Расчёт конденсатора для электродвигателя 380 на 220: особенности, принцип работы электромоторов

Как подобрать и подключить 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.

Как подобрать и подключить конденсатор для трехфазного двигателя

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.

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.

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.

Выполнение расчёта конденсатора для электродвигателя 380 на 220

 расчёт конденсатора для электродвигателя 380 на 220

Чтобы подключить трехфазный двигатель на 380 В к однофазной сети на 220 В, следует выполнить расчёт конденсатора для электродвигателя 380 на 220 вольт, если быть более точным, пары конденсаторов — рабочего и пускового. Асинхронный электромотор подключается двумя способами: по схемам «треугольник» и «звезда».

Электронный компонент накопления электроэнергии

Конденсатор для трехфазного электродвигателя

Конденсатором называется электронный элемент, который предназначен для аккумулирования электроэнергии. Характер работы не предусматривает активных действий компонента. С учетом рабочего режима выделяют конденсаторы переменной и постоянной ёмкости.

В зависимости от вида напряжения различают полярные, где следует строго придерживаться определенной полярности, и неполярные (применяются в цепях переменного и постоянного тока). При выборе требуемой емкости следует помнить, что в цепи с параллельным соединением итоговая ёмкость складывается.

Чтобы электромотор запустился и продолжил работать, применяют пусковые (Сп) и рабочие (Ср) конденсаторы. Предназначение пускового конденсатора — пуск электродвигателя.

Когда двигатель достигает рабочей частоты и мощности, пусковой конденсатор выключают. Основная функция рабочего конденсатора — создание достаточного сдвига электромагнитного поля.

Емкость рабочего конденсатора для подсоединения электромотора по схеме подключения обмоток «звезда» рассчитывают по формуле:

C р =2800 * I н /U с (мкф), где:

  • I н — номинальный ток электромотора, измеряемый в Амперах (соответствует паспортным данным электродвигателя);
  • U с — напряжение сети. Единица измерения — Вольт.

Конденсатор для электродвигателя 380 на 220

Пусковой конденсатор подсоединяется параллельно рабочему и включается только на этапе пуска электромотора. В момент набора оборотов двигателем нужно выключить пусковой конденсатор.

Емкость пускового конденсатора должна превышать емкость рабочего в 2,5−3 раза. Рассчитывается по формуле: C п = (2,5…3) * C р; (мкф).

Установление выводов обмоток

Первым делом необходимо разделить выводы обмоток попарно. У каждой пары должны быть концы, соответствующие обмотке. Для этого потребуется тестер или индикатор напряжения. При использовании тестера устанавливают флажок переключателя на измерение сопротивления (обозначается греческой буквой Ω «омега»). Если используется индикатор напряжения, перед началом работы нужно дотронуться к токоведущим частям на несколько секунд, чтобы зарядить и протестировать прибор.

После этого берется один из выводов обмотки, который будет условно принят началом первой обмотки, и маркируется «U1». Далее необходимо коснуться одним измерительным стержнем тестера или измерителя напряжения вывода «U1», а другим — любого из оставшихся выводов.

Подключение электродвигателя 380 на 220

Если после этого значения тестера или индикатора остались неизменными, этот конец оставляют, а вторым измерительным стержнем касаются другого вывода остальных четырех проводов, перебирая до того момента, пока показатели измерительных приборов не изменятся. Отыскав таким способом второй вывод обмотки, его принимают за конец первой обмотки и маркируют «U2». Аналогичным способом поступают с другими четырьмя проводами.

Читайте также:  Особенности выбора углового дивана

Способы подключения электродвигателей

В быту нередко возникает необходимость подключить электромотор 380 на 220 вольт. Несмотря на то что коэффициент полезного действия существенно снижается (более чем 50%), такое преобразование может быть оправданным. Фактически после модернизации двигатель начинает выполнять работу двухфазного.

Отечественные производители электромоторов нередко собирают схему «звезда» по умолчанию, тогда как «треугольник» нужно будет ещё выполнить, подсоединив три фазы и собрав звезду. Сильной стороной схемы подключения двигателя 380 на 220 вольта «треугольник» трёхфазовой электроцепи считается максимальная мощность, вырабатываемая двигателем.

Для соединения обмоток двигателя «треугольником» нужно:

  • подсоединить начало второй обмотки с концом первой;
  • начало третьей обмотки с концом второй;
  • начало первой обмотки с концом третьей обмотки.

