Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем пусковой конденсатор отличается от рабочего: описание и сравнение

Чем пусковой конденсатор отличается от рабочего: описание и сравнение

ps226

Конденсатор – электронный компонент, предназначенный для накопления электрической энергии. По характеру работы он относится к пассивным элементам. В зависимости от режима работы, в которой работает элемент, различают конденсаторы постоянной емкости и переменной (как вариант — подстроечные). По виду рабочего напряжения: полярные – для работы при определенной полярности подключения, неполярные – могут использоваться как в цепи переменного, так и постоянного тока. При параллельном соединении результирующая емкость суммируется. Это важно знать при подборе необходимой емкости для электрической цепи.

Для запуска и работы асинхронных двигателей в однофазной цепи переменного тока используют конденсаторы:

  • Пусковые.
  • Рабочие.

Пусковой конденсатор предназначен для кратковременной работы – запуск двигателя. После выхода двигателя на рабочую частоту и мощность пусковой конденсатор отключают. Далее работа происходит без участия данного элемента. Это необходимо для определенных двигателей, схема работы которого предусматривает режим запуска, а так же для обычных двигателей, у которых в момент запуска присутствует нагрузка на валу, препятствующая свободному вращению ротора.

Схема подключения пускового конденсатора к асинхронному двигателю

Схема подключения пускового конденсатора к асинхронному двигателю

Для запуска двигателя используют кнопку Кн1, которая коммутирует пусковой конденсатор С1 на время, необходимое для выхода электродвигателя на необходимую мощность и обороты. После этого конденсатор С1 отключают и мотор работает за счет сдвига фаз в рабочих обмотках. Рабочее напряжение такого конденсатора необходимо выбирать с учетом коофициента 1,15, т.е. для сети 220 В рабочее напряжение конденсатора должно быть 220*1,15= 250 В. Емкость пускового конденсатора можно рассчитать по исходным параметрам электродвигателя.

Рабочий конденсатор

Рабочий конденсатор подключен к цепи все время и выполняет функцию фазосдвигающей цепи для обмоток электродвигателя. Для уверенной работы такого двигателя необходимо рассчитать параметры рабочего конденсатора. В связи с тем, что конденсатор и обмотка электродвигателя создают колебательный контур, в момент перехода из одной фазы цикла в другую на конденсаторе возникает повышенное напряжение, превышающее напряжение питания.

При определении емкости этого элемента в расчет берут мощность двигателя и схему соединения обмоток.

Различают два вида соединения обмоток трехфазного двигателя:

  1. Треугольник.
  2. Звезда.

Для каждого из этих способов соединения свой расчет.

Треугольник: Ср=4800*Ip/Up.

Пример: для двигателя мощностью 1 кВт – ток составляет примерно 5А, напряжение 220 В. Ср = 4800*5/220. Емкость рабочего конденсатора составит 109 мФ. Округлить до ближайшего целого – 110 мФ.

Звезда: Ср=2800*Ip/Up.

Пример: двигатель 1000 Вт – ток составляет примерно 5 А, напряжение 220 В. Ср=2800*5/220. Емкость рабочего конденсатора составит 63,6 мФ. Округлить до ближайшего целого – 65 мФ.

Из расчетов видно, что способ соединения обмоток очень сильно влияет на величину рабочего конденсатора.

Сравнение рабочего и пускового конденсатора

Сравнительная таблица применения конденсаторов для асинхронных двигателей, включенных на напряжение 220 В.

РАБОЧИЙПУСКОВОЙ
Где применяетсяВ цепи рабочих обмоток асинхронного двигателяВ пусковой цепи
Выполняемые функцииСоздание вращающегося электромагнитного поля для работы электромотораСдвиг фаз между пусковой и рабочей обмоткой, запуск двигателя под нагрузкой
Время работыОт включения до окончания работыВо время запуска до выхода на нужный режим.
Тип конденсатораМБГО, МБГЧ и подобные нужного номинала и напряжения 1,15 выше питающегоМБГО, МБГЧ и подобные нужного номинала и на рабочее напряжение в 2-3 раза превышающее напряжение питания

Схема с рабочим и пусковоым конденсаторами

В связи с тем, что указанные типы конденсаторов имеют относительно большие габариты и стоимость, в качестве рабочего и пускового конденсатора можно использовать полярные (оксидные) конденсаторы.

