Конденсаторные двигатели — устройство, принцип действия, применение

В этой статье поговорим о конденсаторных двигателях, которые по сути являются обычными асинхронными, отличающимися лишь способом подключения к сети. Затронем тему подбора конденсаторов, разберем причины необходимости точного подбора емкости. Отметим основные формулы, которые помогут в приблизительной оценке требуемой емкости.

Конденсаторным двигателем называется асинхронный двигатель, в цепь статора которого включена дополнительная емкость, с целью создать сдвиг фаз тока в обмотках статора. Зачастую это касается однофазных цепей при использовании трехфазных или двухфазных асинхронных двигателей.

Обмотки статора асинхронного двигателя физически сдвинуты друг относительно друга, и одна из них включается непосредственно в сеть, в то время как вторая, либо вторая и третья подключаются к сети через конденсатор. Емкость конденсатора подбирается так, чтобы сдвиг фаз токов между обмотками получился бы равным или хотя бы близким к 90°, тогда ротору будет обеспечен максимальный вращающий момент.

При этом модули магнитной индукции обмоток должны получиться одинаковыми, чтобы магнитные поля обмоток статора оказались бы сдвинуты относительно друг друга так, чтобы суммарное поле вращалось по кругу, а не по эллипсу, увлекая за собой ротор с наибольшей эффективностью.

Очевидно, ток и его фаза в подключенной через конденсатор обмотке связаны как с емкостью конденсатора, так и с эффективным импедансом обмотки, который в свою очередь зависит от скорости вращения ротора.

При старте двигателя импеданс обмотки определяется лишь ее индуктивностью и активным сопротивлением, поэтому он относительно мал в момент пуска, и здесь нужен конденсатор большей емкости для обеспечения оптимального пуска.

Когда же ротор разгонится до номинальных оборотов, магнитное поле ротора станет индуцировать в обмотках статора ЭДС, которая будет направлена против питающего обмотку напряжения — эффективное сопротивление обмотки теперь растет, и требуемая емкость снижается.

При оптимально подобранной емкости в каждом режиме (пусковой режим, рабочий режим) магнитное поле будет круговым, и здесь имеет значение как скорость вращения ротора, так и напряжение, и число витков обмотки, и подключенная в текущий момент емкость. Если оптимальное значение какого-нибудь параметра нарушено, поле становится эллиптическим, характеристики двигателя соответственно падают.

Для двигателей разного назначения схемы подключения емкостей разные. Когда требуется значительный пусковой момент, применяют конденсатор большей емкости, чтобы обеспечить оптимальные ток и фазу именно в момент пуска. Если пусковой момент не особо важен, то внимание уделяют только созданию оптимальных условий рабочего режима, при номинальной скорости вращения, и емкости подбирается для номинальных оборотов.

Довольно часто для качественного пуска применяют пусковой конденсатор, который на время запуска подключается параллельно рабочему конденсатору относительно малой емкости, чтобы вращающееся магнитное поле и при пуске было круговым, затем пусковой конденсатор отключают, и двигатель продолжает работу только с рабочим конденсатором. В особых случаях прибегают к набору конденсаторов с возможностью переключения для разных нагрузок.

Если пусковой конденсатор случайно не будет отключен после выхода двигателя на номинальные обороты, сдвиг фаз в обмотках уменьшится, не будет уже оптимальным, и магнитное поле статора станет эллиптическим, что ухудшит рабочие характеристики двигателя. Крайне важно правильно подобрать пусковую и рабочую емкости, чтобы двигатель работал эффективно.

На рисунке показаны типичные схемы включения конденсаторных двигателей, применяемые на практике. Например рассмотрим двухфазный двигатель с короткозамкнутым ротором, статор которого имеет две обмотки для питания в двух фазах А и В.

В цепь дополнительной фазы статора включен конденсатор С, поэтому токи IA и IВ текут в обеих обмотках статора в двух фазах. Наличием емкости добиваются фазового сдвига токов IA и IВ в 90°.

