Расчет емкости конденсатора для трехфазного электродвигателя: Онлайн расчет емкости конденсатора для электродвигателя

Застосування конденсатора у запуску електродвигуна

Включення трифазного електродвигуна в схему електричної мережі потребує створення зсуву фази. Щоб втілити цей задум, знадобиться пусковий конденсатор для електродвигуна, про який і піде мова в цій статті. До речі, і в схемах з однофазними агрегатами такий вузол також використовується, але вже для полегшення старту установки.

Без зсуву фази електродвигун асинхронний просто не запуститься: при надходженні змінного струму будуть спостерігатися посмикування, але не більше того. Як відбувається старт? Електромагнітні поля, що впливають на ротор зі зсувом фази, запускають обертання.

 

Конденсатор: що це таке?

Цей елемент накопичує і віддає електричний заряд. До його складу входять дві провідні пластини, розташовані на невеликій відстані один від одного, ізолюючий матеріал, що розділяє провідники. Вибираючи конденсатор для двигуна, важливо пам’ятати про три його різновиди:

• електролітичні. Конструкція представлена листом фольги з закріпленими на ньому оксидними плівками;
• неполярні. Застосовуються в змінних ланцюгах. Підключаються за кожною з схем;
• полярні. Застосовуються для постійних мереж. Приєднуються тільки з урахуванням дотримання полярності.

Якщо говорити стосовно до електродвигунів, то в їх складі працюють електролітичні версії конденсаторів.

 

Підбір конденсатора під тип двигуна

Ємнісні накопичувачі слід вибирати, відштовхуючись від характеристик силової установки. Наприклад, для високовольтних установок, що працюють на низькій частоті (50 Гц) підходять електроліти, так як їх власна ємність здатна доходити до 100 000 микрофарад. При облаштуванні ланцюга, важливо стежити за тим, щоб не порушувалася полярність з’єднання, інакше, пласти ємності швидко перегріються, і виникне пожежа.

Неполярні версії позбавлені подібних проблем, але й коштують вони відчутно дорожче полярних побратимів. Говорячи про різновидах, варто згадати:

• рідинні;
• газові;
• вакуумні ємності.

І все ж у схемах пуску двигунів ці варіації конденсаторів не застосовуються.

 

Вибираємо ємність елемента

Всі підключення електродвигуна через конденсатор повинні здійснюватися тільки після розважливого підбору компонентів. Основним параметром для вибору є ємність. Є спеціалізовані точні методики розрахунку, але найчастіше для цього звертаються до формули, що дозволяє вивести наближені параметри.

На кожні 100 ватт потужності мотора виділяється 7 микрофарад. Дуже проста, але як показує практика, дієва формула, що допомагає зорієнтуватися в ситуації, коли необхідно налагодити ланцюг за короткий проміжок часу. В цілому, якщо розрахунок ємності конденсатора для однофазного двигуна проведено правильно, в роботі це буде відчуватися як злегка теплий, або зовсім холодний накопичувач.

Пуск при високому навантаженні на приводному валу передбачає наявність у схемі так званого пускового конденсатора. Звичайний накопичувач з поставленим завданням не впорається. Давши початковий імпульс, цей сайт відключається. Відбувається відключення приблизно після 2-3 секунд. Відключення пусковий ємності здійснюється автоматикою, або ж вручну оператором установки.

Автоматичне відключення реалізується за допомогою кнопок з розмикачем відкладеної дії: після спрацьовування, самі контакти розмикаються через деякий час. Підкреслимо, що залишати пусковий «кондер» у включеному стані при працюючому двигуні не можна. З високою часткою ймовірності виникне фазовий перекіс, з-за якого обмотки двигуна спочатку перегріються, а після і зовсім загоряться. Що до ємності пускового агрегату, то вона повинна перевищувати за цим показником робочий «бочонок» в 2-3 рази.

Спрацьовування запуску характерно швидким досягненням максимальних обертів двигуна. Як тільки конденсатор відключиться, обороти знижуються до робочих значень. Щоб накопичувачі набирали необхідний потенціал швидко, їх з’єднують в паралель.

