конденсаторы на «А» и «С». То есть, если мы включим конденсаторы не на «А» и «С», а на «В» и «С», направление вращения двигателя изменится на противоположное.
Теперь внимательно присмотритесь к схеме. Вы видите на ней кнопку «Разгон». А если присмотритесь еще внимательнее то увидите, что СП (пусковой конденсатор) и СР (рабочий конденсатор) по сути соединены параллельно, с тем отличием, что пусковой конденсатор мы включаем только тогда, когда нам необходимо, а именно в момент запуска. С этим разобрались, идем дальше.
Расчёт рабочего конденсатора для асинхронного двигателя — нюансы
Прежде, чем переходить к расчёту нужно немного остановиться на значениях Iн и U, которые используются в формулах. С напряжением все более или менее ясно — это напряжение, которое будет подводится к двигателю. А вот Iн — это номинальный ток. Значение номинального тока можно узнать на шильдике двигателя.
Номинальный ток — это максимальный рабочий ток в нормальном режиме работы двигателя с максимальной нагрузкой. Другими словами, ток в двигателе зависит только от нагрузки на валу. Если вал не нагружен, то мы получим самый минимально возможный ток, который назвается током холостого хода.
Он образуется за счет компенсации таких потерь: как трение в подшипниках, потери в обмотках, диэлектрические потери и т.д. По мере увеличения нагрузки будет увеличиваться и ток в обмотках, пока не достигнет номинального. При дальнейшем увеличении нагрузки ток будет продолжать возрастать, но начнут постепенно падать обороты двигателя.
Длительная работа в таком режиме приведет к перегрузке, это вызовет усиленный нагрев и, в конечном итоге, выход двигателя из строя. С этим тоже разобрались, теперь можно переходить к расчету конденсатора.
Рабочий конденсатор формула расчёта
Расчёт рабочего конденсатора производится по формулам для «звезды» и для «треугольника». Отличие этих формул только в коэффициенте.
- Формула расчета рабочего конденсатора для «треугольника»
- Формула расчета рабочего конденсатора для «звезды»
Как видите, формулы просты, но как я уже говорил, сложность заключается в правильном подборе значения Iн. Самый простой способ заключается в замере тока двигателя (сделать это можно токоизмерительными клещами) и подстановки его в формулу. Для этого надо запустить двигатель, отключить полностью конденсаторы, замерить ток, а затем подобрать нужную ёмкость конденсаторов.
Но все эти методы подходят только в том случае, если нагрузка на валу постоянная (например, вентилятор). И здесь возникает вопрос, обязательно ли значение конденсатора должно быть «пуля в пулю». Нет, не обязательно. Достаточно 15% попадания в обе стороны. То есть, если в расчёте у нас получится ёмкость 10 мкФ, то вполне допустимыми будут значения от 8,5 до 11,5 мкФ.
Расчёт пускового конденсатора
В сети встречается много разных рекомендаций на этот счёт. Но суть сводится к тому, что пускового конденсатора должно хватить для запуска двигателя. Самый простой вариант, взять двукратное значение номинального тока двигателя и подставить в формулу для расчёта. Мы знаем, что пусковой ток двигателя в 3-8 раз превышает номинальный.
Рабочий и пусковой конденсатор включаются параллельно. При параллельном соединении конденсаторов их ёмкость суммируется, следовательно, взяв двукратное значение по номинальному току для пускового конденсатора и добавив рабочие мы получим ёмкость в два с небольшим — три раза больше требующейся ёмкости для работы. Если двигатель не запустится, ничего страшного.
Просто надо будет ещё увеличить ёмкость пусковых конденсаторов.
Расчёт конденсатора онлайн для трёхфазного двигателя
Для удобства расчётов предлагаю вам воспользоваться онлайн-калькуляторами
Другие методы расчёта конденсатора для трехфазного двигателя
Расчёт конденсатора по мощности двигателя
Это довольно грубый расчёт и заключается он в том, что ёмкость подбирается по мощности. Существуют различные формулы, но все они сводятся к тому, что нужно брать 6-7 мкФ на 100 ватт мощности или 60-70 мкФ на 1 кВт.
Насколько верны эти расчёты? Простой реальный пример. Двигатель 1,1 кВт имеет номинальный ток около 4,8 ампера при соединении обмоток треугольником.
Следовательно, конденсатор для номинального режима будет 105 мкФ (не 60 и не 70).