Схемы для электродвигателя звезда и треугольник

Если двигатель подключён по схеме «треугольник», то он способен выдавать стопроцентную паспортную мощность, но во время запуска сила тока настолько велика, что возникает риск нарушения изоляции проводов. По этой причине в мощных электродвигателях используют смешанную схему подсоединения «звезда-треугольник». Двигатель запускается на малых пусковых токах, а при вхождении его в рабочий режим выполняется переход на схему «треугольник».

Пуск по схеме подключения трёхфазного электродвигателя на 220 «звезда» выполняется плавно из-за невозможности добиться максимально возможной работоспособности электромотора.

Схема «треугольник» подойдет электродвигателям с частотой вращения не более 1,5 тыс. оборотов в минуту. В этом типе соединения применяют конденсаторы. Смысл подключения эл. двигателя 380 на 220 через рабочий конденсатор — это появление третьей фазы.

Расчёт ёмкости конденсатора для трехфазного асинхронного электродвигателя

Как подобрать рабочий и пусковой конденсаторы для подключения трехфазного мотора к бытовой однофазной сети. Формулы и эмпирическое правило для определения номиналов конденсаторов, подключаемых по схеме звезда и треугольник.

Отечественные электрические сети по своей природе – трехфазные. Электростанции всех типов генерируют электроэнергию с тремя сдвинутыми относительно друг друга на 120° фазами. Такой подход гарантирует удовлетворение нужд промышленности, где используются мощные потребители. В быту же это требование излишне, и допустимая мощность на одно частное домовладение ограничена 15 киловаттами. Поэтому из трех фаз используется только одна, и в подавляющем большинстве случаев этого вполне достаточно.

И все же имеется немало полезных приборов и устройств, в основу которых положено использование трехфазных электромоторов. Можно ли их применять в бытовой сети? Ответ будет отрицательным – будучи включенным в сеть 220 В, такой мотор попросту сгорит. Но если его немного переделать, то он сможет работать и в однофазной бытовой электросети.

Если разобраться, то фазы трехфазных сетей отличаются только временным сдвигом на треть периода между пиками переменного тока. Но и для одной фазы можно легко сделать три, просто включив в ее состав на уровне конечного прибора реактивные элементы, которыми в электротехнике являются индуктивности и емкости.

Если рассматривать конкретный пример, то есть электродвигатель, то индуктивность в нем присутствует изначально. Это обмотка статора. Останется только включить в схему конденсатор и перекоммутировать провода: тогда емкость, подключенная к одной из трех обмоток, будет сдвигать фазу в одну сторону, а соединив две другие, мы получим тот же сдвиг фазы, но уже в обратную сторону. И все это будет работать, будучи подключенным к однофазной сети.

Разумеется, если мощность такого мотора велика, может сработать вышеупомянутое ограничение, поэтому имеет смысл переделывать для работы в бытовой сети 220 В только не слишком требовательные к мощности электродвигатели.

Особенности включения трехфазных моторов в однофазные сети

Как мы уже знаем, у трехфазного двигателя имеются три обмотки, и они могут быть подключены одним из двух способов: звездой (принятое в электротехнике обозначение – Y) или треугольником (Δ).

Суть названий можно понять из приведенного рисунка. При включении трехфазного электромотора в однофазную сеть лучше использовать схему с треугольником. Если вы увидите на шильдике двигателя обозначение Y, то обмотки нужно перекоммутировать в треугольник, иначе переделка станет бессмысленной из-за большой потери мощности.

А теперь поговорим о том, как именно реализовать схему с подключением дополнительного элемента. Особенность асинхронных электромоторов заключается в повышенных номиналах тока, обеспечивающих их уверенный пуск. Стандартный способ будет иметь недостатки: если рассчитать параметры так, чтобы пуск действительно был беспроблемным, то мотор после выхода на рабочие частоты вращения вала будет перегреваться, что приведет к его ускоренному износу. Если ограничить ток по номиналу, двигатель будет плохо запускаться, а при наличии стартовой нагрузки вообще не сможет стартовать. Но выход есть: использование двух конденсаторов, пускового и рабочего. Пример такой схемы представлен на рисунке:

Здесь Спуск внедрен в схему параллельно рабочему. Если мощность электромотора невелика, номинал Спуск может быть равен номиналу Сраб. В продаже можно встретить специальные стартовые конденсаторы, о чем будет указывать слово starting в их обозначении.