 

Варіанти підключення силової установки до мережі

Ми розповіли про те, як провести простий розрахунок конденсатора для трифазного двигуна, торкнулися нюансів пуску. В контексті цієї теми, слід також згадати про методи підключення силової установки до електромережі. Зазвичай для цього використовують частотний перетворювач, але іноді вартість таких приладів порівнянна, або вище вартості самих моторів. З цієї причини ПП використовуються тільки в схемах з потужним промисловим обладнанням.

В іншій версії підключення для перетворення частоти використовується обмотка самої установки. У такому варіанті конденсатор з’єднується з ланцюгом за схемою трикутник або зірка. Обидва способи робітники, і зазвичай вибирають той, який дозволяє звести до мінімуму втрати потужності.

 

Напруга електролітичних накопичувачів

Перед тим, як підключити конденсатор оцініть його по напрузі. Чим вище це значення, тим дорожче вузол. Від напруги також залежать фізичні параметри накопичувача. Надлишок загрожує переплатою, але куди гірше недолік напруги. Постійна робота на межі своїх можливостей неодмінно призведе до пробою корпусу і виходу з ладу всього робочого контуру. Нерідкі ситуації, коли ємності вибухали, не витримуючи високої напруги. Прийнятним вважається запас в 15-20%.

Зверніть увагу, що підбираючи елемент для ланцюгів змінного струму, номінальне значення постійного струму, слід розділити на три.

 

Застосування електролітичних ємностей

В цьому розділі мова піде про деякі особливості підключення електролітів. Перед тим, як перевірити пусковий конденсатор, потрібно розібратися з точним підбором компонентів. Наприклад, накопичувачі з паперовим діелектриком мають малу ємність, тому їх краще використовувати тільки в парі з малопотужними установками. Електролітичні варіанти обходять паперові електроліти по питомій ємності, але схему з їх використанням доведеться доповнити резисторами і діодами. Таке підключення характерно для моторів, що працюють з перервами. Якщо ж двигун навантажений постійно, від діода варто відмовитися.

Найрозумніше використовувати поліпропіленові накопичувачі. Їх легко відрізнити по маркуванню СВВ. Розроблені спеціально для пускових завдань.

Ми розібралися з тим, як підключити електродвигун через конденсатор, які параметри врахувати. І все ж краще заручитися підтримкою професіоналів, якщо брак досвіду не дозволяє виконати всі роботи бездоганно.

Подключение трехфазного двигателя через конденсатор

1. Главная
2. Электродвигатель
3. Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через конденсатор

Трёхфазное напряжение имеет максимум своего значения, который перемещается последовательно от одной фазы к другой. В трехфазном двигателе три обмотки статора подключены к трёхфазному напряжению. Поэтому максимум магнитного поля статора также перемещается от одной обмотки к другой, двигаясь вокруг оси вращения ротора. В зависимости от конструкции электродвигателя при этом ротор вращается с соответствующей скоростью.

Однако перемещение максимума напряжения можно достичь и при однофазном питающем напряжении. Для этого потребуется электрическая ёмкость. Изменение величины напряжения на электрической ёмкости отстаёт от изменения величины тока. Поэтому процесс формирования эффективного максимума перемещаемого магнитного поля статора с использованием конденсаторов становится возможным при правильно выбранных величинах их ёмкости.

В лучшем случае удаётся использовать двигатель на уровне 65 – 85 процентов от его номинальной мощности. При этом реактивная составляющая мощности, потребляемая от сети может быть близка к нулю, поскольку функцию источника реактивной мощности выполняет электрическая ёмкость. Но для наилучшей работы электродвигателя с трёхфазным статором от однофазной сети нужны конденсаторы, как для запуска, так и для рабочего режима.