Векторная диаграмма показывает, что суммарный ток сети образован геометрической суммой токов обеих фаз IA и IВ. Подбором емкости С добиваются такого сочетания с индуктивностями обмоток, чтобы фазовый сдвиг токов получился именно 90°.

Ток IA запаздывает относительно приложенного сетевого напряжения UА на угол φА, а ток IВ — на угол φВ относительно напряжения UB, приложенного к зажимам второй обмотки в текущий момент. Угол между напряжением сети и напряжением, приложенным ко второй обмотке составляет 90°. Напряжение на конденсаторе UС образует угол 90° с током IВ.

По диаграмме видно, что полная компенсация фазового сдвига при φ = 0 достигается тогда, когда реактивная мощность потребляемая двигателем из сети равна реактивной мощности конденсатора С. Рядом на рисунке показаны типичные схемы включения трехфазных двигателей с конденсаторами в цепях обмоток статоров.

Промышленностью сегодня выпускаются конденсаторные двигатели на базе двухфазных. Трехфазные легко модифицируются вручную для питания от однофазной сети. Встречаются и мелкосерийные трехфазные модификации, уже оптимизированные при помощи конденсатора под однофазную сеть.

Часто такие решения можно встретить в бытовых приборах, таких как посудомоечные машины и комнатные вентиляторы. Промышленные циркуляционные насосы, воздуходувки и дымососы также часто используют в своей работе конденсаторные двигатели. Если требуется включить трехфазный двигатель в однофазную сеть — применяют фазосдвигающий конденсатор, то есть опять же переделывают двигатель в конденсаторный.

Для приблизительного расчета емкости конденсатора применяют известные формулы, в которые достаточно подставить напряжение питания и рабочий ток двигателя, и легко вычислить необходимую емкость для соединения обмоток звездой или треугольником.

Для нахождения рабочего тока двигателя достаточно прочитать данные на его шильдике (мощность, кпд, косинус фи), и так же подставить в формулу. В качестве пускового конденсатора принято устанавливать конденсатор в два раза большей емкости, чем рабочий.

К преимуществам конденсаторных двигателей, по сути — асинхронных, относится главным образом одно — возможность включить трехфазный двигатель в однофазную сеть. Из недостатков — необходимость оптимальной емкости под конкретную нагрузку, и недопустимость питания от инверторов с модифицированной синусоидой.

Надеемся, что эта статья была для вас полезной, и теперь вы понимаете, для чего асинхронным двигателям конденсаторы, и как подбирать их емкость.

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Схема подключения двигателя через конденсатор

Есть 2 типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Их различие в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это нужно потому, что после разгона она снижает КПД.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная, они смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Схема подключения однофазного двигателя через конденсатор

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть несколько вариантов схем подключения. Без конденсаторов электромотор гудит, но не запускается.

• 1 схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже.
• 3 схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском, а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.
• 2 схема — подключения однофазного двигателя — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и используется чаще всего. Она на втором рисунке. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Схема подключения трёхфазного двигателя через конденсатор

Здесь напряжение 220 вольт распределяется на 2 последовательно соединенные обмотки, где каждая рассчитана на такое напряжение. Поэтому теряется мощность почти в два раза, но использовать такой двигатель можно во многих маломощных устройствах.

Максимальной мощности двигателя на 380 В в сети 220 В можно достичь используя соединение типа треугольник. Кроме минимальных потерь по мощности, неизменным остается и число оборотов двигателя. Здесь каждая обмотка используется на свое рабочее напряжение, отсюда и мощность.

Важно помнить: трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на 220 В. Поэтому если есть ввод на 380 В — обязательно подключайте к нему — это обеспечит более стабильную и экономичную работу устройств. Для пуска мотора не понадобятся различные пусковики и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к сети 380 В.

Онлайн расчет емкости конденсатора мотора

Введите данные для расчёта конденсаторов — мощность двигателя и его КПД

Есть специальная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись онлайн калькулятором или рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

Рабочий конденсатор берут из расчета 0,8 мкФ на 0,1 кВт мощности двигателя;
Пусковой подбирается в 2-3 раза больше.

Конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть минимум в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 350 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting.

Пусковые конденсаторы для моторов

Эти конденсаторы можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

При нормальной работе трехфазных асинхронных электродвигателей с конденсаторным пуском, включенных в однофазную сеть предполагается изменение (уменьшение) емкости конденсатора с увеличением частоты вращения вала. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора.

Реверс направления движения двигателя

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Такую операцию может делать двухпозиционный переключатель, на центральный контакт которого подключается вывод от конденсатора, а на два крайних вывода от «фазы» и «нуля».

Схемы Подключения Однофазных Электродвигателей Через Конденсатор

Благодаря индуктивности появляется электродвижущая сила и сдвиг магнитных потоков по фазе и времени. Обмотки электромотора Укладка обмоток в статоре однофазного электродвигателя Конструкция любого однофазного электродвигателя предполагает использование как минимум трех катушек.

Существуют модели, в которых пусковая обмотка работает не только при запуске, а и все остальное время. И по паре проводов выходит со статора и якоря ротора.

Именно в этом причина популярности двигателя среди населения.
Как просто подключить трехфазный двигатель треугольником и звездой в сеть 220, через конденсатор.

Крутящий момент создается за счет применения дополнительных пусковых обмоток. Вот так, шаг за шагом, мы разобрали как подключить трехфазный асинхронный электродвигатель в однофазную сеть и что для этого необходимо рассчитать и знать.

В этом случае движок гудит, ротор остается на месте. Величина конденсатора обычно указывается на табличке-шильдике двигателя и зависит от его конструктивного исполнения.

Она говорит о том, что двигатель можно подключить только через звезду. Рыженков Поделитесь этой статьей с друзьями: Вступайте в наши группы в социальных сетях:.

Пусковая и рабочие обмотки однофазных двигателей отличаются и по сечению провода и по количеству витков. Это и будет, один из сетевых проводов.

Что еще нужно для подключения? Коллекторная однофазная модель имеет в своей конструкции обмотку возбуждения и две щетки.

Подбор рабочего конденсатора для электродвигателя.

Расчет емкости конденсатора мотора

Обмотка с меньшим сечением и есть пусковая. Такие устройства имеют коэффициент мощности больший, чем у выше описанных короткозамкнутых приборов, развивают по сравнению с ними больший вращающий момент. Это можно сделать самостоятельно или воспользоваться онлайн-калькуляторами. Схема с рабочим конденсатором не предусматривает отключение дополнительной обмотки после запуска и разгона двигателя.

От однофазной сети трехфазные устройства работают с помощью емкостных или индуктивно-емкостных цепей, сдвигающих фазу.

Конденсаторы Наши читатели рекомендуют! Как подключить электродвигатель стиральной машины В современных стиральных машинах могут стоять либо коллекторные или трехфазные двигатели.

Каждая из перечисленных схем подключения подходит для использования при эксплуатации асинхронных однофазных электродвигателей в.

Функции переключателя при этом может выполнять специально предусмотренное реле.

Аксиальный паз делит каждый из них на две несимметричные половины, на меньшей из которых располагается короткозамкнутый виток.

Если для подключения асинхронного двигателя будет использована не трехфазная сеть, а бытовая однофазная то есть запитать через одну обмотку , он не заработает.
Соединение конденсаторов (часть 1)

Подключение однофазного электродвигателя: использование магнитного пускателя

Но есть другой путь — подключение однофазного электродвигателя как генератора для получения трехфазного напряжения.

В качестве кратковременного переключателя ставят кнопки с группой контактов или реле. По схеме, изображенной на рисунке 2, соединения исполнялись без нейтрали.