Понятно, что назначение стартового аналога – помочь основному раскрутить мотор, после чего он должен быть отключен. Для этого в цепь включают выключатель, в простейшем виде – кнопочный. Более распространенным и удобным является использование комбинированной кнопки-включателя: для запуска мотора вы ее нажимаете и удерживаете, а когда мотор выйдет на рабочие обороты, кнопка отпускается, размыкая цепь Сстарт, но останется вжатой, то есть остальная цепь будет работать. Нажатие красной кнопки выключит двигатель.

Как подобрать номинал конденсатора

Поскольку трехфазные моторы, как правило, отличаются повышенной мощностью, конденсаторы для включения его в однофазную цепь тоже нужны повышенных номиналов. Речь идет о десятках, а часто – сотнях микрофарад. Электролитические для этих целей малопригодны, поскольку они подключаются по однополярной схеме. То есть потребуется включение в цепь дополнительных элементов в виде диодного выпрямителя и нескольких сопротивлений. Второй их существенный недостаток – со временем они высыхают (испаряется электролит), вследствие чего их емкость постепенно падает, что проявляется их вздутием (пользователям компьютеров эта проблема известна очень даже хорошо). Если вовремя не заменить такую емкость, существует риск ее взрыва.

Поэтому задача подбора конденсаторов не так проста, как кажется, и обычно решается в несколько этапов.

Для начала делают приблизительный расчет исходя из простого правила: на каждые 100 Вт паспортной мощности электродвигателя необходимо 7 мкФ. То есть для 800-ваттного мотора потребуется подобрать ёмкостной элемент на 56 мкФ. Это правило касается рабочей емкости, для пусковой номинал должен быть увеличен в 1-3 раза, в зависимости от мощности двигателя. В среднем это двукратное превышение, для нашего случая это примерно 110 мкФ.

На практике следует изначально ставить изделия с номиналом, превышающим эти расчетные значения, чтобы воочию посмотреть, как будет вести себя электродвигатель в разных режимах: на старте, без нагрузки, под нагрузкой.

Сильное превышение чревато перегревом мотора, а если ёмкость конденсатора окажется меньше расчетной, двигатель потеряет в мощности при номинальной частоте вращения вала (поскольку этот показатель зависит от частоты напряжения сети, а не мощности).

Если мотор работает тихо, без натуги и без рывков – значит, мы выполнили подбор более-менее правильно. Но лучше все же ориентироваться на специальные расчетные формулы, которые обеспечат наиболее оптимальный режим работы электродвигателя.

На рисунке показана разводка проводов при подключении конденсаторов к трехфазному мотору (ПНВС – это пусковая кнопка промышленного изготовления). Непосредственно к выключателю подсоединяем провода, идущие от первой и третьей обмоток, провод от второй обмотки пускаем на емкостные входы, выходы коммутируем по отдельным контактам ПНВС. По такой схеме можно подключать двигатель в однофазную цепь и во время испытаний, и в окончательном варианте.

Расчет ёмкости конденсатора по формуле

Существуют специальные формулы для расчета номиналов емкостей.

Так, для соединения «звездой» расчёт ёмкости производится по формуле:

Cраб=2800*I/U, где I/U- ток/напряжение в сети соответственно. Но если напряжение сети хорошо известно, то ток – величина зависимая, определяемая по формуле I=P/(Кэф*√3*U*cosα), где P – мощность электромотора (указывается в ваттах на шильдике), Кэф – КПД электродвигателя, а cosα – приведенный коэффициент мощности, его часто тоже указывают на шильдике или в паспорте мотора.

Для расчета номинала емкости пускового конденсатора применяется иная приближенная формула: Cстарт≈2,5* Cраб.

Для соединения «треугольником» для рабочей ёмкости она тоже довольно проста: Cраб =4800*I/U, а посчитать ток и номинал пускового можно по тем же формулам, что приведены выше.

КПД мотора и его рабочий ток обычно указывается на шильдике или в паспорте устройства, так что с вычислениями номиналов проблем возникнуть не должно.

Превышать полученное значение не рекомендуется – высок риск перегрева обмоток. После реализации схемы можно измерить рабочий ток под оптимальной нагрузкой, чтобы скорректировать емкость, в этом случае можно использовать формулу зависимости от тока и напряжения. Если мощность АКДЗ менее 500 Вт, пусковой конденсатор, скорее всего, не понадобится, особенно если запуск мотора производится без нагрузки. А это такие инструменты, как наждак, циркулярная пила или фуганок. А, к примеру, для погружного насоса на 3КВт Спуск не помешает, поскольку он сразу стартует с максимальной нагрузкой.