Читайте так же:
Браширование древесины в области

Они обладают следующим достоинством: при малых габаритах они имеют намного большую емкость, чем бумажные.

Наряду с этим существует весомый недостаток: включать в сеть переменного тока напрямую их нельзя. Для использования совместно с двигателем, нужно применить полупроводниковые диоды. Схема включения несложная, но в ней есть недостаток: диоды должны быть подобраны в соответствии с токами нагрузки. При больших токах диоды необходимо устанавливать на радиаторы. Если расчет будет неверным, или теплоотвод меньшей площади, чем требуется, диод может выйти из строя и пропустит в цепь переменное напряжение. Полярные конденсаторы рассчитаны на постоянное напряжение и при попадании на них напряжения переменного они перегреваются, электролит внутри них закипает и они выходят из строя, что может принести вред не только электромотору, но и человеку, обслуживающему данное устройство.

Напряжение 220 В – является напряжением опасным для жизни. В целях соблюдения правил безопасной эксплуатации электроустановок потребителей, сохранения жизни и здоровья лиц, эксплуатирующих данные устройства, применение данных схем включения должен проводить специалист.

Отличия пусковых конденсаторов на 220В от рабочих

Как используется рабочий конденсатор

Асинхронный трехфазный двигатель можно подключить без особого ущерба к обычной однофазной электрической сети через конденсаторы. С их помощью обеспечивается запуск и достижение нужных режимов функционирования при такой системе питания. Различают рабочий и пусковой конденсаторы.

Отличия между ними

Они заключаются в их предназначении, ёмкости, способе присоединения, а также в условиях работы. Первое различие заключается в том, что рабочий (первый) конденсатор служит для сдвига фаз. В результате между обмотками появляется вращающееся магнитное поле, необходимое для приведения в движение мотора, находящегося без механической нагрузки. Такой электродвигатель стоит, например, в точильном станке.

Пусковой (второй) обеспечивает повышение стартового момента мотора, находящегося под механической нагрузкой, благодаря чему он более легко выходит на нужный режим. Ресурсов одного рабочего может не хватить, из-за чего ротор двигателя просто не начнёт вращаться. Применение оправдано вместе со станками, подъёмными механизмами, насосами и подобными тяжёлыми приспособлениями. А также можно использовать с более мощным трехфазным мотором, если рабочего не хватает для его надёжного запуска.

Ёмкость обоих конденсаторов также будет отличаться. Она прямо пропорциональна мощности электродвигателя и обратно — напряжению сети. В зависимости от схемы соединения обмоток вводится поправочный коэффициент. Ёмкость пускового может быть в два раза больше, чем у рабочего.

Способы присоединения

Рабочий конденсатор

Первый конденсатор в самом распространённом случае подключается в разрыв одной из обмоток асинхронного электродвигателя, которая также часто называется «вспомогательной». Другая присоединяется напрямую к электрической сети, а третья остаётся незадействованной. Тип этой схемы носит название «звезда». Есть также подключение в «треугольник». Оно различается и по способу соединения, и по сложности.

Второй ёмкостный элемент, в отличие от рабочего, присоединяется параллельно последнему через кнопку или центробежный выключатель. В первом случае управление осуществляется человеком, а во втором — самим приводом. Оба этих коммутатора кратковременно замыкают эту цепь на момент запуска электрического мотора, а после того, как он выйдет на рабочий режим — размыкают.

Условия работы

Виды пусковых конденсаторов

Они различаются для каждого из конденсаторов. Поскольку первый из них постоянно присоединён к обмотке мотора, эта цепь образует собой элементарный колебательный контур. Из-за этого в определённые моменты на её выводах образуется напряжение, превышающее входящее в два с половиной — три раза. Это обстоятельство стоит учитывать при подборе, необходимо ориентироваться на детали, рассчитанные на 500—600 вольт.

