Як підібрати конденсатор для запуску електродвигуна?

Якщо є необхідність підключити асинхронний трьохфазний електромотор в побутову мережу, можна зіткнутися з проблемою – зробити це, здається, абсолютно неможливо. Але якщо знаєте основи електротехніки, то можна підключити конденсатор для запуску електродвигуна в однофазної мережі. Але існують і бесконденсаторные варіанти підключення, їх теж варто розглянути при проектування установки з електромотором.

Прості способи підключення електродвигуна

Простіше всього буде підключити мотор за допомогою частотного перетворювача. Існують моделі цих пристроїв, які роблять перетворення однофазного напруги в трифазну. Перевага такого способу очевидно – ні втрат потужності в електродвигуні. Але от вартість такого частотного перетворювача досить висока – найдешевший примірник обійдеться у 5-7 тис. рублів.

Є ще один спосіб, який використовується рідше, – застосування трифазної обмотки асинхронника для перетворення напруги. У цьому випадку вся конструкція виявиться набагато більше і масивніше. Тому простіше виявиться розрахувати, які конденсатори потрібні для запуску електродвигуна і встановити їх, підключивши за схемою. Головне – не втратити потужність, так як робота механізму буде відбуватися набагато гірше.

Особливості схеми з конденсаторами

Обмотки всіх трифазних електродвигунів можуть з'єднуватися за двома схемами: «Зірка» – при цьому кінці всіх обмоток підключаються в одній точці. А початку обмоток з'єднуються з мережею живлення. «Трикутник» – початок обмотки з'єднується з кінцем сусідній. У підсумку виходить, що точки з'єднання двох обмоток підключаються до мережі живлення. Вибір схеми залежить від того, яким живиться напругою мотор. Зазвичай при підключенні до мережі змінного струму 380 В обмотки з'єднуються в «зірку», а при роботі під напругою 220 В – в «трикутник». На малюнку вище: а) схема з'єднання "зірка"; б) схема з'єднання "трикутник". Так як в однофазної мережі явно не вистачає одного живильного проводу, потрібно його зробити штучно. Для цього застосовуються конденсатори, які зрушують фазу на 120 градусів. Це робочі конденсатори, їх виявляється недостатньо при пуску електродвигунів потужністю понад 1500 Вт. Щоб здійснити запуск потужних двигунів, потрібно додатково включати ще одну ємність, яка полегшить роботу під час старту.

Ємність робочого конденсатора

Для того щоб дізнатися, які конденсатори потрібні для запуску електродвигуна при роботі в мережі 220 В, потрібно використовувати такі формули: При підключення за схемою «зірка» З (раб) = (2800 * I1) /U (мережі) . При підключенні в "трикутник" З (раб) = (4800 * I1) /U (мережі) . Струм I1 можна виміряти самостійно, використовуючи кліщі. Але можна використовувати і таку формулу: I1 = P /(173 · U (мережі) · cos? · ?). Значення потужності Р, напруги харчування, коефіцієнта потужності cos?, ККД ? можна знайти на бірці, яка приклепана на корпусі електродвигуна.

Спрощений варіант розрахунку робочого конденсатора

Якщо всі ці формули здаються вам трохи складними, можна скористатися їх спрощеною версією: З (раб) = 66 * Р (двиг). А якщо спростити по максимуму розрахунок, то для кожних 100 Вт потужності електромотора потрібно ємність близько 7 мкФ. Іншими словами, якщо у вас двигун 075 кВт, то вам буде потрібно робочий конденсатор ємністю не менше 525 мкФ. Після підбору обов'язково зробіть завмер струму при роботі мотора – його величина не повинна перевищувати допустимі значення.

Пусковий конденсатор

У тому випадку, якщо на мотор впливають великі навантаження або його потужність понад 1500 Вт, одним тільки зрушенням фази не обійтися. Потрібно знати, які необхідні ще конденсатори для запуску електродвигуна 22 кВт і вище. Пусковий підключається в паралель з робочим, але от тільки він виключається з ланцюга при досягненні оборотів холостого ходу. Обов'язково пускові конденсатори повинні відключатися – в іншому випадку відбувається перекіс фаз і перегрів електродвигуна. Пусковий конденсатор повинен бути по ємності більше робочого в 25-3 рази. Якщо ви порахували, що для нормальної роботи двигуна потрібна ємність 80 мкФ, то для запуску потрібно підключати ще один блок конденсаторів на 240 мкФ. У продажу навряд чи можна зустріти конденсатори з такою місткістю, тому потрібно виробляти з'єднання: При паралельному ємності складаються, робоче напруга залишається таким, як зазначено на елементі. При послідовному з'єднанні складаються напруги, а загальна ємність буде дорівнює З (заг) = (С1*С2**СГ)/(С1+С2++СХ) . Бажано встановлювати пускові конденсатори на електромотори, потужність яких - понад 1 кВт. Краще трохи знизити показник потужності, щоб збільшити ступінь надійності.