Кроме ёмкости конденсатора для трехфазного электромотора, при выборе нужно обращать внимание и на его номинальное напряжение. Дело в том, что в момент запуска увеличена не только сила тока, но и напряжение, так что для сети на 220В желательно выбирать емкость с минимум полуторакратным запасом по напряжению, то есть 360-450 В, но это касается только Спуск или если в схеме присутствует только рабочий.

Читайте также:  Почему не греет кондиционер и что делать

Особенности применения рабочей и стартовой емкостей описаны в следующей таблице:

Рабочий конденсаторСтартовый конденсатор
Способ подключенияПоследовательно ко второй обмотке трёхфазного электромотораПараллельно рабочему
Для чего используетсяДля формирования вращающегося магнитного поля, нужного для создания вращающего момента в ротореДля увеличения момента вращения на этапе пуска электродвигателя
Когда активенВсе времяВ момент пуска мотора до его выхода на номинальные обороты

А теперь рассмотрим особенности достоинства и недостатки разных типов конденсаторов, используемых для подключения трехфазных двигателе к однофазным сетям:

Последовательное и параллельное подключение

Расчетный показатель может оказаться таким, что подобрать одно-единственное устройство с нужным расчетным значением не получается. При этом условие точного соответствия номинала расчетным параметрам соблюдать настоятельно рекомендуется по указанным выше причинам. Как в таких случаях поступать? Выход есть, но придется немного повозиться.

Как известно со школьного курса физики, параллельное подключение конденсаторов будет иметь результирующую ёмкость, равную сумме их значений. Таким образом, можно выполнять подбор, комбинируя их номиналы так, чтобы в итоге получить необходимое значение. Количество емкостных элементов при этом в принципе не ограничивается, но есть одно важное условие: все они должны иметь одинаковое значение рабочего напряжения, ведь при параллельном подключении разница потенциалов на их электродах будет одинаковой.

Здесь тоже желательно точное совпадение номиналов напряжения. Небольшая разница допустима, но если, скажем, все используемые устройства в батарее будут рассчитаны на 300 В, а один – на 160, его время жизни окажется очень коротким.

Многие сайты предлагают воспользоваться онлайн калькулятором расчета электрической схемы, так что от вас даже не потребуется знания математики.

Сегодня металлобумажные конденсаторы практически не используют, а до появления металлополипропиленовых аналогов их приходилось помещать в специальный бокс, и для мощного промышленного оборудования такой бокс мог иметь впечатляющие размеры. Миниатюризация элементной базы, в том числе емкостей, позволила размещать сборные батареи большой емкости непосредственно на корпусе электромотора.

Что касается последовательного соединения, то результирующая емкость батареи будет определяться не суммой отдельных элементов, как это было при их параллельном подключении, а с помощью формулы 1/Срез=1/С1+1/С2+…+1/ Сn. В самом простом случае формула будет иметь вид Срез=С1*С2/( С1+С2). Из этого следует, что суммарная емкость всегда будет меньше номинала самого слабого из подключенных последовательно конденсаторов.

Напрашивается очевидный вывод, что никакого резона в использовании последовательного соединения нет, разве что для уменьшения номинала, но для этого можно просто взять устройство с меньшим значением номинала.

Действительно, зачем подключать последовательно два элемента по 40 мкФ каждая, если в итоге получим всего 20 мкФ?

Но из рисунка видно, что отличие между последовательным и параллельным подключением заключается не только в расчете итогового номинала емкости – результирующее напряжение тоже будет разным. В случае последовательного соединения – равным сумме напряжений между каждым конденсатором.

Это означает, что если подключить по такой схеме две емкости, каждая из которых имеет рабочее напряжение 250 вольт, в итоге получим 500 В. А чем больше номинал напряжения, тем выше стоимость. То есть здесь уже можно заниматься расчетами, что выгоднее, подключить один Срабоч на 20 мкФ с рабочим напряжением 500 В, или два на 40 мкФ, но напряжением 250 В.

Резюме

Как видим, самостоятельный расчет номиналов Срабоч и Сстарт при подключении трехфазного мотора к однофазной бытовой сети несложен, если известны исходные данные. Намного сложнее будет подобрать такой номинал – скорее всего, придется прибегнуть к соединению нескольких емкостей параллельно.

Калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсаторов

Николай Афанасьев

Опубликовал(а): Николай Афанасьев
Обновлено: 26.11.2019

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

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

Для расчета использовались следующие зависимости:

Способ подключения обмоток и схема подключения рабочего и пускового конденсаторовФормула
Подключение «Звездой»Емкость рабочего конденсатора – Ср
00021Cр=2800*I/U; I=P/(√3*U*η*cosϕ); Cр=2800*P/(/(√3*U²*η*cosϕ).
Подключение «Треугольником»Емкость рабочего конденсатора – Cp
00011Cр=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.

Полипропиленовые пленочные конденсаторы CBB60 (российский аналог К78-17) и CBB65Электролитические неполярные конденсаторы CD60
Изображение
Номинальное рабочее напряжение, В400; 450; 630 В220—275; 300; 450 В
Емкость, мкф1,5; 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 мкф5,0; 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

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

001

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».

Расчёт конденсатора для электродвигателя 380 на 220: особенности, принцип работы электромоторов

Многие любители и профессионалы применяют в работе электрооборудование различного предназначения. И во многих случаях электрооборудование приводится в движение трехфазными двигателями. Но трехфазная сеть зачастую недоступна в гаражных боксах и индивидуальных домовладениях. И тогда на помощь приходят схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть.

подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть

Наиболее распространены и применяются в станках трехфазные асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором. Их подключение к однофазной сети мы и будем рассматривать. При включении двигателя в трехфазную сеть по трем обмоткам, в разный момент времени протекает переменный ток. Этот ток создает вращающееся магнитное поле, которое начинает вращать ротор двигателя.

При подключении двигателя к однофазной сети, ток по обмоткам течет, но вращающегося магнитного поля нет, ротор не крутится. Выход из этой ситуации был найден. Самым простым и действенным способом оказалось параллельное подключение конденсатора к одной из обмоток двигателя. Конденсатор, импульсно получая и отдавая энергию создает смещение фазы, в обмотках двигателя получается вращающееся магнитное поле и он работает. Емкость постоянно находится под напряжением и называется рабочим конденсатором.

Читайте также:  Подземный ввод электричества в частный дом

Общие правила подключения электродвигателя через конденсатор.

Подключение электродвигателя 380В на 220В выполняется через конденсатор. Для такого подключения необходимо использовать бумажные (или пусковые) конденсаторы, при этом ВАЖНО чтобы номинальное напряжение конденсатора было больше либо равно напряжению сети (при этом рекомендуется что бы напряжение конденсатора было в 2 раза больше напряжения сети). Могут применяться конденсаторы следующих марок (типов):

МБГО, МБГЧ, МБГП, МБГТ, МБГВ, КБГ, БГТ, ОМБГ, K42-4, К42-19 и др.

Конденсатор МБГВ

Как правильно подобрать конденсаторы
Теоретически предполагается осуществлять расчет необходимой емкости путем деления силы тока на напряжение и полученную величину умножить на коэффициент. Для разного типа соединений обмоток коэффициент составляет:

звездой – 2800;
треугольником — 4800.
Недостатком этого метода является то, что не всегда на электродвигателе сохранилась табличка с данными. Невозможно точно знать коэффициент мощности и мощность двигателя, а следовательно и силу тока. К тому же на силу тока могут действовать такие факторы как отклонения напряжения в сети и величина нагрузки на двигатель.

Таблица подбора конденсаторов для двигателя 380 в 220

Поэтому следует применять упрощенный расчет емкости рабочих конденсаторов. Просто учесть, что на каждые 100 ватт мощности необходимо 7 микрофарад емкости. Удобнее использовать несколько параллельно соединенных конденсаторов малой, желательно одинаковой емкости, чем один большой. Просто суммируя емкость собранных конденсаторов, можно легко определить и подобрать оптимальное значение. Для начала лучше процентов на десять занизить суммарную емкость.

Если двигатель легко запускается и мощности его достаточно для работы, то все подобрано правильно. Если нет – нужно еще подсоединять конденсаторы, пока двигатель не достигнет оптимальной мощности.

СПРАВКА. При подключении трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в однофазную сеть теряется не менее трети его мощности.

Следует помнить, что много не всегда хорошо, и при превышении оптимальной емкости рабочих конденсаторов двигатель будет перегреваться. Перегрев может привести к сгоранию обмоток и выходу электродвигателя из строя.