Функция центробежного выключателя состоит в отключении пусковой фазы, когда ротор набирает номинальную скорость. Помните, что при подключении коллекторного электрического двигателя без блока электроники, он будет работать только на максимальных оборотах, а при запуске будет сильный рывок, большой пусковой ток, искрение на коллекторе.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Следовательно, раз он подключается к сети , все конденсаторы, задействованные в схеме, должны быть не менее чем на В. Магнитное поле основной обмотки поддерживает вращение длительное время.

К примеру, для изготовления наждака или самодельного сверлильного аппарата. Использовать необходимо только конденсаторы, которые идут в комплекте поставки. Как рассчитать емкость Емкость конденсатора, который устанавливается в схему подключения трехфазного электродвигателя, подсоединяемого к сети напряжением в В, зависит от самой схемы. Важно помнить: трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на В.

Магнитное поле основной обмотки поддерживает вращение длительное время. Решение — установка 3-х полюсного переключателя. Данная процедура реализуется простым изменением порядка включения пусковой обмотки при ее соединении с рабочей обмоткой. Это связано с тем, что при включении в сеть только рабочей обмотки С1-С2 у однофазного конденсаторного двигателя возникнет пульсирующее магнитное поле, а не вращающееся, то есть он не запустится. С каждым из сетевых проводов необходимо подключить дроссели для исключения помех.

В магнитопроводе однофазных двигателей находится двухфазная обмотка, состоящая из основной и пусковой обмотки. Контроль показателей пускового тока в таких двигателях осуществляется частотным преобразователем. Это и будет, один из сетевых проводов. Наиболее удобным является магнитный пускатель с управлением от в переменного тока. Все емкости, которые включаются в схему, должны быть однотипными.

Если после этого двигатель окажется горячим, то: Возможно, подшипники загрязнились, зажались или просто износились. Идея применения пускового конденсатора состоит в его включении в цепь лишь в момент запуска мотора. Станках для обработки сырья и т.
Подключение конденсатора. Как подключить конденсатор к электродвигателю. Схема.

Подключение однофазного двигателя через конденсатор — 3 схемы

Что при этом получается?

Если же нагрев достаточно ощутимый, то нужно искать его причины. При значительном превышении емкости начнется сильный нагрев.

Нужно, чтобы номинальное напряжение конденсатора было равно или больше расчетного. Это оптимальное решение для достижения средних рабочих характеристик. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле в холодильниках.

Во-вторых, и самое главное — автор на практике убедился, что даже предельно точный расчет не является гарантией корректной работы движка. Одна из обмоток подключается непосредственно к сети, а вторая — с использованием конденсатора. В геометрическом измерении обмотки в статоре размещаются друг напротив друга. Вот так, шаг за шагом, мы разобрали как подключить трехфазный асинхронный электродвигатель в однофазную сеть и что для этого необходимо рассчитать и знать.

Асинхронный или коллекторный: как отличить

Две из них являются элементов конструкции статора,включены параллельно. Магнитный пускатель по величине максимального протекающего через него тока относится к одной из семи нормированных групп. По сути, пусковой работает всего секунды. Как правило, сопротивления обмоток будет составлять не более нескольких десятков Ом.

К примеру, от условий эксплуатации самого двигателя, от схемы подключения, от конденсаторов, а, точнее, от их емкости. Для этого схемой предусматривается наличие специальной кнопки, предназначенной для размыкания контактов после выхода ротора на заданный уровень скорости. Еще один пример, когда замеры могут показывать 10 ом, 10 ом, 20 ом.

Когда нужно быстро раскрутить двигатель, используется схема с пусковым конденсатором. Здесь разницы нет, какой у вас будет рабочая, а какая пусковая обмотка. У однофазных асинхронных двигателей переменного тока с рабочим конденсатором вспомогательная обмотка включена постоянно через конденсатор. Но в любом случае потери будут составлять от 30 до 50 процентов.

Самые распространенные двигатели такого типа можно разделить на две группы: однофазные двигатели с пусковой обмоткой и двигатели с рабочим конденсатором. Она на втором рисунке.
Подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть. Пусковой и рабочий конденсаторы.