А поскольку для большей электрической мощности требуется увеличение тока, потребуется также и увеличение ёмкости конденсаторов. Поэтому начиная с некоторой величины мощности электродвигателей, конденсаторная батарея получается слишком громоздкой и дорогостоящей. В таком случае преимущества включения трёхфазного двигателя в однофазную сеть утрачиваются. Обычно граничным значением величины мощности электродвигателя являются два киловатта.

Схемы включения

Схемы включения трёхфазного двигателя с использованием электрических ёмкостей приведены на изображении ниже:

Изменение соединений обмоток на изображениях а) и б) делается для реверса вращения ротора. Аналогично и для соединений обмоток на изображениях в) и г). На изображении ниже показано переключение соединений выводов обмоток в случае реверса для схемы г):

Для схем включения трёхфазных электродвигателей с конденсаторами в однофазную сеть в) и г) применяются два определения для обозначения обмоток:

• конденсаторная фаза для обмотки соединённой с конденсатором;
• главная фаза для обмоток соединённых с питающей сетью.

Величина номинального тока Iном существует для обмоток электродвигателя присоединённого к трёхфазной сети. При его подключении к однофазной сети на величину тока будет оказывать влияние ёмкость конденсатора. Можно получить ток как больше номинального, так и меньше номинального значения. Превышение номинального тока приводит к перегреву обмоток и к увеличению напряжения на конденсаторной фазе.

Расчёт конденсаторов

Особенно вредным могут быть резонансные явления, приводящие к существенному увеличению напряжения, которое может стать опасным как для целостности изоляции обмоток и конденсаторов, так и для обслуживающего персонала. Если ток меньше номинального значения двигатель будет использоваться не эффективно. Поэтому надо применять такие значения ёмкостей, при которых величины напряжений и токов для обмоток близки к номинальным значениям.

Для частоты питающего напряжения со значениями U Вольт и 50 Герц для каждой из схем, приведенных выше существует приближённый расчёт рабочей ёмкости Ср,ном:

а) — Ср,ном ≈2800Iном/U;

б) — Ср,ном ≈4800 /U;

в) — Ср,ном ≈1600Iном/U;

г) — Ср,ном ≈2740Iном/U.

Величина ёмкости при запуске электродвигателя выбирается в два – три раза больше чем величина Ср,ном. Для увеличения пускового момента надо выбирать схемы в) и г). Но при этом возможны перенапряжения на конденсаторной фазе. После переходного процесса часть конденсаторов отключается так, чтобы ёмкость оставшихся равнялась Ср,ном. С этой конденсаторной батареей электродвигатель может продолжать вращение.

Выбрать соответствующие электротехническое оборудование можно на сайте elektropostavka.ru. Они осуществляют доставку по всей России и СНГ.

Добавить отзыв

Как правильно преобразовать двухфазное питание переменного тока в трехфазное с помощью конденсаторов?

\$\начало группы\$

У меня есть трехфазный погружной асинхронный двигатель переменного тока, соединенный треугольником, со спецификациями 440 В, 10,5 А, 5 л.

с., 2800 об/мин, который уже оснащен трехфазным корректирующим конденсатором PF параллельно. Характеристики конденсатора: 415 В, 3 кВАр, 4,2 А, 3×18,5 мкФ, соединение ∆.

Трехфазная сеть переменного тока имеет диапазон напряжения питания 380-440 В и частоту 50 Гц. Этот двигатель используется для перекачки воды с глубины 45 футов внутри колодца, поэтому он всегда нагружен. Рабочий ток при этой нагрузке при 3-х фазном питании составляет примерно 7 А по каждой фазе.

В настоящее время я пытаюсь реализовать двухфазное преобразование в трехфазное с помощью конденсаторов при обрыве фазы. В этом процессе я использовал конденсатор 50 мкФ для запуска и 2 параллельно соединенных конденсатора 36 мкФ для запуска двигателя. В результате я получаю фазные токи 15 А, 8 А, 6 А, что не является балансным током. Более того, я получаю 15 А, которые повредят катушку двигателя.