Схема подключения трехфазного двигателя в 200

Подключение трехфазного двигателя с в однофазную сеть с реверсом

Реверс двигателя 380 на 220

Использование группы (блока) конденсаторов.

При подключении электродвигателя через конденсатор очень важно как можно точнее подобрать его емкость. Чем ближе будет значение фактической емкости конденсатора к расчетной тем более оптимальным будет сдвиг вектора напряжения относительно вектора тока, что в свою очередь даст более высокие показатели момента на валу двигателя и его КПД.

Например: согласно расчету необходимая емкость рабочего конденсатора составила 54 мкФ, при этом найти конденсатор подходящей емкости не удается, в таком случае наиболее целесообразным вариантом является использование группы параллельно соединенных конденсаторов (конденсаторного блока).

Как известно, при параллельном соединении конденсаторов их емкость суммируется, таким образом, что бы получить нужные нам 54 мкФ можно использовать 2 параллельно соединенных конденсатора — на 40 и на 14 мкФ (40+14=54), либо любое другое количество конденсаторов суммарная емкость которых будет давать нужное значение, например 30, 20 и 4 мкФ:

Блок конденсаторов двигателя

Примечание: Все конденсаторы в группе должны быть одного типа, иметь одинаковое номинальное напряжение и частоту.

Подключение электродвигателя 380В на 220В

Подключение электродвигателя 380В на 220В выполняется через конденсатор. Для такого подключения необходимо использовать бумажные (или пусковые) конденсаторы, при этом ВАЖНО чтобы номинальное напряжение конденсатора было больше либо равно напряжению сети (при этом рекомендуется что бы напряжение конденсатора было в 2 раза больше напряжения сети). Могут применяться конденсаторы следующих марок (типов):

МБГО, МБГЧ, МБГП, МБГТ, МБГВ, КБГ, БГТ, ОМБГ, K42-4, К42-19 и др.

Конденсатор МБГВ маркировка

Емкость конденсатора можно определить по формулам приведенным ниже, либо с помощью онлайн расчета емкости.

Первое, что необходимо сделать — это правильно соединить выводы обмоток электродвигателя. Как уже известно из статьи: схемы соединения обмоток электродвигателя обмотки электродвигателя можно соединить по схеме «звезда» (обозначается — Y) или по схеме «треугольник» (обозначается — Δ), при этом, как правило для подключения электродвигателя на 220В применяется схема «треугольник» , что бы определиться со схемой соединения обмоток необходимо посмотреть паспортные данные электродвигателя на прикрепленном к нему шильдике:

способы соединения обмоток электродвигателя в соответствии с паспортными данными

Запись: «Δ/ Y 220/380V» обозначает, что для подключения данного электродвигателя на 220В необходимо соединить его обмотки по схеме «треугольник», а для подключения на 380В — по схеме «звезда», как это сделать читайте здесь.

Второе, с чем необходимо определиться — это как будет производиться запуск электродвигателя, под нагрузкой (когда уже в момент запуска электродвигателя к его валу приложена нагрузка и он не может свободно вращаться) либо без нагрузки (когда вал электродвигателя в момент запуска свободно вращается, например наждак, вентилятор, циркулярная пила и т.п.).

При запуске двигателя без нагрузки применяется 1 конденсатор который называется рабочим, а при необходимости запуска двигателя под нагрузкой в схеме, помимо рабочего, дополнительно применяется 2-ой конденсатор который называется пусковым, он включается только в момент запуска.

Разберем схемы подключения электродвигателя 380 на 220 для обоих случаев:

Схемы подключения электродвигателя через конденсатор.

1) Подключение электродвигателя через конденсатор по схеме «треугольник», запуск — без нагрузки:

схема подключения электродвигателя 380 на 220

Емкость рабочего конденсатора для подключения электродвигателя при схеме соединения обмоток «треугольником» рассчитывается по формуле:

Cр=4800 * Iн/Uс ; мкф

где: Iн-номинальный ток электродвигателя в Амперах (принимается в соответствии с паспортными данными электродвигателя); Uс — напряжение сети в Вольтах.

В схеме для включения электродвигателя применяется однополюсный автоматический выключатель, однако его использование необязательно, можно включать электродвигатель напрямую в сеть через розетку используя обычную штепсельную вилку или, например, включать его через обычный выключатель освещения.