Читайте так же:
Замена топливного шланга на бензопиле штиль

Пусковые конденсаторы для электродвигателей — 220 В работают в других, менее жёстких условиях, в отличие от рабочих. Прикладываемое к этому ёмкостному элементу напряжение превышает основное примерно в 1,15 раза. Он присоединяется к цепям время от времени, что также положительно сказывается на условиях его работы, и значительно продлевает срок службы.

Наиболее часто применяются отечественные бумажные или маслонаполненные конденсаторы марок МБГО или МБГЧ. Их преимущество — это стойкость к высоким напряжениям переменного тока. Но есть и недостаток — большой размер. В качестве альтернативного решения допускается использование оксидных конденсаторов. Они подключаются не напрямую, а через диоды, по определённым схемам.

Пусковой конденсатор

Обычные электролитические конденсаторы, применяемые в различных приборах, и рассчитанные на немалые рабочие напряжения, подойдут для асинхронных двигателей только в роли пусковых. Связано это с тем, что через них проходит большая реактивная мощность ввиду малого сопротивления обмоток. Подключение ёмкостных элементов с нарушениями или отклонениями от схемы приведёт к повреждению или закипанию электролита, способному причинить вред мотору и персоналу.

Таким образом, можно вывести из этого несколько советов, как отличить пусковой конденсатор от рабочего:

  • Первый из них играет вспомогательную роль. Он подключается параллельно рабочему на время запуска мотора — в течение нескольких секунд, чтобы облегчить старт.
  • Второй из них присоединён постоянно, обеспечивая необходимый сдвиг фаз, в результате которого трехфазный двигатель может работать от однофазной сети.

Если перепутать конденсаторы, то возникнут серьёзные проблемы. Ёмкость рабочего также не должна быть слишком большой, иначе мотор будет греться, а рост мощности и крутящего момента от этого повысится незначительно.

Чем отличается рабочий конденсатор от пускового

В процессе работы двигателей по обмотке течет ток, на 20-40% превышающий номинальный, поэтому при использовании электромотора в недозагруженном режиме или в режиме холостого хода, емкость рабочего конденсатора следует уменьшить.

В целях безопасности все пусковые конденсаторы должны использоваться с разрядным резистором. Сопротивление разрядного резистора подбирается так, чтобы по истечении 50 секунд полностью снять остаточное напряжение с конденсатора.

В случаях когда конденсатор используется при последовательной схеме включения со вспомогательной обмоткой электродвигателя, напряжение на клеммах конденсатора при рабочей скорости может быть значительно выше напряжения сети.

В процессе эксплуатации конденсаторов они могут устанавливаться непосредственно в физическом контакте с электродвигателем. В этом случае при выборе типа конденсатора необходимо учитывать, что конденсатор будет подвергаться воздействию повышенной температуры и вибраций — как от самого электродвигателя, так и от других пассивных элементов различного рода устройств, в составе которых будет применятся конденсатор.

При работе моторных конденсаторов проходят различного рода сложнейшие коммутационные процессы, в результате которых происходят скачкообразные изменения напряжения на клеммах конденсатора, в связи с чем номинальное напряжение конденсатора нужно выбирать так, чтобы в процессе работы изделия рабочее напряжение не превышало его более чем на 10%.

В процессе выбора необходимой емкости и рабочего напряжения нужно учитывать фактор резонанса, то есть когда значения напряжения вспомогательной обмотки электродвигателя и конденсатора находятся в околорезонансной точке. В этом случае происходит повышение напряжения на клеммах изделия.

Предельное напряжение на клеммах пускового конденсатора должно быть не более 450В, а его емкость выбирается, как правило, в два и более раз больше емкости рабочего конденсатора.

Как показывает практика, на каждые 100 Вт мощности электродвигателя требуется около 6-7 мкФ.

В случае, если не удается подобрать емкость в одном корпусе, допускается комбинирование путем параллельного соединения конденсаторов Собщ=С1+С2….+Сn.