Мое требование состоит в том, что мне нужна формула для расчета емкости конденсаторов, которые будут правильно преобразовывать 2-фазное питание переменного тока в 3-фазное питание.

То есть, сколько MFD необходимо использовать для запуска двигателя и сколько MFD необходимо использовать для запуска двигателя, по крайней мере, с почти сбалансированным током в каждой фазе.

Примечание:

1. Я не хочу использовать VFD или что-то подобное. В настоящее время я должен добиться преобразования только через конденсаторы.

2. Обязательно ли использовать отдельные пусковые конденсаторы для пуска двигателя каждый раз, почему невозможно добиться того же, используя только рабочие конденсаторы? В настоящее время я буду отключать пусковые конденсаторы с помощью переключателя каждый раз после запуска двигателя. Причина, по которой я спрашиваю об этом, заключается в том, что мне не нужна дополнительная задача для запуска двигателя, кроме включения стартера двигателя.

3. В настоящее время я подключаю конденсаторы только между вышедшей из строя фазой и одной из доступных фаз. Нужно ли подключать конденсаторы между двумя доступными фазами?

Это очень срочное дело, поэтому мне нужно быстрое решение.

• конденсатор
• трехфазный
• фазовращатель
• двигатель переменного тока
• двухфазный

\$\конечная группа\$

9

\$\начало группы\$

Я смоделировал статический преобразователь фазы, но не собирал и не тестировал его на реальном двигателе. Показанные катушки индуктивности на самом деле являются трансформатором на 220-78 В переменного тока, и это моделирование рассчитано на 220 В переменного тока. Было бы хорошо использовать «Variac» для трансформатора, чтобы можно было регулировать производительность.

Вот моделирование с использованием 440 В переменного тока, 50 Гц и 3-фазной нагрузки мощностью 5 л.с., показаны напряжения и ток питания для трансформатора 480–120 В, а также различные значения для конденсатора C1. Лучшего баланса можно достичь с помощью различных коэффициентов трансформации, а также можно отрегулировать фазные нагрузки, но подключение трехфазного асинхронного двигателя должно привести к лучшему выравниванию напряжений и фазовых углов. Конденсатор нужно подстраивать под разные нагрузки. Для 100 Ом на фазу хорошо подойдет конденсатор на 80 мкФ.

Обратите внимание, что фазовый сдвиг между V(ac1,ac2) и V(ac3) составляет примерно 90 градусов, как и ожидалось.

========================= Редактировать 17.11.22 =============== ==========

У меня есть небольшой трехфазный асинхронный двигатель мощностью 60 Вт, рассчитанный на 220 В переменного тока и 0,43 А, что соответствует импедансу 523 Ом. Он показывает 57 Ом между фазами. Конденсатор с таким реактивным сопротивлением на частоте 60 Гц равен 5 мкФ. Между красным и черным проводами я использовал пленочный конденсатор емкостью 4,7 мкФ, а от белого к красному подключил переменный источник переменного тока. Двигатель запускается и работает (без нагрузки) при 101 В переменного тока W-R и показывает 113 В R-B и 115 В B-W.

Исходя из этого эксперимента, соответствующий конденсатор для двигателя OP (440 В, 10,5 А, 50 Гц) будет иметь реактивное сопротивление 42 Ом, что соответствует конденсатору емкостью 76 мкФ.

\$\конечная группа\$

10

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

Ответ: или 3-фазный двигатель, указанный выше.

…

Однофазный источник 120 В (среднеквадратичное значение), 60 Гц подает питание на последовательную цепь R-L, состоящую из R = 10 и L = 40 мГн. (a) Определите коэффициент мощности цепи и укажите, является ли она отстающей или опережающей. (b) Определите активную и реактивную мощность, потребляемую нагрузкой. (c) Рассчитайте пиковую магнитную энергию Wint, накопленную в катушке индуктивности, используя выражение Wint=L(Irms)2, и проверьте, выполняется ли реактивная мощность Q=Wint. (Примечание: Мгновенное накопление магнитной энергии колеблется между нулем и пиковой энергией. Эта энергия должна передаваться в нагрузку дважды за каждый цикл от источника посредством потоков реактивной мощности.)

arrow_forward

Суммарная мгновенная мощность, потребляемая трехфазным двигателем (в сбалансированных установившихся условиях), а также сбалансированной трехфазной импедансной нагрузкой: (a) постоянная (b) функция времени

arrow_forward

Промышленная установка, состоящая в основном из асинхронных двигателей, потребляет 500 кВт при отставании коэффициента мощности 0,6. (a) Рассчитайте требуемую номинальную мощность шунтирующего конденсатора в кВА, чтобы повысить коэффициент мощности до 0,9.отставание. (b) Рассчитайте результирующий коэффициент мощности, если вместо конденсатора в установку добавить синхронный двигатель мощностью 500 л.с. с КПД 90, работающий при номинальной нагрузке и единичном коэффициенте мощности. Предположим, постоянное напряжение (1 л.с. = 0,746 кВт).

arrow_forward

Асинхронный двигатель A440 В, 22,5 л.с., 50 Гц, 3 фазы, 4 полюса, соединение звездой, имеет следующие импедансы в Ом на фазу относительно цепи статора: R1 = 0,55 Ом R2 = 1,35 X2 = 0,456 Ом XM = 27,1 Ом Полные потери на вращение составляют 1105 Вт и считаются постоянными. Потери в сердечнике объединены с потерями при вращении. Для проскальзывания ротора 2,3 % при номинальном напряжении и номинальной частоте рассчитайте: d) электрическую мощность, д) Выходная мощность, е) КПД.

arrow_forward

Асинхронный двигатель A440 В, 22,5 л. с., 50 Гц, 3 фазы, 4 полюса, соединение звездой, имеет следующие импедансы в Омах на фазу относительно цепи статора: R1 = 0,55 Ом R2 = 0,35 Ом X1 = 1,105 Ом X2 0,456 Ом XM = 27,1 Ом Общие потери при вращении составляют 1105 Вт и считаются постоянными. Потери в сердечнике объединены с потерями при вращении. Для проскальзывания ротора 2,3 % при номинальном напряжении и номинальной частоте рассчитайте: g) Крутящий момент на валу двигателя при номинальной нагрузке

arrow_forward

Трехфазный асинхронный двигатель 400 В потребляет 900 кВА при коэффициенте мощности 0,707. Рассчитать Мощность конденсаторной батареи в кВА для повышения результирующего коэффициента мощности установки до 0,866. отставание. Найдите также результирующий коэффициент мощности, когда конденсаторы включены в цепь, а двигатель нагрузка упала до 300 кВА при коэффициенте мощности 0,5.

arrow_forward

Однофазный двигатель потребляет 10 А при коэффициенте мощности 0,7 с отставанием при подключении к сети 230 В, 50 Гц. Конденсаторная батарея подключена параллельно двигателю, чтобы повысить коэффициент мощности до единицы. i) Нарисуйте векторную диаграмму до и после коррекции коэффициента мощности, используя напряжение питания, взятое в качестве эталонного вектора. ii) Рассчитайте процентное изменение тока питания после коррекции коэффициента мощности.iii) Рассчитайте требуемое значение емкости.

arrow_forward

Трехфазный генератор переменного тока, соединенный звездой, рассчитан на 1600 кВА, 13 500 В. Эффективное сопротивление якоря и синхронное реактивное сопротивление составляют 1,5 Ом и 30 Ом соответственно на фазу. Рассчитайте процентное регулирование для нагрузки 1280 кВт при коэффициентах мощности (а) 0,8 с опережением и (б) 0,85 с отставанием.

arrow_forward

Трехфазный синхронный двигатель 400 В, соединенный звездой, имеет Xs = 1,0 Ом/фазу и незначительное сопротивление якоря. Ток возбуждения регулируется таким образом, чтобы внутреннее наведенное напряжение составляло 270 В/фазу, а двигатель потреблял от источника мощность 40 кВт.