Расчёт конденсатора через напряжение
Вспоминаем закон Ома, делаем небольшие умозаключения и понимаем, что полученный ток посредством электромагнитной индукции и магнитных потоков будет создавать напряжение. Обмотки сдвинуты на угол 120°.
Дальше углубляться в теорию не будем, но из сказанного можно понять, что сдвигая конденсатором ток мы получаем как бы трехфазное напряжение. Следовательно, если токи в обмотках будут равны, то и напряжения тоже будут равны.
Исходя из этого понимания можно подобрать точное значение конденсатора имея под рукой только вольтметр. Этот метод подбора ёмкости конденсатора можно назвать самым точным. Внимание на экран:
При использовании данного метода лучше всего использовать два вольтметра, так вы сразу будете видеть результат, так сказать, в онлайн режиме.
Вся задача сводится к тому, чтобы подключая или отключая дополнительные конденсаторы привести значения первого и второго вольтметра к одному напряжению.
Помните, что вы будете работать с опасным напряжением, поэтому перед работой прочитайте технику безопасности.
Частные случаи
Наверное, вы уже поняли принцип подбора конденсатора. Поэтому сделаю небольшой лайф-хак, как это сейчас принято называть. Предположим, у вас есть циркулярка, на которой вы пилите и доски и бревна. Соответственно, нагрузка на двигатель будет разной.
В этом случае я вам рекомендую поставить два рабочих конденсатора одинаковой ёмкости. Допустим, вы посчитали по номинальному току и получили ёмкость 10 мкФ. Значит ставите два конденсатора по 5 мкФ.
Один включен постоянно и на нём вы будете распиливать доски, которые не очень сильно загружают двигатель, а когда вы будете распиливать брёвна, то будете подключать второй рабочий конденсатор.
С чем связана такая сложность? Если вы не создадите круговое магнитное поле, то как минимум вы потеряете мощность, как максимум это будет вызывать повышенный нагрев двигателя и его чаще придется отключать. В нормальном же режиме достаточно естественного охлаждения двигателя собственным вентилятором в виде крыльчатки, расположенной с противоположной стороны вала.
Подведём итоги
После рассмотрения данной темы можно сделать следующие выводы. Конденсаторный метод включения используется в том случае, если у вас имеется трёхфазный асинхронный двигатель и только одна фаза.
Кстати, при использовании линейного напряжения 380 вольт (когда есть две фазы, а не три) можно включать двигатель как на напряжение 220 вольт (тогда используется фаза и ноль), так и на 380 вольт, тогда используются обе фазы. Меняется лишь ёмкость пусковых и рабочих конденсаторов и не забывайте про схему соединения обмоток на соответствующее напряжение.
Ну и при напряжении 380 вольт будут меньшие пусковые и рабочие токи. Электрическая мощность двигателя при этом останется прежней. Но меняется механическая мощность. Правда механическая мощность зависит не от напряжения или конденсаторов, а в первую очередь от схемы соединения обмоток.
В статье я говорил про то, что соединение обмоток «звездой» более подвержено эффекту снижения оборотов при увеличении нагрузки. Поэтому, если вам нужно получить максимальную механическую мощность, необходимо использовать схему соединения обмоток «треугольником» или синхронные двигатели.
На этом откланиваюсь.
С наилучшими пожеланиями, Я!
Расчет емкости конденсатора для трехфазного двигателя
При подключении асинхронного трехфазного электродвигателя на 380 В в однофазную сеть на 220 В необходимо рассчитать емкость фазосдвигающего конденсатора, точнее двух конденсаторов — рабочего и пускового конденсатора. Онлайн калькулятор для расчета емкости конденсатора для трехфазного двигателя в конце статьи.
Как подключить асинхронный двигатель?
Подключение асинхронного двигателя осуществляется по двум схемам: треугольник (эффективнее для 220 В) и звезда (эффективнее для 380 В).
На картинке внизу статьи вы увидите обе эти схемы подключения. Здесь, я думаю, описывать подключение не стоит, т.к. это описано уже тысячу раз в Интернете.
Во основном, у многих возникает вопрос, какие нужны емкости рабочего и пускового конденсаторов.
Пусковой конденсатор
Стоит отметить, что на небольших электродвигателях, используемых для бытовых нужд, например, для электроточила на 200-400 Вт, можно не использовать пусковой конденсатор, а обойтись одним рабочим конденсатором, я так делал уже не раз — рабочего конденсатора вполне хватает.
Другое дело, если электродвигатель стартует со значительной нагрузкой, то тогда лучше использовать и пусковой конденсатор, который подключается параллельно рабочему конденсатору нажатием и удержанием кнопки на время разгона электродвигателя, либо с помощью специального реле.