Читайте так же:
Марки автосигнализаций с автозапуском

При правильно подобранном конденсаторе мощность трехфазного двигателя, включенного в однофазную сеть, не должна уменьшиться более чем на 30%.

Область применения конденсаторов для асинхронных двигателей

Таблица: Область применения конденсаторов для асинхронных двигателей

рабочийпусковой
ПрименениеВ схемах асинхронных электродвигателейВ схемах асинхронных электродвигателей
Тип подключенияПоследовательно со вспомогательной обмоткой электродвигателяПараллельно рабочему конденсатору
В качествеЯвляется фазосмещающим элементом
ПредназначениеПозволяет получить круговое вращающееся магнитное поле, необходимое для работы электродвигателяПозволяет получить магниное поле, необходимое для повышения пускового момента электродвигателя
Время включенияВ процессе работы электродвигателяВ момент пуска электродвигателя

Существуют две основные области применения конденсаторов для асинхронных электродвигателей.

1) Трёхфазный асинхронный электродвигатель, включаемый через конденсатор в однофазную сеть

В случае когда трехфазный электродвигатель необходимо подключить к однофазной сети, существует два возможных варианта подключения: «звезда» и «треугольник», причем наиболее предпочтительным во многих случаях является вариант «треугольник».

Приблизительный расчет для данного типа соединения производится по следующей формуле:

  • k – коэффициент, зависящий от соединения обмоток.
  • – номинальный фазный ток электродвигателя А.
  • Uсети – напряжение однофазной сети В.

Для схемы соединения «Звезда» k=2800

Для схемы соединения «Треугольник» k=4800

Для определения пусковой емкости Спуск. исходят из пускового момента. В случае если пуск двигателя происходит без нагрузки, пусковая емкость не требуется.

Для получения пускового момента, близкого к номинальному, достаточно иметь пусковую емкость, определяемую соотношением Сп.=(2.5-3) Ср.

Рабочее напряжение конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше напряжения сети.

Схема подключения

Рис 1. Схема включения в однофазную сеть трехфазного асинхронного двигателя с обмотками статора, соединенными по схеме «звезда» (а) или «треугольник» (б):

  • B1 Переключатель направления вращения (реверс)
  • В2 — Выключатель пусковой емкости;
  • Ср — рабочий конденсатор;
  • Cп — пусковой конденсатор;
  • АД — асинхронный электродвигатель.

2) Асинхронный электродвигатель, питаемый от однофазной сети и имеющий на статоре две обмотки, одна из которых включается в сеть непосредственно, а другая — последовательно с электрическим конденсатором для образования вращающегося магнитного поля. Конденсаторы создают сдвиг фаз между токами обмоток, оси которых сдвинуты в пространстве. Наибольший вращающий момент развивается, когда сдвиг фаз токов составляет 90°, а их амплитуды подобраны так, что вращающееся поле становится круговым. При пуске конденсаторного асинхронного двигателя оба конденсатора включены, а после его разгона один из конденсаторов отключают; это обусловлено тем, что при номинальной частоте вращения требуется значительно меньшая емкость, чем при пуске. конденсаторного асинхронного электродвигателя по пусковым и рабочим характеристикам близок к трехфазному асинхронному двигателю. Применяется в электроприводах малой мощности; при мощностях свыше 1 квт используется редко вследствие значительной стоимости и размеров конденсаторов.

Схема подключения

Рис 2. Схема (а) и векторная диаграмма (б) конденсаторного асинхронного двигателя:

Отличия пускового и рабочего конденсатора

Фазосдвигающие конденсаторы делятся на рабочие и пусковые. В зависимости от конструкции и назначения агрегата, в составе которого они функционируют, могут участвовать в схеме как по отдельности, так и тандемом.

Рабочий конденсатор – элемент, который функционирует весь цикл вращения. Его ёмкость подбирается по формуле С=k∙I/U , где k – коэффициент, учитывающий схему соединения обмоток: 4,8∙103 для △ и 2,3∙103 для Y. Величину тока I можно рассчитать из формулы P=√3∙U∙I∙cos∙η∙φ. Напряжение элемента должно быть не менее чем в 1,15 раз выше сети, но целесообразнее остановить выбор на полуторакратном запасе. Важно отметить, что привод мощностью более 1 кВт предпочтительнее подключать звездой. Также стоит не забывать о присущих любому электродвигателю пусковых токах и для подключения использовать автоматический выключатель с время-токовой характеристикой «D».