Який тип конденсаторів використовувати

Тепер ви знаєте, як підібрати конденсатори для запуску електродвигуна при роботі в мережі змінного струму 220 В. Після підрахунку ємності можна приступити до вибору конкретного типу елементів. Рекомендується застосовувати однотипні елементи в якості робітників і пускових. Непогано показують себе паперові конденсатори, позначення у них такі: МБГП, МПГО, МБГО, КБП. Можна також використовувати і закордонні елементи, які встановлюються в блоках живлення комп'ютерів. На корпусі будь-якого конденсатора обов'язково вказується робоча напруга і ємність. Один недолік у паперових елементів – вони мають великі габарити, тому для роботи потужного двигуна потрібно немаленька батарея елементів. Застосовувати зарубіжні конденсатори набагато краще, так як вони мають менші розміри і більшу ємність.

Використання електролітичних конденсаторів

Можна застосовувати навіть електролітичні конденсатори, але у них є особливість – вони повинні працювати на постійному струмі. Тому, щоб встановити їх у конструкцію, потрібно використовувати напівпровідникові діоди. Без них використовувати електролітичні конденсатори небажано – вони мають властивість вибухати.
Але навіть якщо ви встановите діоди і опору, це не зможе гарантувати повну безпеку. Якщо напівпровідник пробивається, то на конденсатори надійде змінний струм, в результаті чого відбудеться вибух. Сучасна елементна база дозволяє використовувати якісні вироби, наприклад конденсатори поліпропіленові для роботи на змінному струмі з позначенням СВВ. Наприклад, позначення елементів СВВ60 говорить про те, що конденсатор має виконання в циліндричному корпусі. А ось СВВ61 має корпус прямокутної форми. Ці елементи працюють під напругою 400 450 У. Тому вони можуть без проблем використовуватися в конструкції будь-якого апарату, де потрібне підключення асинхронного трифазного електродвигуна в побутову мережу.

Робоча напруга

Обов'язково потрібно враховувати один важливий параметр конденсаторів – робоча напруга. Якщо використовувати конденсатори для запуску електродвигуна з дуже великим запасом напруги, це призведе до збільшення габаритів конструкції. Але якщо застосувати елементи, розраховані на роботу з меншою напругою (наприклад, 160 В), то це призведе до швидкого виходу з ладу. Для того щоб конденсатори функціонували нормально, потрібно, щоб їх робоча напруга було приблизно в 115 рази більше, ніж у мережі. Причому потрібно враховувати одну особливість – якщо застосовуєте паперові конденсатори, то при роботі в ланцюгах змінного струму їх потрібно зменшувати напругу в 2 рази. Іншими словами, якщо на корпусі зазначено, що елемент розрахований на напругу 300 В, то ця характеристика актуальна для постійного струму. Такий елемент можна використовувати в ланцюзі змінного струму з напругою не більше 150 Ст. Тому краще набирати батареї з паперових конденсаторів, сумарна напруга яких - близько 600 У.

Підключення електромотора: практичний приклад

Припустимо, у вас є електричний двигун асинхронного типу, розрахований на підключення до мережі змінного струму з трьома фазами. Потужність - 04 кВт, тип мотора - АОЛ 22-4. Основні характеристики для підключення: Потужність - 04 кВт. Напруга живлення - 220 В. Струм при роботі від трифазної мережі становить 19 А. З'єднання обмоток двигуна проводиться за схемою «зірка». Тепер залишилося провести розрахунок конденсаторів для запуску електродвигуна. Потужність мотора порівняно невелика, тому, щоб його використовувати в побутовій мережі, потрібно тільки підібрати робочий конденсатор, в пусковому потреби немає. За формулою вираховуєте ємність конденсатора: З (раб) = 66*Р (двиг) = 66*04 = 264 мкФ. Можна використовувати і більш складні формули, значення ємності буде відрізнятися від цього незначно. Але якщо немає підходящого по ємності конденсатора, потрібно провести з'єднання декількох елементів. При паралельному з'єднанні ємності складаються.

Зверніть увагу

Тепер ви в курсі, які конденсатори для запуску електродвигуна краще всього використовувати. Але потужність впаде приблизно на 20-30 %. Якщо приводиться в рух механізм, то це не відчується. Частота обертання ротора залишиться приблизно такою ж, яка вказана в паспорті. Врахуйте, що якщо мотор розрахований на роботу від мережі 220 і 380 В, то в побутову мережу він включається тільки за умови, що обмотки з'єднані в трикутник. Уважно вивчіть бирку, якщо на ній є тільки позначення схеми «зірка», то для роботи в однофазної мережі доведеться вносити зміни в конструкцію електромотора.