Расчет емкости пускового конденсатора осуществляется путем умножения емкостей рабочего конденсатора на 2-2.5, в данном калькуляторе используется 2.5.
При этом стоит помнить, что по мере разгона асинхронному двигателю требуется меньшая емкость конденсатора, т.е. не стоит оставлять подключенным пусковой конденсатор на все время работы, т.к. большая емкость на высоких оборотах вызовет перегрев и выход из строя электродвигателя.
Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя?
Конденсатор используется неполярный, на напряжение не менее 400 В. Либо современный, специально на это рассчитанный (3-й рисунок), либо советский типа МБГЧ, МБГО и т.п. (рис.4).
Итак, для расчета емкостей пускового и рабочего конденсаторов для асинхронного электродвигателя введите данные в форму ниже, эти данные вы найдете на шильдике электродвигателя, если данные неизвестны, то для расчета конденсатора можно использовать средние данные, которые подставлены в форму по умолчанию, но мощность электродвигателя нужно указать обязательно.
Онлайн калькулятор расчета емкости конденсатора
Определение емкостей фазосдвигающих конденсаторов. Рабочий и пусковой конденсаторы | Каталог самоделок
Самый простой способ включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть, это с помощью одного фазосдвигающего конденсатора. В качестве такого конденсатора нужно использовать только неполярные конденсаторы, а не полевые (электролитические).
Фазосдвигающий конденсатор.
При подключении трехфазного электродвигателя к трехфазной сети пуск обеспечивается за счет переменного магнитного поля. А при подключении двигателя к однофазной сети достаточный сдвиг магнитного поля не создается, поэтому нужно использовать фазосдвигающий конденсатор.
Емкость фазосдвигающего конденсатора нужно рассчитать так:
- для соединения «треугольником»: Сф=4800•I/U;
- для соединения «звездой»: Сф=2800•I/U.
- Об этих типах соединения можно подробнее ознакомиться тут:
- В этих формулах: Сф – емкость фазосдвигающего конденсатора, мкФ; I– номинальный ток, А; U– напряжение сети, В.
- Номинальный ток, тоже можно высчитать, так: I=P/(1,73•U•n•cosф).
- В этой формуле такие сокращения: P – мощность электродвигателя, обязательно в кВт; cosф – коэффициент мощности; n – КПД двигателя.
Коэффициент мощности или смещения тока к напряжению, а также КПД электродвигателя указывается в паспорте или в табличке (шильдике) на двигателе. Значения эти двух показателей часто бывают одинаковыми и чаще всего равны 0,8-0,9.
Грубо можно определить емкость фазосдвигающего конденсатора так: Сф=70•P. Получается так, что на каждые 100 Вт нужно по 7мкФ емкости конденсатора, но это не точно.
В конечном итоге правильность определения емкости конденсатора покажет работа электродвигателя. Если двигатель не будет запускаться, значит, емкости мало. В случае, когда двигатель при работе сильно нагревается, значит, емкости много.
Рабочий конденсатор.
Найденной по предложенным формулам емкости фазосдвигающего конденсатора достаточно только для пуска трехфазного электродвигателя, не нагруженного. То есть, когда на валу двигателя нет никаких механических передач.
- Рассчитанный конденсатор будет обеспечивать работу электродвигателя и когда он выйдет на рабочие обороты, поэтому такой конденсатор еще называется рабочим.
- Пусковой конденсатор.
Ранее было сказано, что ненагруженный электродвигатель, то есть небольшой вентилятор, шлифовальный станок можно запустить от одного фазосдвигающего конденсатора. А вот, запустить сверлильный станок, циркулярную пилу, водяной насос уже не получиться запустить от одного конденсатора.
Чтобы запустить нагруженный электродвигатель нужно к имеющемуся фазосдвигающему конденсатору кратковременно добавить емкости. А конкретно, нужно уже к подсоединенному рабочему конденсатору подключить параллельно еще один фазосдвигающий конденсатор.
Но только на короткое время на 2 – 3 секунды. Потому что когда электродвигатель наберет высокие обороты, через обмотку, к торой подключены два фазосдвигающих конденсатора, будет протекать завышенный ток.
Большой ток нагреет обмотку электродвигателя, и разрушит ее изоляцию.
- Подключенный дополнительно и параллельно конденсатор к уже имеющемуся фазосдвигающему (рабочему) конденсатору называется пусковым.