Пусковой конденсатор – элемент, выполняющий свою задачу довольно непродолжительный отрезок времени. По достижении двигателем номинальных параметров, происходит отключение пускового участка цепи. Осуществляется это посредством использования специальных кнопочных постов, центробежного выключателя, реже встречается токовое реле, реле времени. Напряжение пускового конденсатора должно быть в 2-3 раза выше номинального в силу факторов, разобранных выше. При этом нужно иметь в виду, что согласно используемого «ФСК ЕЭС» ГОСТ 29322-2014 Таб. А.1 напряжение в сети может находиться в диапазоне от 198 до 253 В. Ёмкость пускового конденсатора в 2,5 раза должна превышать соответствующий параметр рабочего конденсатора: Cп=2,5∙Ср. Исходя из соображений безопасности, пусковой конденсатор шунтируется разрядным резистором, который снимает остаточный заряд в течении 50 с.

Существуют разные варианты подключений и они вносят свои коррективы в расчёты: если в схеме пусковая обмотка и пусковой конденсатор участвуют кратковременно – на 1 кВт приходится около 70 мкФ. Для рабочего конденсатора с допобмоткой будет достаточно 30 мкФ. Когда схема предусматривает разгон с пусковым, а работу с рабочим конденсатором на каждый кВт потребуется 10 мкФ.

Как видно, конструктивно разницы между пусковым и рабочим конденсаторами нет. Отличаются они параметрами, которые зависят от используемой схемы. Если расчёты показали необходимость использования ёмкости, которой нет в списке стандартных величин производителя, можно набрать схему из нескольких конденсаторов: при параллельном подключении ёмкости суммируются, а при последовательном расчёт выполняется по формуле 1/Собщ= 1/С1+1/С2+…1/Сn. Не стоит завышать ёмкость – это чревато перегревом. В свою очередь заниженный параметр не даст вращающего момента нужной величины, что не позволит ротору стартовать. Важно помнить, что с годами конденсаторы теряют ёмкость и перед использованием «великовозрастной» запчасти стоит проверить её показатели измерителем ёмкости.

В завершении уместным будет осветить нормативную сторону вопроса. В РФ устройство конденсаторов для двигателей переменного тока регламентируется ГОСТ IEC 60252-1-2011 и ГОСТ IEC 60252-2-2011, идентичными международным IEC 60252-1:2001 и IEC 60252-2:2003 соответственно. При этом в НТД от МЭК впоследствии были внесены значительные правки, а вот отечественные стандарты остались без корректив до сих пор. Среди прочих изменений было увеличено количество классов защиты и значительно расширены требования по информации, наносимой на деталь.

Как подобрать пусковые конденсаторы для электродвигателей

Трехфазные электродвигатели асинхронного типа очень распространены на сегодняшний день, поэтому у многих людей возникает необходимость их подключения к различному оборудованию при проведении работ в гараже или на дачном участке.

Этот процесс может сопровождаться проблемами, поскольку многие источники питания рассчитаны на однофазное напряжение. Решить этот вопрос можно при задействовании специальных схем, которые подразумевают наличие рабочего и пускового конденсатора.

Пусковые конденсаторы

Как подобрать конденсатор

Первоначально приобретается рабочий конденсатор, его выбор осуществляется с учетом номинального показателя электрического тока стартера и показателей напряжения в однофазной сети. При использовании трехфазного двигателя, обладающего мощностью около 100 Вт, обычно хватает рабочего конденсатора с емкостью 7 мкФ.

В ряде случаяев подобных мер бывает недостаточно и в схему требуется добавить пусковой конденсатор, необходимость в нем обычно возникает при чрезмерных нагрузках на валу в момент включения.