2) Подключение электродвигателя через конденсатор по схеме «звезда», запуск — без нагрузки:

схема подключения электродвигателя 380в через конденсатор

Емкость рабочего конденсатора для подключения электродвигателя при схеме соединения обмоток «звездой» рассчитывается по формуле:

Cр=2800 * Iн/Uс ; мкф

где: Iн-номинальный ток электродвигателя в Амперах (принимается в соответствии с паспортными данными электродвигателя); Uс — напряжение сети в Вольтах.

В случае если запуск двигателя 380 на 220 Вольт происходит под нагрузкой, в схеме дополнительно должен применяться пусковой конденсатор иначе силы момента на валу электродвигателя не хватит для его раскрутки и двигатель не сможет запуститься.

Пусковой конденсатор подключается параллельно рабочему и должен включаться только в момент запуска двигателя, после того как двигатель наберет обороты его необходимо отключать.

Емкость пускового конденсатора должна быть в 2,5 — 3 раза больше рабочего.

Cп= (2,5…3) * Cр ; мкф

схемы подключения электродвигателя 380 на 220 с пусковым конденсатором

При данной схеме для запуска электродвигателя необходимо нажать и держать кнопку SB, после чего подать напряжение включив автоматический выключатель, как только двигатель запустится кнопку SB необходимо отпустить. В качестве кнопки так же можно использовать обычный выключатель.

Однако лучшим вариантом для подключения электродвигателя 380 на 220 является использование ПНВС-10 (пускатель нажимной с пусковым контактом):

пускатель нажимной с пусковым контактом ПНВС-10

Кнопки «пуск» в этих пускателя имеют 2 контакта один из них при отпускании кнопки «пуск» размыкается отключая пусковой конденсатор, а второй остается замкнутым и через него подается напряжение на электродвигатель через рабочий конденсатор, отключение производится кнопкой «стоп».

Реверс электродвигателя подключенного на 220 Вольт через конденсатор.

Итак, из схем приведенных выше следует, что при любом способе соединения обмоток (звезда или треугольник) в клеммной коробке двигателя остается три точки для его подключения к сети, условно: на первый вывод подключается ноль, на второй — фаза, а на третий подается фаза через конденсатор, но что делать если двигатель при запуске начал вращаться не в ту сторону в которую необходимо? Что бы изменить направление вращения двигателя подключенного через конденсатор необходимо просто переключить фазный провод с одного вывода электродвигателя на другой, а нулевой провод при этом оставить на том же выводе, т.е. условно: ноль оставить на первом выводе, фазу подать на третий, а на второй подать фазу через конденсатор.

изменение направления вращения двигателя подключенного через конденсатор

Т.к. переключение выводов в клеммной коробке занимает определенное время, то в случае необходимости часто менять направление вращения конденсаторного электродвигателя лучше применять схему подключения через однополюсный пакетный переключатель на 2 направления:

реверсивное подключение двигателя на 220 вольт через конденсатор

При такой схеме в положении пакетного выключателя «0» двигатель будет отключен, а при положениях «1» и «2» запускаться по часовой либо против часовой стрелки.

Использование группы (блока) конденсаторов.

При подключении электродвигателя через конденсатор очень важно как можно точнее подобрать его емкость. Чем ближе будет значение фактической емкости конденсатора к расчетной тем более оптимальным будет сдвиг вектора напряжения относительно вектора тока, что в свою очередь даст более высокие показатели момента на валу двигателя и его КПД.

Например: согласно расчету необходимая емкость рабочего конденсатора составила 54 мкФ, при этом найти конденсатор подходящей емкости не удается, в таком случае наиболее целесообразным вариантом является использование группы параллельно соединенных конденсаторов (конденсаторного блока).

Как известно, при параллельном соединении конденсаторов их емкость суммируется, таким образом, что бы получить нужные нам 54 мкФ можно использовать 2 параллельно соединенных конденсатора — на 40 и на 14 мкФ (40+14=54), либо любое другое количество конденсаторов суммарная емкость которых будет давать нужное значение, например 30, 20 и 4 мкФ:

общая емкость параллельно соединенных конденсаторов

Примечание: Все конденсаторы в группе должны быть одного типа, иметь одинаковое номинальное напряжение и частоту.

Подробнее о схемах подключения конденсаторов и расчета их характеристик читайте в статье: Схемы соединения конденсаторов — расчет емкости.

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Ссылка на основную публикацию