- Для слабонагруженных электродвигателей вентиляторов, циркулярных пил, сверлильных станков емкость пускового конденсатора выбирается равной емкости рабочего конденсатора.
- Для нагруженных двигателей водяных насосов, циркулярных пил нужно выбирать емкость пускового конденсатора в два раза больше, чем у рабочего.
Очень удобно, для точного подбора нужных емкостей фазосдвигающих конденсаторов (рабочего и пускового) собрать батарею параллельно соединенных конденсаторов. Конденсаторы соединенные вместе нужно взять небольшими емкостями 2, 4, 10, 15 мкФ.
При выборе по напряжению любого конденсатора нужно пользоваться универсальным правилом. Напряжение, на которое конденсатор рассчитан должно быть в 1,5 раз выше того напряжения, куда он будет подключен.
Справочник | Приводное и электротехническое оборудование | Техпривод
Трехфазные асинхронные электродвигатели не требуют дополнительных устройств для запуска и работы. Нужны лишь контакторы или иные устройства подачи трехфазного напряжения. Однако при включении двигателя в однофазную сеть используются другие способы запуска.
Фазосдвигающий конденсатор
Существует простой способ, позволяющий запитать трехфазный двигатель от бытовой однофазной сети с напряжением 220 В. Трехфазное напряжение получают путем сдвига фаз с помощью фазосдвигающего конденсатора. Делается это так.
В однофазной сети имеются два провода (фаза и ноль), между которыми существует сдвиг фаз 180 градусов. Для включения трехфазного двигателя нужны три проводника, напряжения на которых должны иметь сдвиг фаз 120 градусов.
Поэтому, если подключить один из выводов двигателя к фазному проводнику напрямую, а другой – через фазосдвигающий конденсатор, то в совокупности с нулевым проводником и обмотками такая система будет трехфазной.
Другими словами, будет обеспечен нужный режим питания.
- Для расчета номинала фазосдвигающего конденсатора можно воспользоваться приближенной формулой:
- С = k*I / U,
- где k – коэффициент, равный 4800 для схемы подключения «треугольник», 2800 – для «звезды», I – номинальный ток двигателя (указывается на шильдике), U – фазное напряжение (в нашем случае – 220 В).
- Рабочее напряжение конденсатора следует выбирать не менее 400 В, при этом желательно использовать специальные конденсаторы для электродвигателей, на частоту 50 – 60 Гц.
Пусковой конденсатор
Приведенная выше формула справедлива для номинального тока. Но двигатель работает не только на номинале. При пуске его ток может превышать номинальное значение в 5-7 раз, а при работе – быть ниже в 2-3 раза (холостой ход).
В результате момент на валу при включении будет мал, и двигатель будет разгоняться очень долго либо вообще не сможет запуститься. Поэтому для запуска используют дополнительный пусковой конденсатор, который подключают к рабочему (фазосдвигающему) на время разгона (3-5 секунд).
Обычно емкость пускового конденсатора выбирают в 2-5 раз больше, в зависимости от требуемого момента при пуске и времени разгона.
Для подключения пускового конденсатора используют специальные ручные пускатели, в которых время пуска равно времени нажатия на двухпозиционную кнопку «Пуск».
Пока оператор держит «Пуск» в позиции без фиксации, подключаются рабочий и пусковой конденсаторы. Как только оператор отпускает кнопку, она переходит в фиксированную позицию, и в схеме остается лишь рабочий конденсатор.
Остановка двигателя производится кнопкой «Стоп». Кроме ручных пускателей могут использоваться релейные и электронные схемы.
Данный способ не применяется на практике для двигателей более 2,2 кВт из-за низкого КПД и большой емкости конденсаторов.
Двигатель с пусковой обмоткой
Конденсатор также используется в случае, когда двигатель имеет две обмотки – рабочую и пусковую. Рабочая обмотка подключается к питающему однофазному напряжению (220 В) напрямую. Пусковая обмотка имеет меньший ток и подключается через фазосдвигающей конденсатор. Совместно обе обмотки имеют такую конфигурацию, что формируют внутри статора вращающееся магнитное поле.
Емкость фазосдвигающего конденсатора обычно указывается на шильдике двигателя. На время пуска и разгона может применяться дополнительный конденсатор. Такой двигатель называют конденсаторным, и он предназначен для работы только в однофазной сети.
Другие полезные материалы: Как определить параметры двигателя без шильдика? Основные неисправности электродвигателя и способы их устранения Преимущества векторного управления электродвигателем
Загрузка...