Его работа и функции будут заключаться в следующем:

Рядо пусковых конденсаторов

При использовании трехфазного двигателя, обладающего мощностью около 100 Вт, обычно хватает рабочего конденсатора с емкостью 7 мкФ

Хозяин оборудования должен помнить о необходимости отключения пусковых конденсаторов, в противном случае возникает серьезный риск перегрева асинхронного электродвигателя из-за значительного перекоса тока в фазах.

Основным критерием выбора пускового конденсатора является его емкость, она должна минимум в 2-3 раза превосходить аналогичный параметр рабочего конденсатора. Если расчет был произведен верно, то в момент запуска двигатель достигает номинальных показателей и никаких проблем не наблюдается.

При осуществлении выбора также необходимо обратить внимание на следующие моменты:

  1. Можно использовать бумажные или электролитические конденсаторы. Наиболее распространен первый вариант, хотя он и обладает значимым недостатком, которые заключается в сочетании крупных габаритов и незначительной емкости, что создает необходимость задействования большого количества устройств при высокой мощности двигателя. Из-за этого многие люди обращаются к электролитическим устройствам, которые требуют обязательного добавления в схему резисторов и диодов. Подобная практика считается нежелательной, поскольку всегда имеется риск, что диоды не справятся со своей задачей, что может привести к негативным и опасным последствиям, в том числе перегреву оборудования и взрывов пускового конденсатора. При невозможности или нежелании пользоваться бумажными моделями, можно обратить к более современному варианту: пуском моделям, оснащенными улучшенным металлизированным покрытием. Большинство из них предназначено для работы с напряжением, показатель которого варьируется от 400 до 450 В.
  2. Показатель рабочего напряжения является еще одним важным критерием выбора выпрямителей трехфазного двигателя. Многие люди ошибочно приобретают устройства с очень высокими показателями при отсутствии необходимости в подобном ресурсе, это приводит к увеличению финансовых трат на покупку и выделении большого количества места под установку габаритного оборудования. При этом важно проследить, чтобы показатель напряжения был не меньше, чем в электросети, в противном случае выбранная модель не сможет исправно функционировать и очень быстро выйдет из строя. Для осуществления оптимального выбора необходимо произвести следующий расчет: умножить фактическое напряжение, присутствующее в сети, на коэффициент 1,15. Благодаря этому будет получить показатель необходимого напряжения, но он не должен быть меньше 300В.

В большинстве случаев для описанных целей хорошо подходят бумажные модели, оснащенные защитным корпусом, изготовленным из стали. Они фактически всегда имеют прямоугольную форму, на корпусе обычно указываются основные рабочие параметры.

Подключение пускового конденсатора к электродвигателю

При реализации подобных схем на практике и подключении пусковых устройств необходимо будет проделать следующие действия:

  1. Первоначально проверить пусковой конденсатор при помощи мультиметра, чтобы убедиться в его работоспособности.
  2. Выбрать наиболее подходящую схему подключения, здесь владельцу оборудования предоставляется полная свобода. Обмоточные и конденсаторные выводы у большинства двигателей находятся в клеммной коробке.
  3. В некоторых ситуациях возникает необходимость в доработке имеющейся схемы, при этом необходимо самостоятельно провести перерасчет основных показателей по уже рассмотренным схемам.

Пусковые конденсаторы металлического цвета

Модели

Многие модели подобных устройств отличаются не показателем емкости, а типом конструкции. Ниже приведены примеры некоторых приспособлений, которые подходят для подключения электродвигателей:

CBB-60 является полипропиленовым устройством, которое оснащено металлизированным покрытием. Это наиболее современный и оптимальный вариант, его стоимость составляет около 300 рублей.

CBB-60

HTC пленочного типа обладают такой же емкостью, что и СВВ-60, но стоят они обычно не дороже 200 рублей.

HTC

Э92 представляет собой аналог российского производства с идентичным показателем емкости, при этом такое устройство является бюджетным вариантом, приобрести который можно по цене 100-150 рублей.

Э92

Блиц-советы

Подводя итоги, можно дать следующие рекомендации людям, которые планируют подключение двигателей:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector