Расчет конденсатора для однофазного двигателя таблица: Калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсатора

Содержание

Как рассчитать емкость конденсатора для однофазного двигателя

Расчет емкости фазосдвигающего конденсатора

для трехфазного асинхронного двигателя в бытовой однофазной сети

Рабочий и пусковой конденсаторы включаются в цепь параллельно, во время пуска работают одновременно, затем пусковой отключают. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора (в 2-3 раза выше емкости рабочего).

Двигатель, имеющий маркировку 220/380 и Δ/Y включается в однофазную сеть 220В по схеме треугольник, по схеме звезда в сети 220В такой двигатель будет терять в мощности троекратно и сильно греться.

При соединении конденсаторов параллельно их емкость суммируется. При соединении конденсаторов последовательно, рабочее напряжение в цепи будет равняться сумме напряжений всех конденсаторов, а емкость вычисляется по формуле: 1/C = 1/C1 + 1/C2 + . + 1/Cn. Рабочее напряжение в цепи конденсаторов должно быть минимум в полтора раза выше напряжения сети (то есть не менее 330В в сети 220В).

Таким образом, два конденсатора на 200 мкф с рабочим напряжением 200В дадут при последовательном соединении емкость 100 мкф и допустимое рабочее напряжение 400В. При параллельном соединении емкость будет 400 мкф и рабочее напряжение 200В (самое низкое значение допустимого напряжения из всего набора конденсаторов в цепи). Необходимые конденсаторы представлены в сетевых магазинах в разделе пусковых конденсаторов (не ищите по старинке бумажные — их практически перестали выпускать).

Видеопримеры работы двигателя 2.2 кВт и 1.1 кВт с одной и той же нагрузкой и правильно подобранными рабочими и пусковыми конденсаторами, разница в скорости пуска 3 и 20 секунд. И сборка на 3.3 кВт весело крутится (пильный диск 350 мм в диаметре).

Схема включения в однофазную сеть трёхфазного асинхронного двигателя с обмотками статора, соединёнными по схеме «звезда» (а) или «треугольник» (б): B1 — Переключатель направления вращения (реверс), В2 — Выключатель пусковой ёмкости; Ср — рабочий конденсатор; Cп — пусковой конденсатор; АД — асинхронный электродвигатель.

На схеме представлено последовательное (сверху) и параллельное (снизу) соединение кон­ден­саторов.

На рисунке представлена схема соединения обмоток двигателя «Звезда».

На рисунке представлена схема соединения обмоток двигателя «Треугольник».

Источник: cielab.xyz

Как рассчитать емкость конденсатора для однофазного двигателя

Однофазный асинхронный двигатель

Обмотка статора однофазного асинхронного двигателя занимает приблизительно 2/3 окружности, именно по этой причине его мощность на 1/3 меньше мощности трехфазного двигателя таких же габаритов.

Ток, протекая по обмотке статора, создает пульсирующее магнитное поле, которое можно представить как два поля, вращающиеся в разных направлениях. Поле, которое вращается в направлении ротора называется прямым полем, а второе – обратным. Они воздействуют на ротор и создают соответствующие моменты (М

пр и Мобр).

По причине разных направлений вращения эти электрические машины не могут самостоятельно совершить пуск, так как при неподвижном роторе, то есть при S =1, пусковой момент, он же Мрез, равен нолю (смотри Рисунок 1). Однако, если придать движение ротору, то прямой и обратный моменты не будут равны и двигатель продолжит вращение в том же направлении (ток, протекающий по обмотке ротора будет оказывать размагничивающее действие и при этом будет ослабляться обратное поле).

Рисунок 1 — Зависимость механических характеристик от прямого и обратного вращающих полей

Пуск двигателя с помощью пусковых устройств

Для того чтоб запустить однофазный асинхронный двигатель применяют устройства для пуска двигателя:

Пуск трехфазных асинхронных двигателей осуществляется более простым способом из-за уже имеющегося в сети сдвига фаз на 120 электрических градусов

Для получения пускового момента используют пусковую обмотку статора, которая по отношению к рабочей обмотке сдвинута на 90 электрических градусов. Применяют фазосдвигающие элементы, которые подключают к пусковой обмотке. Эта обмотка работает, обычно, около 3 первых секунд, после чего принудительно отключается вручную или с помощью автоматов. По этой причине ее изготовляют из провода меньшего сечения и с меньшим количеством витков по сравнению с рабочей обмоткой.

Пуск при помощи резистора производится при малых необходимых пусковых моментах, то есть если нагрузка на валу незначительна. Рисунок 2 иллюстрирует применение пускового а) конденсатора и б) резистора; где Р – рабочая обмотка, П – пусковая обмотка.

Рисунок 2 – Схема подключения однофазного асинхронного двигателя

Двухфазные асинхронные двигатели

Наличие конденсатора значительно улучшает характеристики двигателя, по этой причине используются двухфазные асинхронные двигатели. В них две обмотки являются рабочими, в одну из них вводится конденсатор для смещения угла между фазами на 90 градусов и создания кругового магнитного поля. Такие двигатели называют конденсаторными.

Расчет емкости конденсатора для двигателя:

Емкость такого конденсатора определяется по формуле:

где – ток, протекающий в обмотке статора,

sinφ1 – сдвиг фаз между напряжение и током без конденсатора,

f – частота питающей сети,

U – напряжение сети,

n – коэффициент трансформации.

Где и kоб1, k об2 — обмоточные коэффициенты,

W1, W2, — количество витков обмоток статора и ротора.

Напряжение на зажимах конденсатора выше чем напряжение сети и определяется следующей формулой:

Для повышения пусковых характеристик Существуют двигатели в одну обмотку которых ставятся два конденсатора, один из которых пусковой, второй – рабочий. Пусковой конденсатор обычно имеет емкость в разы большую чем рабочий. При этом пусковой отключается при достижении 70-80% номинальной скорости электрической машины.

Рисунок 3 – Пример подключения пары конденсаторов (конденсаторный двигатель)

Преимущества и недостатки конденсаторных двигателей

Недостатки по сравнению с трехфазным двигателем:

— Увеличенное скольжение при номинальном режиме;

— Скорость вращения вала при холостом ходу ниже;

— Пониженная кратность пускового момента;

— Повышенная кратность пускового тока.

— Имеют высокую эксплуатационную надежность;

Источник: h5e.ru

Расчет емкости конденсатора для трехфазного двигателя

При подключении асинхронного трехфазного электродвигателя на 380 В в однофазную сеть на 220 В необходимо рассчитать емкость фазосдвигающего конденсатора, точнее двух конденсаторов — рабочего и пускового конденсатора. Онлайн калькулятор для расчета емкости конденсатора для трехфазного двигателя в конце статьи.

Как подключить асинхронный двигатель?

Подключение асинхронного двигателя осуществляется по двум схемам: треугольник (эффективнее для 220 В) и звезда (эффективнее для 380 В).

На картинке внизу статьи вы увидите обе эти схемы подключения. Здесь, я думаю, описывать подключение не стоит, т.к. это описано уже тысячу раз в Интернете.

Во основном, у многих возникает вопрос, какие нужны емкости рабочего и пускового конденсаторов.

Пусковой конденсатор

Стоит отметить, что на небольших электродвигателях, используемых для бытовых нужд, например, для электроточила на 200-400 Вт, можно не использовать пусковой конденсатор, а обойтись одним рабочим конденсатором, я так делал уже не раз — рабочего конденсатора вполне хватает. Другое дело, если электродвигатель стартует со значительной нагрузкой, то тогда лучше использовать и пусковой конденсатор, который подключается параллельно рабочему конденсатору нажатием и удержанием кнопки на время разгона электродвигателя, либо с помощью специального реле. Расчет емкости пускового конденсатора осуществляется путем умножения емкостей рабочего конденсатора на 2-2.5, в данном калькуляторе используется 2.5.

При этом стоит помнить, что по мере разгона асинхронному двигателю требуется меньшая емкость конденсатора, т.е. не стоит оставлять подключенным пусковой конденсатор на все время работы, т.к. большая емкость на высоких оборотах вызовет перегрев и выход из строя электродвигателя.

Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя?

Конденсатор используется неполярный, на напряжение не менее 400 В. Либо современный, специально на это рассчитанный (3-й рисунок), либо советский типа МБГЧ, МБГО и т.п. (рис.4).

Итак, для расчета емкостей пускового и рабочего конденсаторов для асинхронного электродвигателя введите данные в форму ниже, эти данные вы найдете на шильдике электродвигателя, если данные неизвестны, то для расчета конденсатора можно использовать средние данные, которые подставлены в форму по умолчанию, но мощность электродвигателя нужно указать обязательно.

Источник: evmaster.net

Конденсатор для пуска электродвигателя

Если требуется присоединить трехфазный электродвигатель к обычной электросети, то потребуется создать электросхему для сдвига фаз. Основой такой схемы может служить конденсатор. Применяется он и для однофазного двигателя с целью облегчения его пуска.

Что такое конденсатор

Это устройство для накопления электрического заряда. Он состоит из пары проводящих пластин, находящихся на малом отстоянии друг от друга и разделенных слоем изолирующего материала.

Широко распространены следующие виды накопителей электрического заряда:

  • Полярные. Работают в цепях с постоянным напряжением, подключаются в соответствии с указанной на них полярностью.
  • Неполярные. Работают в цепях с переменным напряжение, подключать можно как угодно
  • Электролитические. Пластины представляют собой тонкие оксидные пленки на листе фольги.

Электролитические лучше других подходят на роль конденсатора для пуска электродвигателя.

Описание разновидностей конденсаторов

Различным типам электродвигателей соответствуют подходящие им по своим характеристикам накопители.

Так, для низкочастотных высоковольтных (50 герц, 220-600 вольт) двигателей хорошо подходит электролитический конденсатор. Такие устройства обладают высокой емкостью, доходящей до 100 тысяч микрофарад. Нужно внимательно следить за соблюдением полярности, в противном случае из-за перегрева пластин возможно возгорание.

Неполярные накопители не имеют таких ограничений, но стоят они с несколько раз дороже.

Различные виды конденсаторов

Кроме перечисленных выше, производятся также вакуумные, газовые, жидкостные устройства, но как пусковой или рабочий конденсатор в схеме подключения электромотора, они не применяются.

Выбор емкости

С целью максимизации эффективности электродвигателя нужно рассчитать ряд параметров электроцепи, и прежде всего емкость.

Для рабочего конденсатора

Существуют сложные и точные методы расчета, однако в домашних условиях вполне достаточно оценить параметр по приближенной формуле.

На каждые 100 ватт электрической мощности трехфазного электродвигателя должно приходиться 7 микрофарад.

Недопустимо также подавать на фазовую статорную обмотку напряжение, превышающее паспортное.

Для пускового конденсатора

Если электродвигатель должен запускаться при наличии высокой нагрузки на приводном валу, то рабочий конденсатор не справится, и на время запуска потребуется подключать пусковой. После достижения рабочих оборотов, что происходит в среднем за 2-3 секунды, он отключается вручную или устройством автоматики. Доступны специальные кнопки включения электрооборудования, автоматически размыкающие одну из цепей через заданное время задержки.

Недопустимо оставлять пусковой накопитель подключенным в рабочем режиме. Фазовый перекос токов может привести к перегреву и возгоранию двигателя. Определяя емкость пускового прибора, следует принимать ее в 2-3 раза выше, чем у рабочего. При этом при запуске крутящий момент электродвигателя достигает максимального значения, а после преодоления инерции механизма и набора оборотов он снижается до номинального.

Для набора требуемой емкости конденсаторы для запуска электродвигателя подключают в параллель. Емкость при этом суммируется.

Простые способы подключения электродвигателя

Самый простой способ подключения трехфазного электродвигателя к бытовой электросети – применение частотного преобразователя. Потери мощности будут минимальны, но стоит такое устройство зачастую дороже самого двигателя.

Частотный преобразователь станет экономически эффективным лишь при большом объеме использования оборудования.

При другом способе для преобразования питающего напряжения используется обмотка самого асинхронного электродвигателя. Схема получится громоздкая и массивная. Конденсатор для запуска электродвигателя подключают по одной из двух популярных схем

Подключение двигателя по схемам «звезда» и «треугольник»

При реализации подключения этими способами важно свести к минимуму потери по мощности.

Схема подключения «треугольник»

Схема достаточно простая, для облегчения понимания обозначим контакты мотора символами A — ноль, B — рабочий и C — фазовый

Сетевой шнур подсоединяется коричневым проводником к контакту A, туда же следует подсоединить один из выводов конденсатора. К контакту И подсоединяется второй вывод прибора, а синий проводник сетевого шнура — к контакту С.

В случае небольшой мощности электромотора, не превышающей 1,5 киловатта, допустимо подключать только один конденсатор, пусковой при этом не нужен.

Если же мощность выше и нагрузка на валу значительная, то используют два параллельно соединенных прибора.

Схема подключения «звезда»

В случае если на клеммнике электродвигателя 6 выводов — следует их прозвонить по отдельности и определить, какие выводы связаны друг с другом. В паспорте мотора нужно найти назначение выводов. После этого схема переподключается, формируя привычный «треугольник».

С этой целью снимаются перемычки и контактам присваивают условные обозначения от A до F. Далее последовательно соединяются контакты: A и D, B и E, C и F.

Теперь контакты D, E и F станут соответственно нулевым, рабочим и фазовым проводом. Конденсатор присоединяют к ним точно так же, как в предыдущем случае.

При первом включении нужно внимательно следит за тем, чтобы обмотки не перегревались. В этом случае следует немедленно отключить устройство и определить причину перегрева.

Рабочее напряжение

После емкости напряжение является важнейшим параметром. Если взять слишком большой запас по напряжению — сильно вырастут габариты, вес и цена всего устройства. Еще хуже – взять устройства, которым не хватает рабочего напряжения. Такое использование приведет к их быстрому износу, выходу из строя, пробою. При этом возможно возгорание или даже взрыв.

Оптимальный запас по напряжению — 15-20%.

Важно! Для конденсаторов с диэлектриком из бумаги в цепях с переменным напряжением номинальное напряжение, указанное для постоянного тока, нужно поделить на 3.

Если указано 600 вольт, то в цепях переменного тока безопасно применять такие конденсаторы можно до 300 вольт.

Использование электролитических конденсаторов

Конденсаторы с диэлектриком из бумаги отличаются малой удельной емкостью и значительными габаритами. Для двигателя даже не самой большой мощности они будут занимать много места. Теоретически их можно заменить электролитическими, обладающими в несколько раз более высокой удельной емкостью.

Разновидности устройства электролитического конденсатора

Для этого электрическую схему придется дополнить несколькими элементами: диодами и резисторами. Такой вариант неплох для эпизодически работающего двигателя. Если же планируются продолжительные нагрузки, то от экономии места и веса лучше отказаться — при случайном выходе диода из строя он начнет пропускать на накопитель переменный ток, что приведет к его пробою и взрыву.

Выходом могут служить полипропиленовые конденсаторы с металлическим напылением серии СВВ, разработанные для использования в качестве пусковых.

Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя

Для вычисления емкости основного конденсатора применяют формулу:

  • k- коэффициент, принимаемый за 4800 при схеме «треугольник» и 2800 при схеме «звезда»;
  • Iφ-ток статора, его берут из паспорта или таблички на корпусе;
  • U- напряжение сети.

Результат получается в микрофарадах. Вместо точной формулы можно применять правило: на каждые 100 ватт мощности — 7 микрофарад емкости.

Если при старте двигателю приходится преодолевать большой момент инерции подключенного к валу оборудования, то в помощь основному на время запуска и набора номинальных оборотов подключают пусковой конденсатор.

Емкость пускового накопителя принимают в 2-3 раза больше основного.

Подключение трехфазного электродвигателя к сети

После выхода на режим его обязательно отключают — вручную или с помощью автоматики. Если на рассчитанную емкость нет точно подходящего по номиналу прибора, конденсаторы можно подключать параллельно.

Как подобрать пусковой конденсатор для однофазного электромотора

До использования в пусковой цепи конденсатор проверяют тестером на исправность. При подборе рабочего конденсатора можно применять такое же приближенное правило а-7 микрофарад на 100 ватт номинальной электрической мощности. Емкость пускового также берется в 2-3 раза выше.

При подборе конденсатора на 220 вольт следует выбирать модели с номиналом не менее 400. Это объясняется переходными электромагнитными процессами при запуске, дающими кратковременные пусковые броски напряжения до 350-550 вольт.

Однофазные асинхронные электромоторы часто применяются в домашних электроприборах и электроинструменте. Для пуска таких устройств, особенно под нагрузкой, требуется пусковая обмотка и сдвиг фазы. Для этого используется конденсатор, подключаемый по одной из известных схем.

Конструкция асинхронного однофазного электродвигателя

Если запуск осуществляется с преодолением большого момента инерции, подсоединяют пусковой конденсатор.

Почему однофазный электродвигатель запускают через конденсатор

Статор электродвигателя с единственной обмоткой при пропускании переменного тока не сможет начать вращение, а лишь начнет подрагивать. Чтобы начать вращение, перпендикулярно основной обмотке размещают пусковую. В цепь этой обмотки включают компонент для сдвига фазы, такой, как конденсатор. Электромагнитные поля этих двух обмоток, прикладываемые к ротору со сдвигом по фазе, и обеспечат начало вращения.

В трехфазном двигателе обмотки и так размещены под углами 120 ° . Соответственно сориентированы и наводимые ими в роторе электромагнитные поля. Для начала вращения достаточно обеспечить сдвиг их работы по фазе, чтобы обеспечить пусковой момент вращения.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: stankiexpert.ru

Как выбрать конденсатор для электродвигателя

Что делать, если требуется подключить двигатель к источнику, рассчитанному на другой тип напряжения (например, трехфазный двигатель к однофазной сети)? Такая необходимость может возникнуть, в частности, если нужно подключить двигатель к какому-либо оборудованию (сверлильному или наждачному станку и пр.). В этом случае используются конденсаторы, которые, однако, могут быть разного типа. Соответственно, надо иметь представление о том, какой емкости нужен конденсатор для электродвигателя, и как ее правильно рассчитать.

Что такое конденсатор

Конденсатор состоит из двух пластин, расположенных друг напротив друга. Между ними помещается диэлектрик. Его задача – снимать поляризацию, т.е. заряд близкорасположенных проводников.

Существует три вида конденсаторов:

  • Полярные. Не рекомендуется использовать их в системах, подключенных к сети переменного тока, т.к. вследствие разрушения слоя диэлектрика происходит нагрев аппарата, вызывающий короткое замыкание.
  • Неполярные. Работают в любом включении, т.к. их обкладки одинаково взаимодействуют с диэлектриком и с источником.
  • Электролитические (оксидные). В роли электродов выступает тонкая оксидная пленка. Считаются идеальным вариантом для электродвигателей с низкой частотой, т.к. имеют максимально возможную емкость (до 100000 мкФ).

Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя

Задаваясь вопросом: как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя, нужно принять во внимание ряд параметров.

Чтобы подобрать емкость для рабочего конденсатора, необходимо применить следующую расчетную формулу: Сраб.=k*Iф / U сети, где:

  • k – специальный коэффициент, равный 4800 для подключения «треугольник» и 2800 для «звезды»;
  • Iф – номинальное значение тока статора, это значение обычно указывается на самом электродвигателе, если же оно затерто или неразборчиво, то его измеряют специальными клещами;
  • U сети – напряжение питания сети, т.е. 220 вольт.

Таким образом вы рассчитаете емкость рабочего конденсатора в мкФ.

Еще один вариант расчета – принять во внимание значение мощности двигателя. 100 Ватт мощности соответствуют примерно 7 мкФ емкости конденсатора. Осуществляя расчеты, не забывайте следить за значением тока, поступающего на фазную обмотку статора. Он не должен иметь большего значения, чем номинальный показатель.

В случае, когда пуск двигателя производится под нагрузкой, т.е. его пусковые характеристики достигают максимальных величин, к рабочему конденсатору добавляется пусковой. Его особенность заключается в том, что он работает примерно в течение трех секунд в период пуска агрегата и отключается, когда ротор выходит на уровень номинальной частоты вращения. Рабочее напряжение пускового конденсатора должно быть в полтора раза выше сетевого, а его емкость – в 2,5-3 раза больше рабочего конденсатора. Чтобы создать необходимую емкость, вы можете подключить конденсаторы как последовательно, так и параллельно.

Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя

Асинхронные двигатели, рассчитанные на работу в однофазной сети, обычно подключаются на 220 вольт. Однако если в трехфазном двигателе момент подключения задается конструктивно (расположение обмоток, смещение фаз трехфазной сети), то в однофазном необходимо создать вращательный момент смещения ротора, для чего при запуске применяется дополнительная пусковая обмотка. Смещение ее фазы тока осуществляется при помощи конденсатора.

Итак, как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя?

Чаще всего значение общей емкости Сраб+Спуск (не отдельного конденсатора) таково: 1 мкФ на каждые 100 ватт.

Есть несколько режимов работы двигателей подобного типа:

  • Пусковой конденсатор + дополнительная обмотка (подключаются на время запуска). Емкость конденсатора: 70 мкФ на 1 кВт мощности двигателя.
  • Рабочий конденсатор (емкость 23-35 мкФ) + дополнительная обмотка, которая находится в подключенном состоянии в течение всего времени работы.
  • Рабочий конденсатор + пусковой конденсатор (подключены параллельно).

Если вы размышляете: как подобрать конденсатор к электродвигателю 220в, стоит исходить из пропорций, приведенных выше. Тем не менее, нужно обязательно проследить за работой и нагревом двигателя после его подключения. Например, при заметном нагревании агрегата в режиме с рабочим конденсатором, следует уменьшить емкость последнего. В целом, рекомендуется выбирать конденсаторы с рабочим напряжением от 450 В.

Как выбрать конденсатор для электродвигателя – вопрос непростой. Для обеспечения эффективной работы агрегата нужно чрезвычайно внимательно рассчитать все параметры и исходить из конкретных условий его работы и нагрузки.

Источник: www.szemo.ru

Как подобрать конденсатор для однофазного двигателя таблица

Расчет конденсаторов для работы трехфазного асинхронного двигателя в однофазном режиме

Для включения трехфазного электродвигателя (что такое электродвигатель ➠ ) в однофазную сеть обмотки статора могут быть соединены в звезду или треугольник.

Напряжение сети подводят к началам двух фаз. К началу третьей фазы и одному из зажимов сети присоединяют рабочий конденсатор 1 и отключаемый (пусковой) конденсатор 2, который необходим для увеличения пускового момента.

После пуска двигателя конденсатор 2 отключают.

Рабочую емкость конденсаторного двигателя для частоты 50 Гц определяют по формулам:

где Ср — рабочая емкость при номинальной нагрузке, мкФ;
Iном — номинальный ток фазы двигателя, А;
U — напряжение сети, В.

Нагрузка двигателя с конденсатором не должна превышать 65—85% номинальной мощности, указанной на щитке трехфазного двигателя.

Если пуск двигателя происходит без нагрузки, то пусковая емкость не требуется — рабочая емкость будет в то же время пусковой. В этом случае схема включения упрощается.

При пуске двигателя под нагрузкой, близкой к номинальному моменту необходимо иметь пусковую емкость Сп = (2,5 ÷ 3) Ср .

Выбор конденсаторов по номинальному напряжению производят по соотношениям:

где Uк и U — напряжения на конденсаторе и в сети.

Основные технические данные некоторых конденсаторов приведены в таблице.

Если трехфазный электродвигатель, включенный в однофазную сеть, не достигает номинальной частоты вращения, а застревает на малой скорости, следует увеличить сопротивление клетки ротора проточкой короткозамыкающих колец или увеличить воздушный зазор шлифовкой ротора на 15—20%.

В том случае, если конденсаторы отсутствуют, можно использовать резисторы, которые включаются по тем же схемам, что и при конденсаторном пуске. Резисторы включаются вместо пусковых конденсаторов (рабочие конденсаторы отсутствуют).

Сопротивление (Ом) резистора может быть определено по формуле

где R — сопротивление резистора;
κ и I — кратность пускового тока и линейный ток в трехфазном режиме.

Пример расчета рабочей емкости конденсатора для двигателя

Определить рабочую емкость для двигателя АО 31/2, 0.6 кВт, 127/220 В, 4.2/2.4 А, если двигатель включен по схеме, изображенной на рис. а, а напряжение сети равно 220 В. Пуск двигателя без нагрузки.

1. Рабочая емкость

2. Напряжение на конденсаторе при выбранной схеме

По таблице выбираем три конденсатора МБГО-2 по 10 мкФ каждый с рабочим напряжением 300 В. Конденсаторы включать параллельно.

Источник: В.И. Дьяков. Типовые расчеты по электрооборудованию.

Видео о том, как подключить электродвигатель на 220 вольт:

Помощь студентам

Однофазный асинхронный двигатель, схема подключения и запуска

Работа асинхронных электрических двигателей основывается на создании вращающегося магнитного поля, приводящего в движение вал. Ключевым моментом является пространственное и временное смещение обмоток статора по отношению друг к другу. В однофазных асинхронных электродвигателях для создания необходимого сдвига по фазе используется последовательное включение в цепь фазозамещающего элемента, такого как, например, конденсатор.

Отличие от трехфазных двигателей

Использование асинхронных электродвигателей в чистом виде при стандартном подключении возможно только в трехфазных сетях с напряжением в 380 вольт, которые используются, как правило, в промышленности, производственных цехах и других помещениях с мощным оборудованием и большим энергопотреблением. В конструкции таких машин питающие фазы создают на каждой обмотке магнитные поля со смещением по времени и расположению (120˚ относительно друг друга), в результате чего возникает результирующее магнитное поле. Его вращение приводит в движение ротор.

Однако нередко возникает необходимость подключения асинхронного двигателя в однофазную бытовую сеть с напряжением в 220 вольт (например в стиральных машинах). Если для подключения асинхронного двигателя будет использована не трехфазная сеть, а бытовая однофазная (то есть запитать через одну обмотку), он не заработает. Причиной тому переменный синусоидальный ток, протекающий через цепь. Он создает на обмотке пульсирующее поле, которое никак не может вращаться и, соответственно, двигать ротор. Для того, чтобы включить однофазный асинхронный двигатель необходимо:

  1. добавить на статор еще одну обмотку, расположив ее под 90˚ углом от той, к которой подключена фаза.
  2. для фазового смещения включить в цепь дополнительной обмотки фазосдвигающий элемент, которым чаще всего служит конденсатор.

Редко для сдвига по фазе создается бифилярная катушка. Для этого несколько витков пусковой обмотки мотаются в обратную сторону. Это лишь один из вариантов бифиляров, которые имеют несколько другую сферу применения, поэтому, чтобы изучить их принцип действия, следует обратиться к отдельной статье.

После подключения двух обмоток такой двигатель с конструкционной точки зрения является двухфазным, однако его принято называть однофазным из-за того что в качестве рабочей выступает лишь одна из них.

Схема подключения коллекторного электродвигателя в 220В

Схема подключения однофазного асинхронного двигателя (схема звезда)

Как это работает

Пуск двигателя с двумя расположенными подобным образом обмотками приведет к созданию токов на короткозамкнутом роторе и кругового магнитного поля в пространстве двигателя. В результате их взаимодействия между собой ротор приводится в движение. Контроль показателей пускового тока в таких двигателях осуществляется частотным преобразователем.

Несмотря на то, что функцию фаз определяет схема присоединения двигателя к сети, дополнительную обмотку нередко называют пусковой. Это обусловлено особенностью, на которой основывается действие однофазных асинхронных машин – крутящийся вал, имеющий вращающее магнитное поле, находясь во взаимодействии с пульсирующим магнитным полем может работать от одной рабочей фазы. Проще говоря, при некоторых условиях, не подсоединяя вторую фазу через конденсатор, мы могли бы запустить двигатель, раскрутив ротор вручную и поместив в статор. В реальных условиях для этого необходимо запустить двигатель с помощью пусковой обмотки (для смещения по фазе), а потом разорвать цепь, идущую через конденсатор. Несмотря на то, что поле на рабочей фазе пульсирующее, оно движется относительно ротора и, следовательно, наводит электродвижущую силу, свой магнитный поток и силу тока.

Основные схемы подключения

В качестве фазозамещающего элемента для подключения однофазного асинхронного двигателя можно использовать разные электромеханические элементы (катушка индуктивности, активный резистор и др.), однако конденсатор обеспечивает наилучший пусковой эффект, благодаря чему и применяется для этого чаще всего.

однофазный асинхронный двигатель и конденсатор

Различают три основные способа запуска однофазного асинхронного двигателя через:

  • рабочий;
  • пусковой;
  • рабочий и пусковой конденсатор.

В большинстве случаев применяется схема с пусковым конденсатором. Это связано с тем, что она используется как пускатель и работает только во время включения двигателя. Дальнейшее вращение ротора обеспечивается за счет пульсирующего магнитного поля рабочей фазы, как уже было описано в предыдущем абзаце. Для замыкания цепи пусковой цепи зачастую используют реле или кнопку.

Поскольку обмотка пусковой фазы используется кратковременно, она не рассчитана на большие нагрузки, и изготавливается из более тонкой проволоки. Для предотвращения выхода её из строя в конструкцию двигателей включают термореле (размыкает цепь после нагрева до установленной температуры) или центробежный выключатель (отключает пусковую обмотку после разгона вала двигателя).

Таким путем достигаются отличные пусковые характеристики. Однако данная схема обладает одним существенным недостатком – магнитное поле внутри двигателя, подключенного к однофазной сети, имеет не круговую, а эллиптическую форму. Это увеличивает потери при преобразовании электрической энергии в механическую и, как следствие, снижает КПД.

Схема с рабочим конденсатором не предусматривает отключение дополнительной обмотки после запуска и разгона двигателя. В данном случае конденсатор позволяет компенсировать потери энергии, что приводит к закономерному увеличению КПД. Однако в пользу эффективности проходится жертвовать пусковыми характеристиками.

Для работы схемы необходимо подбирать элемент с определенной ёмкостью, рассчитанной с учетом тока нагрузки. Неподходящий по емкости конденсатор приведет к тому, что вращающееся магнитное поле будет принимать эллиптическую форму.

Своеобразной «золотой серединой» является схема подключения с использованием обоих конденсаторов – и пускового, и рабочего. При подключении двигателя таким способом его пусковые и рабочие характеристики принимают средние значения относительно описанных выше схем.

На практике для приборов, требующих создания сильного пускового момента используется первая схема с соответствующим конденсатором, а в обратной ситуации – вторая, с рабочим.

Другие способы

При рассмотрении методов подключения однофазных асинхронных двигателей нельзя обойти внимание два способа, конструктивно отличающихся от схем для подключения через конденсатор.

С экранированными полюсами и расщепленной фазой

В конструкции такого двигателя используется короткозамкнутая дополнительная обмотка, а на статоре присутствуют два полюса. Аксиальный паз делит каждый из них на две несимметричные половины, на меньшей из которых располагается короткозамкнутый виток.

После включения двигателя в электрическую сеть пульсирующий магнитный поток разделяется на 2 части. Одна из них движется через экранированную часть полюса. В результате получается два разнонаправленных потока с отличной от основного поля скоростью вращения. Благодаря индуктивности появляется электродвижущая сила и сдвиг магнитных потоков по фазе и времени.

Витки короткозамкнутой обмотки приводят к существенным потерям энергии, что и является главным недостатком схемы, однако она относительно часто используется в климатических и нагревательных приборах с вентилятором.

С асимметричным магнитопроводом статора

Особенностью двигателей с данной конструкцией заключается в несимметричной форме сердечника, из-за чего появляются явно выраженные полюса. Для работы схемы необходим короткозамкнутый ротор и обмотка в виде беличьей клетки. Характерным отличием этой конструкции является отсутствие необходимости в фазовом смещении. Улучшенный пуск двигателя осуществляется благодаря оснащению его магнитными шунтами.

Среди недостатков этих моделей асинхронных электродвигателей выделяют низкий КПД, слабый пусковой момент, отсутствие реверса и сложность обслуживания магнитных шунтов. Но, несмотря на это, они имеют широкое применение в производстве бытовой техники.

Подбор конденсатора

Перед тем как подключить однофазный электродвигатель, необходимо произвести расчет необходимой ёмкости конденсатора. Это можно сделать самостоятельно или воспользоваться онлайн-калькуляторами. Как правило, для рабочего конденсатора на 1 кВт мощности должно приходиться примерно 0,7-0,8 мкФ емкости, и около 1,7-2 мкФ – для пускового. Стоит отметить, что напряжение последнего должно составлять не менее 400 В. Эта необходимость обусловлена возникновением 300-600 вольтного всплеска напряжения при старте и останове двигателя.

Керамический и электролитический конденсатор

Ввиду своих функциональных особенностей однофазные электродвигатели находят широкое применение в бытовой технике: пылесосах, холодильниках, газонокосилках и других приборов, для работы которых достаточно частоты вращения двигателя до 3000 об/мин. Большей скорости, при подключении к стандартной сети с частотой тока в 50 Гц, невозможно. Для развития большей скорости используют коллекторные однофазные двигатели.

Поделиться с друзьями:

Схема подключения и расчёт пускового конденсатора

Выход из строя конденсаторов в цепи компрессора кондиционеров случается не так уж и редко. А зачем вообще нужен конденсатор и для чего он там стоит?

Бытовые кондиционеры небольшой мощности в основном питаются от однофазной сети 220 В. Самые распространённые двигатели которые применяют в кондиционерах такой мощности- асинхронные со вспомогательной обмоткой, их называют двухфазные электродвигатели или конденсаторные .

В таких двигателях две обмотки намотаны так, что их магнитные полюсы расположены под углом 90 град. Эти обмотки отличаются друг от друга количеством витков и номинальными токами, ну соответственно и внутренним сопротивлением. Но при этом они рассчитаны так что при работе они имеют одинаковую мощность.

В цепь одной из этих обмоток, её производители обозначают как стартовую(пусковую), включают рабочий конденсатор, который постоянно находится в цепи. Этот конденсатор ещё называют фазосдвигающим, так как он сдвигает фазу и создаёт круговое вращающееся магнитное поле. Рабочая или основная обмотка подключена напрямую к сети.

Схема подключения пускового и рабочего конденсатора

Рабочий конденсатор постоянно включён в цепь обмотки через него протекает ток равный току в рабочей обмотке. Пусковой конденсатор подключается на время запуска компрессора – не более 3 секунд (в современных кондиционерах используется только рабочий конденсатор, пусковой не используется)

Расчёт ёмкости и напряжения рабочего конденсатора

Расчёт сводится к подбору такой емкости, чтобы при номинальной нагрузке было обеспечено круговое магнитное поле, так как при значении ниже или выше номинального магнитное поле изменяет форму на эллиптическое, а это ухудшает рабочие характеристки двигателя и снижает пусковой момент. В инженерных справочниках приведена формула для расчёта ёмкости конденсатора:

I и sinφ –ток и сдвиг фаз между напряжением и током в цепи при вращающемся магнтном поле без конденсатора

f- частота переменного тока

U – напряжение питания

n- коэффициент трансформации обмоток. определяется как соотношение витков обмоток с конденсатором и без него.

Напряжение на конденсаторе рассчитывается по формуле

Uc -рабочее напряжение конденсатора

U – напряжение питания двигателя

n – коэффициент трансформации обмоток

Из формулы видно, что рабочее напряжение фазосдвигающего конденсатора выше напряжения питания двигателя.

В пособиях по расчёту приводят приближённое вычисление – 70-80 мкФ ёмкости конденсатора на 1 кВт мощности электродвигателя, а номинал напряжения конденсатора для сети 220 В обычно ставят – 450 В.

Также параллельно к рабочему конденсатору подключают пусковой конденсатор на время пуска, примерно на три секунды, после чего срабатывает реле и отключает пусковой конденсатор. В настоящее время в кондиционерах схемы с дополнительным пусковым конденсатором не применяют.

В более мощных кондиционерах используют компрессоры с трёхфазными асинхронными двигателями, пусковые и рабочие конденсаторы для таких двигателей не требуются.

Что делать, если требуется подключить двигатель к источнику, рассчитанному на другой тип напряжения (например, трехфазный двигатель к однофазной сети)? Такая необходимость может возникнуть, в частности, если нужно подключить двигатель к какому-либо оборудованию (сверлильному или наждачному станку и пр.). В этом случае используются конденсаторы, которые, однако, могут быть разного типа. Соответственно, надо иметь представление о том, какой емкости нужен конденсатор для электродвигателя, и как ее правильно рассчитать.

Что такое конденсатор

Конденсатор состоит из двух пластин, расположенных друг напротив друга. Между ними помещается диэлектрик. Его задача – снимать поляризацию, т.е. заряд близкорасположенных проводников.

Существует три вида конденсаторов:

  • Полярные. Не рекомендуется использовать их в системах, подключенных к сети переменного тока, т.к. вследствие разрушения слоя диэлектрика происходит нагрев аппарата, вызывающий короткое замыкание.
  • Неполярные. Работают в любом включении, т.к. их обкладки одинаково взаимодействуют с диэлектриком и с источником.
  • Электролитические (оксидные). В роли электродов выступает тонкая оксидная пленка. Считаются идеальным вариантом для электродвигателей с низкой частотой, т.к. имеют максимально возможную емкость (до 100000 мкФ).

Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя

Задаваясь вопросом: как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя, нужно принять во внимание ряд параметров.

Чтобы подобрать емкость для рабочего конденсатора, необходимо применить следующую расчетную формулу: Сраб.=k*Iф / U сети, где:

  • k – специальный коэффициент, равный 4800 для подключения «треугольник» и 2800 для «звезды»;
  • Iф – номинальное значение тока статора, это значение обычно указывается на самом электродвигателе, если же оно затерто или неразборчиво, то его измеряют специальными клещами;
  • U сети – напряжение питания сети, т.е. 220 вольт.

Таким образом вы рассчитаете емкость рабочего конденсатора в мкФ.

Еще один вариант расчета – принять во внимание значение мощности двигателя. 100 Ватт мощности соответствуют примерно 7 мкФ емкости конденсатора. Осуществляя расчеты, не забывайте следить за значением тока, поступающего на фазную обмотку статора. Он не должен иметь большего значения, чем номинальный показатель.

В случае, когда пуск двигателя производится под нагрузкой, т.е. его пусковые характеристики достигают максимальных величин, к рабочему конденсатору добавляется пусковой. Его особенность заключается в том, что он работает примерно в течение трех секунд в период пуска агрегата и отключается, когда ротор выходит на уровень номинальной частоты вращения. Рабочее напряжение пускового конденсатора должно быть в полтора раза выше сетевого, а его емкость – в 2,5-3 раза больше рабочего конденсатора. Чтобы создать необходимую емкость, вы можете подключить конденсаторы как последовательно, так и параллельно.

Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя

Асинхронные двигатели, рассчитанные на работу в однофазной сети, обычно подключаются на 220 вольт. Однако если в трехфазном двигателе момент подключения задается конструктивно (расположение обмоток, смещение фаз трехфазной сети), то в однофазном необходимо создать вращательный момент смещения ротора, для чего при запуске применяется дополнительная пусковая обмотка. Смещение ее фазы тока осуществляется при помощи конденсатора.

Итак, как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя?

Чаще всего значение общей емкости Сраб+Спуск (не отдельного конденсатора) таково: 1 мкФ на каждые 100 ватт.

Есть несколько режимов работы двигателей подобного типа:

  • Пусковой конденсатор + дополнительная обмотка (подключаются на время запуска). Емкость конденсатора: 70 мкФ на 1 кВт мощности двигателя.
  • Рабочий конденсатор (емкость 23-35 мкФ) + дополнительная обмотка, которая находится в подключенном состоянии в течение всего времени работы.
  • Рабочий конденсатор + пусковой конденсатор (подключены параллельно).

Если вы размышляете: как подобрать конденсатор к электродвигателю 220в, стоит исходить из пропорций, приведенных выше. Тем не менее, нужно обязательно проследить за работой и нагревом двигателя после его подключения. Например, при заметном нагревании агрегата в режиме с рабочим конденсатором, следует уменьшить емкость последнего. В целом, рекомендуется выбирать конденсаторы с рабочим напряжением от 450 В.

Как выбрать конденсатор для электродвигателя – вопрос непростой. Для обеспечения эффективной работы агрегата нужно чрезвычайно внимательно рассчитать все параметры и исходить из конкретных условий его работы и нагрузки.

Наши сети электропитания созданы трехфазными. Потому что генераторы, работающие на электростанциях, имеют трехфазные обмотки и вырабатывают три синусоидальных напряжения, сдвинутых по фазе относительно друг друга на 120°.

Но мы чаще всего пользуемся всего одной фазой — проводим себе один фазный провод из трех и все к нему подключаем. Только в технике нашей часто встречаются электродвигатели, и они по природе своей трехфазны. Ну а фаза от фазы чем отличается? Только сдвигом во времени. Сдвига такого очень просто добиться, включив в цепь питания реактивные элементы: емкости или индуктивности.

Но ведь обмотка на статоре сама и является индуктивностью. Поэтому остается добавить к двигателю снаружи только емкость, конденсатор, а обмотки подключить так, чтобы одна из них в другой сдвигала фазу в одну сторону, а конденсатор в третьей делал то же самое, только в другую. И получатся те же самые три фазы, только «вынутые» из одной фазы питающих проводов.

Последнее обстоятельство означает, что мы нагружаем трехфазным двигателем только одну из фаз приходящего питания. Разумеется, это вносит дисбаланс в потребление энергии. Поэтому все-таки лучше, когда трехфазный двигатель питается трехфазным напряжением, а построить цепь его питания от одной приходящей фазы хорошо, только если мощность двигателя не особо велика.

Включение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть питания

Обмотки электродвигателя соединяют двумя способами: звезда (Y) или треугольник (Δ).

При подключении трехфазного двигателя к однофазной сети предпочтительнее соединение типа треугольник. На шильдике двигателя об этом есть информация, и когда там обозначено Y — звезда, самым лучшим вариантом было бы открыть его кожух, найти концы обмоток и правильно переключить обмотки в треугольник. Иначе потери мощности будут слишком большими.

Включение двигателя на одну фазу питающей сети требует создания из нее и двух остальных. Это можно сделать по следующей схеме

При запуске двигателя в работу в самом начале требуется высокий стартовый ток, поэтому емкости рабочего конденсатора обычно не хватает. Чтобы «ему помочь», используют специальный стартовый конденсатор, который подключается к рабочему конденсатору параллельно. В самом простом случае (невысокая мощность двигателя) его выбирают точно таким же, как и рабочий. Но для этой цели выпускаются и специально стартовые конденсаторы, на которых так и написано: starting.

Стартовый конденсатор должен быть включен в работу только во время пуска и разгона двигателя до рабочей мощности. После этого его отключают. Используется кнопочный выключатель. Или двойной: одной клавишей включается сам двигатель и кнопка фиксируется во включенном положении, кнопка же, замыкающая цепь рабочего конденсатора, каждый раз размыкается.

Как подобрать конденсатор

Конденсаторы для трехфазного двигателя нужны достаточно большой емкости — речь идет о десятках и сотнях микрофарад. Однако конденсаторы электролитические для этой цели не годятся. Они требуют подключения однополярного, то есть специально для них придется городить выпрямитель из диодов и сопротивлений. Кроме того, со временем в электролитических конденсаторах высыхает электролит и они теряют емкость. Поэтому если будете ставить такой на двигатель, необходимо делать на это скидку, а не верить тому, что на них написано. Ну и еще одно за ними числится: электролитические конденсаторы имеют свойство иногда взрываться.

Поэтому задачу, как выбрать конденсатор под трехфазный двигатель, часто решают в несколько этапов

Сначала подбираем приблизительно. Надо рассчитать емкость конденсатора по простейшему соотношению как 7 мкФ на каждые 100 ватт мощности. То есть 700 ватт дает нам 49 мкФ первоначально. Емкость выбираемого пускового конденсатора берется в диапазоне 1–3-кратного превышения емкости рабочего конденсатора. Выберите 2*50 = 100 мкФ — будет само то. Ну, для начала можно взять побольше, потом подобрать конденсаторы, ориентируясь на работу двигателя. От емкости конденсаторов зависит реальная мощность движка. Если ее мало, двигатель при тех же оборотах потеряет мощность (обороты не зависят от мощности, а только от частоты напряжения), так как ему будет не хватать тока. При чрезмерной емкости конденсаторов у него будет перегрев от избытка тока.

Нормальная работа двигателя, без шума и рывков — это неплохой критерий правильно выбранного конденсатора. Но для большей точности можно сделать расчет конденсаторов по формулам, а такую проверку оставить на потом в качестве окончательного подтверждения успешности результатов подбора конденсаторов.

Однако надо все-таки подключить конденсаторы.

Подключение пускового и рабочего конденсаторов для трехфазного электромотора

Вот оно соответствие всех нужных приборов элементам схемы

Теперь выполним подключение, внимательно разобравшись с проводами

Так можно подключить двигатель и предварительно, используя неточную прикидку, и окончательно, когда будут подобраны оптимальные значения.

Подбор можно сделать и экспериментально, имея несколько конденсаторов разных емкостей. Если их присоединять параллельно друг другу, то суммарная емкость будет увеличиваться, при этом нужно смотреть, как ведет себя двигатель. Как только он станет работать ровно и без перенагрузки, значит, емкость находится где-то в районе оптимума. После этого приобретается конденсатор, по емкости равный этой сумме емкостей испытываемых конденсаторов, включенных параллельно. Однако можно при таком подборе измерять фактический потребляемый ток, используя измерительные токовые клещи, а провести расчет емкости конденсатора по формулам.

Как рассчитать емкость рабочего конденсатора

Для двух соединений обмоток берутся несколько разные соотношения.

В формуле введен коэффициент соединения Кс, который для треугольника равен 4800, а для звезды — 2800.

Где значения Р (мощность), U (напряжение 220 В), η (КПД двигателя, в процентном значении деленном на 100) и cosϕ (коэффициент мощности) берутся с шильдика двигателя.

Вычислить значение можно с помощью обычного калькулятора или воспользовавшись чем-то вроде подобной вычислительной таблицы. В ней нужно подставить значения параметров двигателя (желтые поля), результат получается в зеленых полях в микрофарадах

Однако не всегда есть уверенность, что параметры работы двигателя соответствуют тому, что написано на шильдике. В этом случае нужно измерить реальный ток измерительными клещами и воспользоваться формулой Cр = Кс*I/U.

Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети (видео, схема)

После своего изобретения трехфазные двигатели успешно используются до сих пор без каких-либо существенных изменений. Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети было лишь делом времени, так как они намного проще в эксплуатации и обслуживании, чем их коллекторные собратья. А ведь в домашних условиях используется именно однофазная сеть, а хороший двигатель нужен не только на производстве. Какие электрические машины можно использовать дома или на даче, и как правильно их запустить в работу от обычных 220 В?

Одна фаза вместо трех

Самый распространенный вариант – трехфазный асинхронный двигатель. В пазах неподвижного статора уложены три обмотки со сдвигом 120 электрических градусов. Для пуска необходимо через них пропустить трехфазный ток, который, проходя по каждой обмотке в разное время, создает вращающий момент, раскручивающий ротор. При подключении однофазной сети такого не происходит. Поэтому здесь необходимы дополнительные элементы, такие как фазосдвигающий конденсатор. Это самый простой способ.

На скорость вращения ротора это не повлияет, а вот мощность такой электрической машины упадет. В зависимости от нагрузки на валу, емкости конденсатора, схемы подключения, потери составляют 30–50 %.

Стоит сразу отметить, что аппараты не всех марок работают по однофазной схеме. Но все-таки большинство позволяет проводить с собой подобные манипуляции. Всегда стоит обращать внимание на прикрепленные таблички. Там есть все характеристики, глядя на которые можно увидеть, какая это модель и где она будет работать.

Из первой картинки (А) можно сделать вывод, что данный двигатель рассчитан на два напряжения – 220 и 380 В. Включение обмоток – треугольник и звезда. От обычной домашней сети его запустить можно (есть соответствующее напряжение), и желательно треугольником.

Вторая (Б) показывает: электрическая машина рассчитана на 380 В, включение звездой. Теоретически, на меньшее напряжение переключиться возможно, но для этого нужно разбирать корпус, искать соединение обмоток и переключать их на треугольник. Можно, конечно, ничего не переключать просто поставив конденсатор. Однако потери мощности будут колоссальными.

Если на табличке написано: Δ/Ỵ 127/220, то к сети 220 В такой аппарат можно включать только звездой, иначе он сгорит!

Подключение фазосдвигающего конденсатора

Оптимальный вариант подключения трехфазной машины в работу от 220 вольт, это треугольником. Так потери составят около 30%. Два конца в борне идут непосредственно к сети, а между третьим концом и любым из этих двух включают конденсатор.

Такой пуск возможен если нет никакой серьезной нагрузки: например, при подключении вентилятора. Если будет нагрузка, то ротор либо не будет крутиться вообще, либо запуск будет происходить очень долго. В этом случае стоит добавить пусковой конденсатор.

При этом будет хорошо использовать выключатель, у которого один контакт замыкался бы и фиксировался, пока его не отключишь, а другой отключался, когда его отпускают. Так можно на непродолжительное время подсоединять в работу пусковой конденсатор. Направление вращения изменяется переключением конденсатора в схеме на другую фазу.

На практике это может выглядеть так:

Схема для пуска в работу трехфазного двигателя к однофазной цепи звездой тоже несложная. Потери будут больше, но иногда другого выхода просто нет.

Расчет конденсатора

Вполне естественный вопрос о том, конденсатор с какими параметрами нужно использовать для запуска и работы такого аппарата. Все зависит от того, звездой или треугольником соединены обмотки на трехфазной машине.

  • Для звезды существует такой расчет: Cр = 2800•I/U.
  • Треугольник:Cр = 4800•I/U.

Cр– емкость рабочего конденсатора в микрофарадах, I – ток в амперах, U – напряжение сети в вольтах.

  • Ток можно посчитать таким образом: I = P/(1.73•U•n•cos ф).

Р – это мощность асинхронного аппарата, написанная на его бирке,n – его КПД. Он указан там же, рядом написан и cos ф.

Есть и упрощенный вариант расчета. Он выглядит таким образом: C = 70•Pн, где Pн – это номинальная мощность, кВт (на бирке). Из этой формулы можно сделать вывод, что на каждые 100 Вт должно быть около 7 мкФ емкости.

При завышенной емкости конденсатора обмотки будут сильно греться, при заниженной ротор будет тяжело раскручиваться. Поэтому идеальным вариантом является, когда после всех расчетов делается своеобразная «подгонка»: замеряется ток при помощи клещей и добавляются или убираются дополнительные конденсаторы.

Если нужен пусковой конденсатор, то необходимо подобрать его так, чтобы общая емкость (Ср+Сп) в 2–3 раза превышала рабочую(Ср).

Постепенный разгон

Как можно осуществить плавный пуск асинхронного двигателя в однофазной сети? Стоит сразу оговориться, что для домашнего использования это обойдется дорого. Сама схема очень сложна и пробовать собрать ее самостоятельно не имеет смысла. Существуют специальные устройства плавного пуска, которые успешно используются для этой цели. Суть их заключается в том, что первые секунды включения напряжение питания подается заниженным, вследствие чего занижен пусковой момент.

Но так как частота вращения роторатаких аппаратов зависит от частоты питающего напряжения, а не от его величины, то такой вариант подходит только тогда, когда нет значительной нагрузки на валу: насосы, вентиляторы. Если есть нагрузка, тогда лучше всего использовать частотный преобразователь. Он также обеспечит плавный запуск, а также много других замечательных возможностей. Правда, стоит он дороже. Из этого следует вывод: такие устройства больше подходят для использования на производстве, пусть даже небольшом. Для дома это дорого.

Как видно, этот частотник можно питать как трехфазным напряжением, так и одной фазой.

Одна фаза

Для того чтобы выполнить подключение однофазного асинхронного двигателя, достаточно двух кнопок: одна с фиксатором, другая без него. Стандартная схема: две обмотки, включенные последовательно (хотя, в зависимости от модели, могут быть варианты). Та, у которой большее сопротивление – пусковая, другая – рабочая.

Каждая модель электрической машины имеет свои характеристики, а значит, и варианты подключения могут различаться. У некоторых для запуска используется два конденсатора, у других – один.

Следовательно, начинать необходимо с выяснения модели и ее технических характеристик.

Как видно, запуск короткозамкнутых электрических машин возможен по-разному. Подключение возможно как в домашних условиях, так и на производстве, что сделало их такими популярными. И, по большому счету, более чем за сто лет не было придумано ничего лучше.

Как правильно подключить трехфазных двигатель к однофазной сети

Бывают ситуации, когда нужно подключить электроприбор не так, как записано в его паспорте. К примеру, часто требуется подключение трехфазного двигателя к однофазной сети, что, хотя и снижает его мощность, иногда бывает вполне оправданным. Существуют основные схемы включения таких электродвигателей, которые широко и успешно применяются на практике. Также есть и некоторые нюансы, помогающие решать неожиданные трудности, связанные с отсутствием тех или иных материалов.

Работа такого двигателя в однофазной сети

Для правильного понимания поставленной задачи нужно четко представлять, по какому принципу работают трехфазные электродвигатели. Имея три обмотки, смещенные на 120°, они находятся в идеальных условиях: магнитное поле равномерно вращается по окружности, создавая движущую силу без каких-либо рывков и пульсаций. После подачи в схему напряжения, появляется пусковой момент, и ротор начинает раскручиваться до рабочих оборотов.

Работа трехфазного двигателя

Трехфазный ток можно представить как три однофазные схемы, также смещенные друг относительно друга на 120°. Понятно, почему двигатель будет работать без рывков: при повороте ротора на каждую треть, он «подхватывается» следующей фазой, которая «провожает» его еще на треть оборота. И как результат получается полный оборот.

Но вот возникла необходимость включения такого аппарата на одной фазе. Если просто взять, и на любые две обмотки подать такое напряжение, то ничего не произойдет. В одной из катушек статора будет пульсирующее магнитное поле, никак не влияющее ни на что больше. Пускового момента нет, крутящего тоже – двигатель будет только нагреваться. Но теперь, зная принцип работы таких машин, несложно понять, что нужно. Необходимо задействовать все три обмотки, при этом должно быть смещение по фазам.

Подключение такого типа двигателя к однофазной сети производится по самой распространенной схеме – с пусковым конденсатором. Такой метод позволяет задействовать все три обмотки, а также создать необходимый сдвиг по фазам.

Обмотки электродвигателя можно включить по двум основным схемам: звезда и треугольник. В зависимости от этого различается и подключение конденсатора.

Можно было бы обойтись и одним конденсатором, но чаще всего электродвигатели имеют какую-то нагрузку, а значит, чтобы их запустить, нужна будет дополнительная емкость. Поэтому в цепь нужно кратковременно включить дополнительный емкостной элемент – пусковой конденсатор.

Расчет конденсаторов

Понятно, что к цепи запуска нельзя подключать первый попавшийся конденсатор. Если емкость будет больше чем нужно, электродвигатель будет греться, если меньше – не будет устойчиво работать. Существуют специальные расчеты для нахождения нужных значений.

Пример расчетов для конденсатора

I – фазный ток статора. Его лучше всего измерить клещами, либо, если нет такой возможности, можно взять значения, указанные на шильде – бирке на станине двигателя.

Емкость пускового конденсатора берется из расчета 2–3 Сраб.

Однако все равно, лучшим вариантом будет дополнительный подбор нужных емкостей экспериментальным путем. В этом поможет таблица:

По напряжению конденсаторы должны быть в 1,5 раза выше напряжения сети. Это обусловлено тем, что 220В – это действующее напряжение, но ведь на конденсатор будет воздействовать полное, амплитудное напряжение. А оно в 2 выше действующего. Это приблизительно 1,4. Несложный математический подсчет помогает увидеть: 220*1,4=308 В. Ну а если учесть, что в розетке редко бывает ровно 220, чаще всего напряжение плавает в одну и другую сторону, то нужно брать большее значение.

Модели конденсаторов

Лучше всего использовать металлобумажные конденсаторы. Если нет подходящих по емкости, их набирают из нескольких элементов. Но что, если нет и металлобумажных? Допустимо ли использование электролитических?

Для рабочих конденсаторов – однозначно нет. Электролитические емкости полярные, то есть, они для постоянного тока, и при подключении важно соблюдать полярность. В сети переменного тока, или при неправильном соединении, они попросту взрываются, забрызгивая бумагой и электролитом все окружающее пространство.

Но есть и свои хитрости. Что делать, если есть только электролиты, а запустить электродвигатель нужно прямо здесь и сейчас? Самая простая схема для превращения полярного элемента в неполярный:

Соединять необходимо отрицательными выводами. При этом стоит помнить, что при таком соединении их суммарная емкость будет в два раза ниже (если значения одинаковые, то можно просто разделить на два).

Но в нашей цепи присутствуют большие токи, поэтому предпочтительнее использовать другое соединение:

Применяется встречно – параллельное соединение, следовательно, нужно правильно посчитать результирующую емкость. Диоды также выбираются по току и напряжению.

Если двигатель будет работать на мощном станке, тогда подойдут металлобумажные элементы. Для пусковой емкости используют электролиты, но здесь важно не передержать кнопку пуска.

Данные двигателя

На что стоит обратить внимание при включении в однофазную сеть 3ех фазных электродвигателей:

  • полезная мощность снижается до 70–80%,
  • при рабочих значениях 380/220,Ỵ/Δ, подключать на одну фазу нужно треугольником. При соединении звездой не будет максимальной мощности,
  • если на шильде указано только одно значение – 380В, звезда, тогда придется двигатель разбирать, чтобы сделать переключение на треугольник, что не совсем удобно. При возможности стоит поискать другой двигатель.

Реверс в однофазной сети

Чтобы сделать реверс такого двигателя, подключенного к однофазной сети, нужно пусковой конденсатор переключить на другую обмотку. Делать это необходимо при снятом напряжении питания, и включать его только после полной остановки ротора. Это самая простая схема реверсирования.

Существуют и другие варианты решения этой проблемы, но они более сложные и дорогостоящие.

Как видно из вышесказанного, трехфазные асинхронники – это довольно универсальные электрические машины. Они хорошо зарекомендовали себя в работе, их можно включать не так, как записано в паспорте, а также в зависимости от варианта исполнения, могут работать в самых разных условиях.

Включение 3-х фазного двигателя в однофазную сеть

Среди разных методов пуска трехфазных электродвигателей в однофазную сеть, более обычный базируется на подключении третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор. Нужная мощность развиваемая движком в данном случае составляет 50…60% от его мощности в трехфазном включении. Не все трехфазные электродвигатели, однако, хорошо работают при подключении к однофазной сети. Среди таких электродвигателей можно выделить, к примеру, с двойной секцией короткозамкнутого ротора серии МА. В связи с этим при выборе трехфазных электродвигателей для работы в однофазной сети следует дать предпочтение движкам серий А, АО, АО2, АПН, УАД и др.

Для обычной работы электродвигателя с конденсаторным запуском нужно, чтоб емкость применяемого конденсатора изменялась зависимо от числа оборотов. На практике это условие выполнить достаточно трудно, потому употребляют двухступенчатое управление движком. При пуске мотора подключают два конденсатора, а после разгона один конденсатор отключают и оставляют только рабочий конденсатор.

1.2.  Расчет характеристик и частей электродвигателя.

Если, к примеру, в паспорте электродвигателя обозначено напряжение его питания 220/380, то движок включают в однофазную сеть по схеме, представленной на рис. 1

Схема включения трехфазного электродвигателя в сеть 220 В

С р – рабочий конденсатор;
С п – пусковой конденсатор;
П1 – пакетный выключатель

После включения пакетного выключателя П1 замыкаются контакты П1.1 и П1.2, после чего нужно сразу надавить кнопку “Разгон”. После набора оборотов кнопка отпускается. Реверсирование электродвигателя осуществляется методом переключения фазы на его обмотке переключателем SA1.

Емкость рабочего конденсатора Ср в случае соединения обмоток мотора в “ треугольник” определяется по формуле:

, где
Ср – емкость рабочего конденсатора в мкФ;
I – потребляемый электродвигателем ток в А;
U -напряжение в сети, В

А в случае соединения обмоток мотора в “звезду” определяется по формуле:

, где
Ср – емкость рабочего конденсатора в мкФ;
I – потребляемый электродвигателем ток в А;
U -напряжение в сети, В

Потребляемый электродвигателем ток в выше приведенных формулах, при известной мощности электродвигателя, можно вычислить из последующего выражения:

, где
Р – мощность мотора в Вт, обозначенная в его паспорте;
h – КПД;
cos j – коэффициент мощности;
U -напряжение в сети, В

Емкость пускового конденсатора Сп выбирают в 2..2,5 раза больше емкости рабочего конденсатора. Эти конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение в 1,5 раза больше напряжения сети. Для сети 220 В лучше использовать конденсаторы типа МБГО, МБПГ, МБГЧ с рабочим напряжением 500 В и выше. При условии краткосрочного включения в качестве пусковых конденсаторов можно использовать и электролитические конденсаторы типа К50-3, ЭГЦ-М, КЭ-2 с рабочим напряжением более 450 В. Для большей надежности электролитические конденсаторы соединяют поочередно, соединяя меж собой их минусовые выводы, и шунтируют диодами (рис. 2)

Схема соединения электролитических конденсаторов для использования их в качестве пусковых конденсаторов.

Общая емкость соединенных конденсаторов составит (С1+С2)/2.

На практике величину емкостей рабочих и пусковых конденсаторов выбирают зависимо от мощности мотора по табл. 1

Таблица 1. Значение емкостей рабочих и пусковых конденсаторов трехфазного электродвигателя зависимо от его мощности при включении в сеть 220 В.

Мощность трехфазного мотора, кВт Малая емкость рабочего конденсатора Ср, мкФ Малая емкость пускового конденсатора Ср, мкФ
0,4
0,6
0,8
1,1
1,5
2,2
40
60
80
100
150
230
80
120
160
200
250
300

Необходимо подчеркнуть, что у электродвигателя с конденсаторным запуском в режиме холостого хода по обмотке, питаемой через конденсатор, протекает ток на 20…30 % превосходящий номинальный. В связи с этим, если движок нередко используется в недогруженном режиме либо вхолостую, то в данном случае емкость конденсатора Ср следует уменьшить. Может случиться, что во время перегрузки электродвигатель тормознул, тогда для его пуска опять подключают пусковой конденсатор, сняв нагрузку полностью либо снизив ее до минимума.

Емкость пускового конденсатора Сп можно уменьшить при пуске электродвигателей на холостом ходу либо с маленькой нагрузкой. Для включения, к примеру, электродвигателя АО2 мощностью 2,2 кВт на 1420 об/мин можно использовать рабочий конденсатор емкостью 230 мкФ, а пусковой – 150 мкФ. В данном случае электродвигатель уверенно запускается при маленький нагрузке на валу.

1.3.  Переносной универсальный блок для запуска трехфазных электродвигателей мощностью около 0,5 кВт от сети 220 В.

Для пуска электродвигателей разных серий, мощностью около 0,5 кВт, от однофазной сети без реверсирования, можно собрать переносной универсальный пусковой блок (рис. 3)

Схема переносного универсального блока для запуска трехфазных электродвигателей мощностью около 0,5 кВт от сети 220 В без реверса.

При нажатии на кнопку SB1 срабатывает магнитный пускатель КМ1 (переключатель SA1 замкнут) и собственной контактной системой КМ 1.1, КМ 1.2 подключает электродвигатель М1  к сети 220 В. Сразу с этим 3-я контактная группа КМ 1.3 замыкает кнопку SB1. После полного разгона мотора переключателем SA1 отключают пусковой конденсатор С1. Остановка мотора осуществляется нажатием на кнопку SB2.

1.3.1.  Детали.

В устройстве используется электродвигатель А471А4 (АО2-21-4) мощностью 0,55 кВт на 1420 об/мин и магнитный пускатель типа ПМЛ, рассчитанный на переменный ток напряжением 220 В. Кнопки SB1 и SB2 – спаренные типа ПКЕ612. В качестве тумблера SA1 используется переключатель Т2-1. В устройстве постоянный резистор R1 – проволочный, типа ПЭ-20, а резистор R2 типа МЛТ-2. Конденсаторы С1 и С2 типа МБГЧ на напряжение 400 В. Конденсатор С2 составлен из параллельно соединенных конденсаторов по 20 мкФ 400 В. Лампа HL1 типа КМ-24 и 100 мА.

Пусковое устройство смонтировано в железном корпусе размером 170х140х50 мм (рис. 4)

1 – корпус
2 – ручка для переноски
3 – сигнальная лампа
4 – переключатель отключения пускового конденсатора
5 – кнопки “Запуск” и “Стоп”
6 – доработанная электровилка
7 – панель с гнездами разъема

На верхней панели корпуса размещены кнопки “Запуск” и “Стоп” – сигнальная лампа и переключатель для отключения пускового конденсатора. На фронтальной панели корпуса устройства находится разъем для подключения электродвигателя.

Для отключения пускового конденсатора можно использовать дополнительное реле К1, тогда надобность в тумблере  SA1 отпадает, а конденсатор будет отключаться автоматом (рис.5)

Схема пускового устройства с автоматическим отключением пускового конденсатора.

При нажатии на кнопку SB1 срабатывает реле К1 и контактной парой К1.1 включает магнитный пускатель КМ1, а К1.2 – пусковой конденсатор Сп. Магнитный пускатель КМ1 само блокируется при помощи собственной контактной пары КМ 1.1, а контакты КМ 1.2 и КМ 1.3 подсоединяют электродвигатель к сети. Кнопку “Запуск” держат нажатой до полного разгона мотора, а после отпускают. Реле К1 обесточивается и отключает пусковой конденсатор, который разряжается через резистор R2. В это время магнитный пускатель КМ 1 остается включенным и обеспечивает питание электродвигателя в рабочем режиме. Для остановки электродвигателя следует нажать кнопку “Стоп”. В улучшенном пусковом устройстве по схеме рис.5, можно использовать реле типа МКУ-48 либо ему схожее.

2. Внедрение электролитических конденсаторов в схемах пуска электродвигателей.

При включении трехфазных асинхронных электродвигателей в однофазную сеть, обычно используют простые бумажные конденсаторы. Но практика показала, что вместо массивных бумажных конденсаторов можно использовать оксидные (электролитические) конденсаторы, которые имеют наименьшие габариты и более доступны в плане покупки. Схема эквивалентной замены обычного бумажного конденсатора дана на рис. 6

Схема задмены бумажного конденсатора (а) электролитическим (б, в).

Положительная полуволна переменного тока проходит через цепочку VD1, С2, а отрицательная VD2, С2. Исходя из этого можно использовать оксидные конденсаторы с допустимым напряжением вдвое наименьшим, чем для обычных конденсаторов той же емкости. К примеру, если в схеме для однофазной сети напряжением 220 В употребляется бумажный конденсатор на напряжение 400 В, то при его подмене, по вышеприведенной схеме, можно использовать электролитический конденсатор на напряжение 200 В. В приведенной схеме емкости обоих конденсаторов схожи и выбираются аналогично методике выбора бумажных конденсаторов для пускового устройства.

2.1. Включение трехфазного мотора в однофазовую сеть с внедрением электролитических конденсаторов.

Схема включения трехфазного мотора в однофазную сеть с внедрением электролитических конденсаторов приведена на рис.7.

Схема включения трехфазного мотора в однофазовую сеть с помощью электролитических конденсаторов.

В приведенной схеме, SA1 – тумблер направления вращения мотора, SB1 – кнопка разгона мотора, электролитические конденсаторы С1 и С3 используются для запуска мотора, С2 и С4 – во время работы.

Подбор электролитических конденсаторов в схеме рис. 7 лучше создавать при помощи токоизмерительных клещей. Определяют токи в точках А, В, С и достигает равенства токов в этих точках методом ступенчатого подбора емкостей конденсаторов. Замеры проводят при нагруженном движке в том режиме, в каком подразумевается его эксплуатация. Диоды VD1 и VD2 для сети 220 В выбираются с оборотным очень допустимым напряжением более 300 В. Наибольший прямой ток диода находится в зависимости от мощности мотора. Для электродвигателей мощностью до 1 кВт подходят диоды Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247 с прямым током 10 А. При большей мощности мотора от 1 кВт до 2 кВт необходимо взять большие диоды с подходящим прямым током, либо поставить несколько меньших диодов параллельно, установив их на радиаторы.

Следует обратить ВНИМАНИЕ на то, что при перегрузке диода может произойти его пробой и через электролитический конденсатор потечет переменный ток, что может привести к его нагреву и взрыву.

3. Включение мощных трехфазных движков в однофазную сеть.

Конденсаторная схема включения трехфазных движков в однофазовую сеть позволяет получить от мотора менее 60% от номинальной мощности, в то время как предел мощности электрифицированного устройства ограничивается 1,2 кВт. Этого очевидно недостаточно для работы электрорубанка либо электрической пилы, которые обязаны иметь мощность 1,5…2 кВт. Неувязка в этом случае может быть решена внедрением электродвигателя большей мощности, к примеру, с мощностью 3…4 кВт. Такового типа движки рассчитаны на напряжение 380 В, их обмотки соединены «звездой» и в клеммной коробке содержится всего 3 вывода. Включение такового мотора в сеть 220 В приводит к понижению номинальной мощности мотора в 3 раза и на 40 % при работе в однофазовой сети. Такое понижение мощности делает движок неприменимым для работы, но может быть применено для раскрутки ротора вхолостую либо с малой нагрузкой. Практика указывает, что большая часть электродвигателей уверенно разгоняется до номинальных оборотов, и в данном случае пусковые токи не превосходят 20 А.

3.1.  Доработка трехфазного мотора.

Более просто можно выполнить перевод мощного трехфазного мотора в рабочий режим, если переработать его на однофазовый режим работы, получая при всем этом 50 % номинальной мощности. Переключение мотора в однофазный режим требует его доработки. Вскрывают клеммную коробку и определяют, с какой стороны крышки корпуса мотора подходят выводы обмоток. Отворачивают болты крепления крышки и вынимают ее из корпуса мотора. Находят место соединения 3-х обмоток в общую точку и подпаивают к общей точке дополнительный проводник с сечением, подходящим сечению провода обмотки. Скрутку с подпаянным проводником изолируют изолентой либо поливинилхлоридной трубкой, а дополнительный вывод протягивают в клеммную коробку. После чего крышку корпуса устанавливают на место.

Схема коммутации электродвигателя в данном случае будет иметь вид, показанный на рис. 8.

Схема коммутации обмоток трехфазного электродвигателя для включения в однофазовую сеть.

Во время разгона мотора используется соединение обмоток «звездой» с подключением фазосдвигающего конденсатора Сп. В рабочем режиме в сеть остается включенной только одна обмотка, и вращение ротора поддерживается пульсирующим магнитным полем. После переключения обмоток конденсатор Сп разряжается через резистор Rр. Работа представленной схемы была опробована с движком типа АИР-100S2Y3 (4 кВт, 2800 об/мин), установленном на самодельном деревообрабатывающем станке и показала свою эффективность.

3.1.1.  Детали.

В схеме коммутации обмоток электродвигателя, в качестве коммутационного устройства SA1 следует использовать пакетный тумблер на рабочий ток более 16 А, к примеру, тумблер типа ПП2-25/Н3 (двухполюсный с нейтралью, на ток 25 А). Тумблер SA2 может быть любого типа, но на ток более 16 А. Если реверс мотора не требуется, то этот тумблер SA2 можно исключить из схемы.

Недостатком предложенной схемы включения мощного трехфазного электродвигателя в однофазную сеть можно считать чувствительность мотора к перегрузкам. Если нагрузка на валу достигнет половины мощности мотора, то может произойти понижение скорости вращения вала прямо до полной его остановки. В данном случае снимается нагрузка с вала мотора. Тумблер переводится поначалу в положение «Разгон», а позже в положение «Работа» и продолжают последующую работу.

Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

При эксплуатации или изготовлении того или иного оборудования нередко возникает необходимость подключения асинхронного трехфазного двигателя к обычной сети 220 В.

Сделать это вполне реально и даже не особо сложно, главное — найти выход из следующих возможных ситуаций, если нет подходящего однофазного мотора, а трехфазный лежит без дела, а также если имеется трехфазное оборудование, но в мастерской лишь однофазная сеть.

Схемы подключения к сети

Для начала имеет смысл вспомнить схему подключения трехфазного двигателя к трехфазной сети.

Схема подключения трехфазного электродвигателя на 220 В по схеме «Звезда» и «Треугольник»

Для простоты восприятия магнитный пускатель и прочие узлы коммутации не изображены. Как видно из схемы, каждая обмотка мотора питается от своей фазы. В однофазной же сети, как следует из ее названия, «фаза» всего одна. Но и ее достаточно для питания трехфазного электромотора. Взглянем на асинхронный двигатель, подключенный на 220 В.

Как подключить трехфазный электродвигатель 380 В на 220 В через конденсатор по схеме «Звезда» и «Треугольник»: схема.

Здесь одна обмотка трехфазного электромотора напрямую включена в сеть, две остальные соединены последовательно, а на точку их соединения подается напряжение через фазосдвигающий конденсатор С1. С2 является пусковым и включается кнопкой В1 с самовозвратом только в момент пуска: как только двигатель запустится, ее нужно отпустить.

Сразу возникает несколько вопросов:

  1. Насколько такая схема эффективна?
  2. Как обеспечить реверс двигателя?
  3. Какие емкости должны иметь конденсаторы?

Реверсирование двигателя

Для того чтобы заставить двигатель вращаться в другую сторону, достаточно «перевернуть» фазу, поступающую на точку соединения обмоток В и С (соединение «Треугольник») или на обмотку В (схема «Звезда»). Схема же, позволяющая изменять направление вращения ротора простым щелчком переключателя SB2, будет выглядеть следующим образом.

Реверсирование трехфазного двигателя на 380 В, работающего в однофазной сети

Здесь следует заметить, что практически любой трехфазный двигатель — реверсный, но выбирать направление вращения мотора нужно перед его пуском.

Реверсировать электродвигатель во время его работы нельзя! Сначала нужно обесточить электродвигатель, дождаться его полной остановки, выбрать нужное направление вращение тумблером SВ1 и лишь затем подать на схему напряжение и кратковременно нажать на кнопку В1.

Емкости фазосдвигающего и пускового конденсаторов

Для подсчета емкости фазосдвигающего конденсатора нужно воспользоваться несложной формулой:

  • С1 = 2800/(I/U) — для включения по схеме «Звезда»;
  • С1 = 4800/(I/U) — для включения по схеме «Треугольник».

Здесь:

  • С1 — емкость фазосдвигающего конденсатора, мкФ;
  • I — номинальный ток одной обмотки двигателя, А;
  • U — напряжение однофазной сети, В.

Но что делать, если номинальный ток обмоток неизвестен? Его можно легко рассчитать, зная мощность мотора, которая обычно нанесена на шильдик устройства. Для расчета воспользуемся формулой:

I = P/1,73*U*n*cosф, где:

  • I — потребляемый ток, А;
  • U — напряжение сети, В;
  • n — КПД;
  • cosф — коэффициент мощности.

Символом * обозначен знак умножения.

Емкость пускового конденсатора С2 выбирается в 1,5−2 раза больше емкости фазосдвигающего.

Рассчитывая фазосдвигающий конденсатор, нужно иметь в виду, что двигатель, работающий не в полную нагрузку, при расчетной емкости конденсатора может греться. В этом случае номинал его нужно уменьшить.

Эффективность работы

К сожалению, трехфазный двигатель при питании одной фазой развить свою номинальную мощность не сможет. Почему? В обычном режиме каждая из обмоток двигателя развивает мощность в 33,3%.

При включении мотора, к примеру, «треугольником» лишь одна обмотка С работает в штатном режиме, а в точке соединения обмоток В и С при правильно подобранном конденсаторе напряжение будет в 2 раза ниже питающего, а значит, мощность этих обмоток упадет в 4 раза — т. е.

всего 8,325% каждая. Произведем несложный подсчет и рассчитаем общую мощность:

Обратите внимание

33,3 + 8,325 + 8,325 = 49.95%.

Итак, даже теоретически трехфазный двигатель, включенный в однофазную сеть, развивает лишь половину своей паспортной мощности, а на практике эта цифра еще меньше.

Способ повысить развиваемую мотором мощность

Оказывается, повысить мощность мотора можно, и притом существенно. Для этого даже не придется усложнять конструкцию, а достаточно лишь подключить трехфазный двигатель по приведенной ниже схеме.

Асинхронный двигатель — подключение на 220 В по улучшенной схеме

Здесь уже обмотки A и B работают в номинальном режиме, и лишь обмотка C отдает четверть мощности:

33,3 + 33,3 + 8,325 = 74.92%.

Совсем неплохо, не правда ли? Единственное условие при таком включении — обмотки A и B должны быть включены противофазно (отмечено точками). Реверсирование же такой схемы производится обычным образом — переключением полярности цепи конденсатор-обмотка C.

И последнее замечание. На месте фазосдвигающего и пускового конденсатора могут работать лишь бумажные неполярные приборы, к примеру, МБГЧ, выдерживающие напряжение в полтора-два раза выше напряжения питающей сети.

Источник: https://ObInstrumentah.info/podklyuchenie-trehfaznogo-dvigatelya-k-odnofaznoj-seti/

Как подключить 3 фазный электродвигатель к сети 220 вольт через конденсатор

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.

Для чего нужен конденсатор

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.

ВАЖНО! Правильно рассчитать и подобрать емкость рабочего конденсатора и его тип.

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.

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.

Важно

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.

ВАЖНО! Конденсаторы следует соединять между собой параллельно.

Желательно выбирать конденсаторы с рабочим напряжением не менее 450 вольт. Самыми распространенными являются так называемые бумажные конденсаторы, с буквой Б в наименовании. В настоящее время выпускаются и специализированные, так называемые моторные конденсаторы, например К78-98.

ВНИМАНИЕ! Желательно выбирать конденсаторы для переменного тока. Использование иных тоже возможно, но связано с усложнением схемы и возможными нежелательными последствиями.

В случае, если запуск двигателя осуществляется под нагрузкой и происходит тяжело, необходим еще и пусковой конденсатор. Он включается параллельно рабочему на непродолжительное время пуска электродвигателя. Его емкость должна быть равной или не более чем в два раза превышать емкость рабочего.

Схема подключения электродвигателя 380 на 220 вольт с конденсатором

Подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть несложно и с этим справится даже электромонтер-любитель. Если возникают затруднения, следует обратиться к друзьям или знакомым. Рядом всегда найдется грамотный электрик.

Обмотки трехфазных двигателей с рабочим напряжением 380 на 220 для работы в сети на триста восемьдесят вольт соединены по схеме звезда. Это значит, что концы обмоток соединены между собой, а начала подсоединяются в сеть.

Для возможности работы электродвигателя в однофазной сети 220 вольт необходимо для начала его обмотки переключить на схему треугольник. Т.е.

Совет

конец первой соединить с началом второй, конец второй с началом третьей и конец третьей с началом первой.

Источник: https://odinelectric.ru/equipment/kak-podklyuchit-3-faznyj-elektrodvigatel-k-seti-220-volt-cherez-kondensator

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Здравствуйте,  дорогие читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Частенько у каждого из нас возникает необходимость в гараже или на даче подключить трехфазный асинхронный двигатель, например, для наждачного или сверлильного станка, бетономешалки и т.п.

А в наличии имеется только источник однофазного напряжения.

Как быть в данной ситуации?

Все просто. Необходимо трехфазный асинхронный двигатель включить как конденсаторный по следующим классическим схемам.

Еще раз напоминаю, что это самые распространенные схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети. Существует еще несколько способов включения, но о них в данной статье мы говорить не будем.

Как видно из схем, это осуществляется с помощью рабочего и пускового конденсаторов. Их еще называют фазосдвигающими.

Кстати, со схемой соединения звездой и треугольником обмоток асинхронного двигателя я Вас знакомил в прошлой статье. 

Выбор емкости конденсаторов

1. Выбор емкости рабочего конденсатора

Величина емкости рабочего конденсатора (Сраб.) рассчитывается по формуле:

Полученное значение емкости рабочего конденсатора получается в (мкФ).

Вышеприведенная формула может показаться Вам сложной, поэтому Вашему вниманию предлагаю более легкий вариант расчета емкости рабочего конденсатора для подключения трехфазного двигателя к однофазной сети. Для этого Вам необходимо лишь знать мощность (кВт) асинхронного двигателя.

Если сказать еще более проще, то на каждые 100 (Вт) мощности трехфазного двигателя необходимо порядка 7 (мкФ) емкости рабочего конденсатора.

При выборе емкости рабочего конденсатора необходимо контролировать ток в фазных обмотках статора в установившемся режиме. Этот ток не должен превышать номинального значения.

2. Выбор емкости пускового конденсатора

Обратите внимание

Если же у Вас пуск электродвигателя происходит при значительной нагрузке на валу, то параллельно рабочему конденсатору необходимо включать пусковой конденсатор. Включается он только на время пуска двигателя (примерно 2-3 секунды) с помощью ключа SA до набора номинальной частоты вращения ротора, а затем отключается.

Что случится, если забыть отключить пусковые конденсаторы?

Если забыть отключить пусковые конденсаторы, то возникнет сильный перекос по токам в фазах и двигатель может перегреться.

Величина емкости пускового конденсатора выбирается в 2,5-3 раза больше емкости рабочего конденсатора.

В таком случае пусковой момент двигателя становится номинальным и двигатель запустится без проблем.

Необходимая емкость набирается с помощью параллельного и последовательного соединения конденсаторов. Об этом я напишу отдельную статью в разделе «Электротехника«. Следите за обновлениями на сайте. Подписывайтесь на новые статьи.

Трехфазные двигатели мощностью до 1 (кВт) можно включать в однофазную сеть только с рабочим конденсатором. Пусковой конденсатор можно не применять.

Выбор типа конденсаторов

Как выбрать емкость рабочих и пусковых конденсаторов Вы уже знаете. Теперь необходимо разобраться, какой тип конденсаторов можно применять в представленных схемах.

Желательно использовать один и тот же тип конденсаторов, как для рабочих, так и для пусковых конденсаторов.

Чаще всего, для подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть, применяют бумажные конденсаторы в металлическом герметичном корпусе типа МПГО, МБГП, КБП или МБГО.

Кое-что я нашел у себя в запасе.

Практически все они имеют прямоугольную форму.

На самом корпусе можно увидеть их параметры:

  • емкость (мкФ)
  • рабочее напряжение (В)

Но у бумажных конденсаторов есть один недостаток — они выпускаются слишком громоздкие и при этом имеют небольшую емкость. Поэтому при включении трехфазного двигателя небольшой мощности в однофазную сеть, батарея набранных конденсаторов получается «солидная».

Также вместо бумажных конденсаторов  можно применять и электролитические, но схема их подключения совершенно другая и содержит в себе дополнительные элементы в виде диодов и резисторов.

Применять Вам электролитические конденсаторы я Вам настоятельно не рекомендую!!!

У них есть недостаток в виде того, что при пробое диода через конденсатор пойдет переменный ток, что вызовет его нагрев и взрыв (выход его из строя).

Важно

Тем более, что в современной электронике вышли в свет новые металлизированные полипропиленовые конденсаторы переменного тока типа СВВ.

Вот например, СВВ60 в круглом корпусе.

Или СВВ61 в прямоугольном корпусе.

В основном, они выпускаются на напряжение 400-450 (В). Вот на них то и стоит обратить внимание — очень хорошо себя зарекомендовали. Нареканий к ним нет. Кстати, такой же конденсатор у меня стоит на сверлильном станке в мастерской.

Выбор напряжения конденсаторов

Также при выборе конденсаторов для трехфазного двигателя в однофазной сети важно правильно учитывать их рабочее напряжение.

Если выбрать конденсатор с большим запасом по напряжению, то это будет не целесообразно и приведет к дополнительным затратам и увеличению габаритных размеров нашей установки.

Если же выбрать конденсатор с рабочим напряжением меньше, чем напряжение сети, то это приведет к преждевременному выходу из строя конденсаторов (даже возможен взрыв).

Принято выбирать рабочее напряжение конденсаторов  для схем, указанных в данной статье, равное 1,15 напряжению сети, а еще лучше не менее 300 (В).

Вроде бы все ясно и понятно. Но не стоит забывать, что при использовании бумажных конденсаторов в сети переменного напряжения следует разделить их рабочее напряжение примерно в 1,5-2 раза.

Например, если на бумажном конденсаторе указано напряжение 180 (В), то его рабочее напряжение при переменном токе следует принять 90-120 (В).

Пример подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Чтобы закрепить теорию на практике, рассмотрим пример выбора конденсаторов для подключения трехфазного двигателя АОЛ 22-4 мощностью 400 (Вт) в однофазную сеть. Кстати я уже описывал устройство этого двигателя в предыдущих статьях. Прочитать про него можете здесь.

Цель нашего эксперимента — запустить этот двигатель от однофазной сети 220 (В).

Данные двигателя АОЛ 22-4:

Т.к. мощность этого двигателя небольшая (до 1 кВт), то для его запуска в однофазной сети достаточно будет применить только рабочий конденсатор.

Определим емкость рабочего конденсатора:

Исходя из формул, принимаем среднее значение емкости рабочего конденсатора равной 25 (мкФ).

Совет

Для эксперимента я буду использовать емкость 10 (мкФ). Заодно и посмотрим, можно ли использовать емкость чуть ниже расчетной.

Далее идем в кладовку и ищем подходящие конденсаторы. Нашлись конденсаторы типа МБГО.

Теперь нам необходимо, применив навыки электротехники , собрать из этих конденсаторов необходимую нам емкость.

Емкость одного конденсатора составляет 10 (мкФ).

При параллельном соединении 2 конденсаторов мы получим емкость, равную 20 (мкФ). Но рабочее напряжение у них составляет всего 160 (В). Поэтому для увеличения рабочего напряжения до 320 (В), эти 2 конденсатора соединим последовательно с 2 такими же конденсаторами, соединенных параллельно. Общая их емкость получится 10 (мкФ). Вот как это получилось.

Подключаем полученную батарею рабочих конденсаторов согласно схемы, представленной в начале данной статьи и пробуем запустить трехфазный двигатель в однофазной сети.

Дальнейшие итоги нашего эксперимента смотрите на видео.

Эксперимент завершился УДАЧНО!!!

И вообще мне показалось, что запуск двигателя от однофазной сети с помощью конденсаторов произошел легче и быстрее, чем от трехфазной сети…Выслушаю и Ваше мнение по этому поводу!!!

При включении трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть его полезная мощность не превысит 70-80% номинальной мощности, а частота вращения ротора  практически равна номинальной.

Примечание 1: если у Вас двигатель 380/220 (В), то подключать его в сеть 220 (В) необходимо только треугольником.

Примечание 2: если на бирке указана только схема звезды с напряжением 380 (В), то подключить такой двигатель в однофазную сеть 220 (В) получится только при одном условии. Нужно «распотрошить» общую точку звезды и вывести в клеммник 6 концов. Общая точка чаще всего находится в лобовой части двигателя.

Я думаю Вам будет интересно продолжение этой статьи о том, как осуществить реверс трехфазного двигателя, подключенного к однофазной сети.

Обратите внимание

P.S. Задавайте вопросы по данной теме в комментариях, я с удовольствием отвечу Вам. А также подписывайтесь на новые статьи. Дальше будет интереснее.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Источник: http://zametkielectrika.ru/podklyuchenie-trexfaznogo-dvigatelya-k-odnofaznoj-seti/

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети без потери мощности

Как известно, при включении трёхфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть, по распространенным конденсаторным схемам: «треугольник», или «звезда», мощность двигателя используется только наполовину (в зависимости от применяемого двигателя).

Кроме того, затруднён запуск двигателя под нагрузкой.

В предлагаемой статье описан метод подключения двигателя без потери мощности.

В различных любительских электромеханических станках и приспособлениях чаще всего используются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

К сожалению, трехфазная сеть в быту — явление крайне редкое, поэтому для их питания от обычной электрической сети любители применяют фазосдвигающий конденсатор, что не позволяет в полном объеме реализовать мощность и пусковые характеристики двигателя.

Существующие же тринисторные «фазосдвигающие» устройства еще в большей степени снижают мощность на валу двигателей.

Вариант схемы устройства запуска трехфазного электродвигателя без потери мощности приведен на рис. 1.

Обмотки двигателя 220/380 В соединены треугольником, а конденсатор С1 включен, как обычно, параллельно одной из них. Конденсатору «помогает» дроссель L1, включенный параллельно другой обмотке. При определенном соотношении емкости конденсатора С1, индуктивности дросселя L1 и мощности нагрузки можно получить сдвиг фаз между напряжениями на трех ветвях нагрузки, равный точно 120°.

На рис. 2 приведена векторная диаграмма напряжений для устройства, представленного на рис. 1, при чисто активной нагрузке R в каждой ветви. Линейный ток Iл в векторном виде равен разности токов Iз и Ia, а по абсолютному значению соответствует величине Iф√3, где Iф=I1=I2=I3=Uл/R — фазный ток нагрузки, Uл=U1=U2=U3=220 В — линейное напряжение сети.

Важно

К конденсатору С1 приложено напряжение Uc1=U2, ток через него равен Ic1 и по фазе опережает напряжение на 90°.

Аналогично к дросселю L1 приложено напряжение UL1=U3, ток через него IL1 отстает от напряжения на 90°.

При равенстве абсолютных величин токов Ic1 и IL1 их векторная разность при правильном выборе емкости и индуктивности может быть равной Iл.

Сдвиг фаз между токами Ic1 и IL1 составляет 60°, поэтому треугольник из векторов Iл, Iс1 и IL1 — равносторонний, а их абсолютная величина составляет Iс1=IL1=Iл=Iф√3. В свою очередь, фазный ток нагрузки Iф=Р/ЗUL, где Р — суммарная мощность нагрузки.

Иными словами, если емкость конденсатора С1 и индуктивность дросселя L1 выбрать такими, чтобы при поступлении на них напряжения 220 В ток через них был бы равен Ic1=IL1=P/(√3⋅Uл)=P/380, показанная на рис. 1 цепь L1C1 обеспечит на нагрузке трехфазное напряжение с точным соблюдением сдвига фаз.

Таблица 1

P, Вт IC1=IL1, A C1, мкФ L1, Гн
100 0.26 3.8 2.66
200 0.53 7.6 1.33
300 0.79 11.4 0.89
400 1.05 15.2 0.67
500 1.32 19.0 0.53
600 1.58 22.9 0.44
700 1.84 26.7 0.38
800 2.11 30.5 0.33
900 2.37 34.3 0.30
1000 2.63 38.1 0.27
1100 2.89 41.9 0.24
1200 3.16 45.7 0.22
1300 3.42 49.5 0.20
1400 3.68 53.3 0.19
1500 3.95 57.1 0.18

В табл. 1 приведены значения тока Ic1=IL1.

емкости конденсатора С1 и индуктивности дросселя L1 для различных величин полной мощности чисто активной нагрузки.

Реальная нагрузка в виде электродвигателя имеет значительную индуктивную составляющую. В результате линейный ток отстает по фазе от тока активной нагрузки на некоторый угол ф порядка 20…40°.

На шильдиках электродвигателей обычно указывают не угол, а его косинус — широко известный cosφ, равный отношению активной составляющей линейного тока к его полному значению.

Совет

Индуктивную составляющую тока, протекающего через нагрузку устройства, показанного на рис. 1, можно представить в виде токов, проходящих через некоторые катушки индуктивности Lн, подключенные параллельно активным сопротивлениям нагрузки (рис. 3,а), или, что эквивалентно, параллельно С1, L1 и сетевым проводам.

Из рис. 3,б видно, что поскольку ток через индуктивность противофазен току через емкость, катушки индуктивности LH уменьшают ток через емкостную ветвь фазосдвигающей цепи и увеличивают через индуктивную. Поэтому для сохранения фазы напряжения на выходе фазосдвигающей цепи ток через конденсатор С1 необходимо увеличить и через катушку уменьшить

Векторная диаграмма для нагрузки с индуктивной составляющей усложняется. Ее фрагмент, позволяющий произвести необходимые расчеты, приведен на рис. 4.

Полный линейный ток Iл разложен здесь на две составляющие: активную Iлcosφ и реактивную Iлsinφ.

В результате решения системы уравнений для определения необходимых значений токов через конденсатор С1 и катушку L1:

IC1sin30° + IL1sin30° = Iлcosφ, IC1cos30° — IL1cos30° = Iлsinφ,

получаем следующие значения этих токов:

IC1 = 2/√3⋅Iлsin(φ+60°), IL1 = 2/√3⋅Iлcos(φ+30°).

При чисто активной нагрузке (φ=0) формулы дают ранее полученный результат Ic1=IL1=Iл.

На рис. 5 приведены зависимости отношений токов Ic1 и IL1 к Iл от cosφ, рассчитанные по этим формулам Для (cosφ = √3/2 = 0,87) ток конденсатора С1 максимален и равен 2/√3Iл = 1.15Iл, а ток дросселя L1 вдвое меньше.

Этими же соотношениями с хорошей степенью точности можно пользоваться для типовых значений cosφ, равных 0,85…0,9.

Таблица 2

P, Вт IC1, A IL1, A C1, мкФ L1, Гн
100 0.35 0.18 5.1 3.99
200 0.70 0.35 10.2 2.00
300 1.05 0.53 15.2 1.33
400 1.40 0.70 20.3 1.00
500 1.75 0.88 25.4 0.80
600 2.11 1.05 30.5 0.67
700 2.46 1.23 35.6 0.57
800 2.81 1.40 40.6 0.50
900 3.16 1.58 45.7 0.44
1000 3.51 1.75 50.8 0.40
1100 3.86 1.93 55.9 0.36
1200 4.21 2.11 61.0 0.33
1300 4.56 2.28 66.0 0.31
1400 4.91 2.46 71.1 0.29
1500 5.26 2.63 76.2 0.27

В табл.

2 приведены значения токов IC1, IL1, протекающих через конденсатор С1 и дроссель L1 при различных величинах полной мощности нагрузки, имеющей указанное выше значение cosφ = √3/2.

Для такой фазосдвигающей цепи используют конденсаторы МБГО, МБГП, МБГТ, К42-4 на рабочее напряжение не менее 600 В или МБГЧ, К42-19 на напряжение не менее 250 В.

Дроссель проще всего изготовить из трансформатора питания стержневой конструкции от старого лампового телевизора. Ток холостого хода первичной обмотки такого трансформатора при напряжении 220 В обычно не превышает 100 мА и имеет нелинейную зависимость от приложенного напряжения.

Обратите внимание

Если же в магнитопровод ввести зазор порядка 0,2…1 мм, ток существенно возрастет, а зависимость его от напряжения станет линейной.

Сетевые обмотки трансформаторов ТС могут быть соединены так, что номинальное напряжение на них составит 220 В (перемычка между выводами 2 и 2′), 237 В (перемычка между выводами 2 и 3′) или 254 В (перемычка между выводами 3 и 3′). Сетевое напряжение чаще всего подают на выводы 1 и 1′. В зависимости от вида соединения меняются индуктивность и ток обмотки.

В табл. 3 приведены значения тока в первичной обмотке трансформатора ТС-200-2 при подаче на нее напряжения 220 В при различных зазорах в магнитопроводе и разном включении секций обмоток.

Сопоставление данных табл. 3 и 2 позволяет сделать вывод, что указанный трансформатор можно установить в фазосдвигающую цепь двигателя с мощностью примерно от 300 до 800 Вт и, подбирая зазор и схему включения обмоток, получить необходимую величину тока.

Индуктивность изменяется также в зависимости от синфазного или противофазного соединения сетевой и низковольтных (например, накальных) обмоток трансформатора.

Максимальный ток может несколько превышать номинальный ток в рабочем режиме. В этом случае для облегчения теплового режима целесообразно снять с трансформатора все вторичные обмотки, часть низковольтных обмоток можно использовать для питания цепей автоматики устройства, в котором работает электродвигатель.

Таблица 3

Зазор в магнитопроводе, мм Ток в сетевой обмотке, A, при соединении выводов на напряжение, В 220 237 254
0.2 0.63 0.54 0.46
0.5 1.26 1.06 0.93
1 2.05 1.75

В табл. 4 приведены номинальные величины токов первичных обмоток трансформаторов различных телевизоров и ориентировочные значения мощности двигателя, с которыми их целесообразно использовать фазосдвигающую LC-цепь следует рассчитывать для максимально возможной нагрузки электродвигателя.

Таблица 4

Трансформатор Номинальный ток, A Мощность двигателя, Вт
ТС-360М 1.8 600…1500
ТС-330К-1 1.6 500…1350
СТ-320 1.6 500…1350
СТ-310 1.5 470…1250
ТСА-270-1, ТСА-270-2,ТСА-270-3 1.25 400…1250
ТС-250, ТС-250-1, ТС-250-2, ТС-250-2М,ТС-250-2П 1.1 350…900
ТС-200К 1 330…850
ТС-200-2 0.95 300…800
ТС-180, ТС-180-2, ТС-180-4,ТС-180-2В 0.87 275…700

При меньшей нагрузке необходимый сдвиг фаз уже не будет выдерживаться, но пусковые характеристики по сравнению с использованием одного конденсатора улучшатся.

Экспериментальная проверка проводилась как с чисто активной нагрузкой, так и с электродвигателем.

Функции активной нагрузки выполняли по две параллельно соединенных лампы накаливания мощностью 60 и 75 Вт, включенные в каждую нагрузочную цепь устройства (см рис.

Важно

1), что соответствовало общей мощности 400 Вт В соответствии с табл.

1 емкость конденсатора С1 составляла 15 мкф Зазор в магнитопроводе трансформатора ТС-200-2 (0,5 мм) и схема соединения обмоток (на 237 В) были выбраны из соображений обеспечения необходимого тока 1,05 А.

Измеренные на нагрузочных цепях напряжения U1, U2, U3 отличались друг от друга на 2…3 В, что подтверждало высокую симметрию трехфазного напряжения.

Эксперименты проводились также с трехфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором АОЛ22-43Ф мощностью 400 Вт. Он работал с конденсатором С1 емкостью 20 мкф (кстати, такой же, как и при работе двигателя только с одним фазосдвигающим конденсатором) и с трансформатором, зазор и соединение обмоток которого выбраны из условия получения тока 0,7 А.

В результате удалось быстро запустить двигатель без пускового конденсатора и заметно увеличить крутящий момент, ощущаемый при торможении шкива на валу двигателя.

К сожалению, провести более объективную проверку затруднительно, поскольку в любительских условиях практически невозможно обеспечить нормированную механическую нагрузку на двигатель.

Следует помнить, что фазосдвигающая цепь — это последовательный колебательный контур, настроенный на частоту 50 Гц (для варианта чисто активной нагрузки), и без нагрузки подключать к сети эту цепь нельзя.

Источник: http://electro-shema.ru/energetika/podklyuchenie-trexfaznogo-dvigatelya-k-odnofaznoj-seti-bez-poteri-moshhnosti.html

Как подключить 3ех фазного двигатель к однофазной сети

Бывают ситуации, когда нужно подключить электроприбор не так, как записано в его паспорте.

К примеру, часто требуется подключение трехфазного двигателя к однофазной сети, что, хотя и снижает его мощность, иногда бывает вполне оправданным.

Существуют основные схемы включения таких электродвигателей, которые широко и успешно применяются на практике. Также есть и некоторые нюансы, помогающие решать неожиданные трудности, связанные с отсутствием тех или иных материалов.

ОГЛАВЛЕНИЕ

  • Работа такого двигателя в однофазной сети
  • Расчет конденсаторов
  • Модели конденсаторов
  • Данные двигателя

Работа такого двигателя в однофазной сети

Для правильного понимания поставленной задачи нужно четко представлять, по какому принципу работают трехфазные электродвигатели.

Имея три обмотки, смещенные на 120°, они находятся в идеальных условиях: магнитное поле равномерно вращается по окружности, создавая движущую силу без каких-либо рывков и пульсаций.

После подачи в схему напряжения, появляется пусковой момент, и ротор начинает раскручиваться до рабочих оборотов.

Работа трехфазного двигателя

Трехфазный ток можно представить как три однофазные схемы, также смещенные друг относительно друга на 120°. Понятно, почему двигатель будет работать без рывков: при повороте ротора на каждую треть, он «подхватывается» следующей фазой, которая «провожает» его еще на треть оборота. И как результат получается полный оборот.

Но вот возникла необходимость включения такого аппарата на одной фазе. Если просто взять, и на любые две обмотки подать такое напряжение, то ничего не произойдет.

В одной из катушек статора будет пульсирующее магнитное поле, никак не влияющее ни на что больше. Пускового момента нет, крутящего тоже – двигатель будет только нагреваться. Но теперь, зная принцип работы таких машин, несложно понять, что нужно.

Необходимо задействовать все три обмотки, при этом должно быть смещение по фазам.

Совет

Подключение такого типа двигателя к однофазной сети производится по самой распространенной схеме – с пусковым конденсатором. Такой метод позволяет задействовать все три обмотки, а также создать необходимый сдвиг по фазам.

Обмотки электродвигателя можно включить по двум основным схемам: звезда и треугольник. В зависимости от этого различается и подключение конденсатора.

Можно было бы обойтись и одним конденсатором, но чаще всего электродвигатели имеют какую-то нагрузку, а значит, чтобы их запустить, нужна будет дополнительная емкость. Поэтому в цепь нужно кратковременно включить дополнительный емкостной элемент – пусковой конденсатор.

Расчет конденсаторов

Понятно, что к цепи запуска нельзя подключать первый попавшийся конденсатор. Если емкость будет больше чем нужно, электродвигатель будет греться, если меньше – не будет устойчиво работать. Существуют специальные расчеты для нахождения нужных значений.

Пример расчетов для конденсатора

I – фазный ток статора. Его лучше всего измерить клещами, либо, если нет такой возможности, можно взять значения, указанные на шильде – бирке на станине двигателя.

Емкость пускового конденсатора берется из расчета 2–3 Сраб.

Источник: http://ElectricVDele.ru/elektrooborudovanie/elektrodvigateli/podklyuchenie-trehfaznogo-dvigatelya-k-odnofaznoj-seti.html

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети: схемы соединения обмоток и конденсаторы, емкость, реверс

Подключение трёхфазного двигателя к однофазной цепи может потребоваться просто потому, что другого нет под рукой, или нужно сэкономить, или просто захотелось смастерить что-то своими руками из старых запасов.

Тем более асинхронники (это практически все 3-фазные электромоторы, могущие встретиться на жизненном пути Самоделкина) имеют одно очень важное конструкционное преимущество: у них нет электрических щёток — лишней расходной детали.

380в — это напряжение между фазами в трёхфазной цепи (линейное), а 220в — напряжение между фазой и нулём (фазное) в той же самой цепи.

В обычной однофазной цепи: дома, на даче или в гараже есть только два провода — ноль и фаза; сейчас в новых постройках появился защитный ноль (заземление) — провод жёлто-зелёного цвета, он подходит к «рогам» розетки, его в расчёт не принимаем, о заземлении разговор совсем другой.

Возникает вопрос о том, где взять недостающие фазы.

Применение фазорасщепителя или инвертора (устройство, преобразующее однофазный электрический ток в трёхфазный) рассматривать не будем, не стоит принимать во внимание и индукционный с помощью катушек индуктивности способ сдвига фаз. Пойдём другим путём, ёмкостным — подключение электродвигателя 380 В на 220 В через конденсатор. Этот метод является самым простым и оптимальным, легким в реализации.

То, что имеется сам трёхфазный электродвигатель, ясно по умолчанию, нужно только определить схему подключения его обмоток и как подключить двигатель 380 на 220.

Для этого надо вскрыть клеммную коробку электродвигателя и если в ней только три клеммы, стало быть, обмотки статора соединены звездой и для переделки на треугольник, а когда на шильдике движка указано рабочее напряжение 380 В, то это нужно, придётся открывать заднюю крышку мотора, искать выводы обмоток, переключать их. Тут рекомендуется позвать опытного электрика.

В коробке шесть клемм, расположенных двумя рядами — по три штуки в каждом. Рассмотрим возможные варианты

  1. Три клеммы ОДНОГО ряда соединены между собой — звезда.
  2. МЕЖДУРЯДНОЕ соединение клемм попарно — треугольник.

Какую схему соединения обмоток выбрать

Читаем информацию о рабочем напряжении на табличке:

  • 380В — только треугольник.
  • 380В/220В — треугольник или звезда.
  • 220/127 — только звезда. Очень редкий вариант.

Нужно иметь в виду, что при соединении треугольником на обмотку попадает напряжение в 1,7 раза больше, чем при соединении звездой, а значит и реализуемая мощность будет выше, но звезда обеспечивает плавный пуск.

Подбираем конденсатор

В цепи переменного тока — а это как раз наш случай — не стоит пользоваться полярными, имеющими плюсовой и минусовой контакты (анод и катод) конденсаторами.

Но при необходимости эту проблему обойти можно путём использования диодного моста или двух полярных конденсаторов, объединённых в один соединением одноимённых контактов, но тут опять лучше позвать опытного электрика.

Существует формула потребной ёмкости рабочего конденсатора, но рассчитав по ней, равно потребуется проверять работу устройства на практике. Если есть какие-то конденсаторы лучше сразу перейти к методу вдумчивого подбора, но именно вдумчивого, а не совсем бездумного. Конденсаторы должны быть неполярными, обладать одинаковым рабочим напряжением никак не менее 300 В, но лучше 400 В и выше.

  • Рабочее напряжение конденсаторов должно быть ОДИНАКОВЫМ, иначе тот, где оно меньше, выйдет из строя.

Начните со значения 30 микрофарад (μF) на 1 киловатт паспортной мощности мотора при соединении обмоток статора звездой, при треугольнике можно пробовать с 50−70 μF.

Электродвигатель на холостом ходу (без нагрузки) должен запуститься и набрать обороты не особо нагреваясь, продолжительная работа на холостом ходу нежелательна, двигатель может сгореть.

Если холостой запуск происходит нормально, без перегрева и запаха гари, то рабочий конденсатор подобран, на нём и будет работать, подключайте нагрузку и продолжайте испытания уже в рабочем состоянии.

Обратите внимание

А если подключение электродвигателя 380 В на 220 В через конденсатор происходит сразу под серьёзной нагрузкой? Тут потребуется стартовый конденсатор, его ёмкость нужно начинать подбирать со значений в полтора раза больше, чем рабочий.

Пример: рабочий 60 μF, тогда стартовый первоначально ставим на 90 μFи, если нормального запуска нет, то добавляем ёмкость пусковой цепи конденсаторов (примерная ёмкость пусковой цепи составляет до трёх рабочей, в нашем примере до 180 μF). После выхода на рабочие обороты пусковые конденсаторы выключаются, остаётся только рабочий.

Цепи рабочего и пускового конденсаторов параллельны, в каждую можно поставить отдельный выключатель.

В бытовой сети не нужно использовать устройства мощностью более 3 квт — сработает защита или сгорит проводка.

Подсчет итоговой ёмкости

При параллельном соединении конденсаторов их ёмкости складываются, а вот при последовательном — наоборот, суммарная ёмкость будет меньше, тут равна сумма обратных значений.

Когда два одинаковых конденсатора соединяются параллельно суммарная ёмкость удваивается, а если последовательно, то уменьшается в два раза. То есть сумма ёмкости двух конденсаторов по 100 микрофарад может быть и 200 μF, и 50 μF.

Всё зависит от типа их соединения между собой.

Другой пример: суммарная ёмкость конденсаторов 60 μF и 90 μF при параллельном соединении будет 150 μF, при последовательном — 36 μF. Это можно творчески использовать при подборе из того, что есть, или при покупке подешевле.

Реверс

Для изменения направления вращения ротора нужно переключить ёмкостную цепь на другой провод или клемму коробки электродвигателя. На одну клемму подаётся фаза, на другую ноль, включение конденсаторной группы производим к третьей. Теперь при подключении второго провода конденсатора к фазе мотор крутится в одну сторону, к нулю — в другую.

Этого достаточно, чтобы разобраться в том как подключить трёхфазный двигатель на 220, но если всё получилось и вроде работает правильно крутит, не греется, не горит окончательно убедиться в правильности собранной схемы поможет нехитрая и в этом случае необязательная проверка. Во время работы с постоянной, одинаковой нагрузкой с помощью токоизмерительных клещей померьте токи в фазном, нулевом и конденсаторном проводах. В идеале они должны быть равны между собою, если и есть небольшие различия (процентов 30), то это не идеал, но всё-таки хорошо.

А исправляется различие токов просто — путём изменения ёмкости рабочего конденсатора. Нужно не делать резких движений и не сжечь обмотку, установив слишком большую ёмкость рабочего конденсатора.

Источник: https://tokar.guru/stanki-i-oborudovanie/dvigateli/shema-podklyucheniya-trehfaznogo-dvigatelya-k-odnofaznoy-seti.html

Подключение трехфазного двигателя к сети

За счет простой конструкции и легкости обслуживания асинхронные электрические двигатели находят широкое применение практически в любой сфере от промышленных предприятий до бытовой техники. Из-за особенности рабочего принципа они по-разному подключаются к трехфазным и однофазным электросетям.

Содержание:

Принцип работы

Асинхронный трехфазный электродвигатель представляет собой конструкцию из двух основных компонентов: статора – большого неподвижного элемента, служащего одновременно и корпусом двигателя, и ротора – подвижной детали, передающей механическую энергию на вал. Читайте более подробно о принципе работы асинхронного двигателя в отдельной статье. Очень рекомендуем сделать это, т.к. информация там может быть полезна в работе!

Коротко, статор представляет собой корпус, внутри которого находится сердечник или магнитопровод.

Внешне он похож на беличье колесо и собирается из электротехнической стали, изолированный с помощью нанесения специального лака.

Такая конструкция снижает количество вихревых токов, появляющихся при воздействии с круговым магнитным полем двигателя. В пазах сердечника располагаются три обмотки, на которые подается питание.

Ротор представляет собой шихтованный сердечник и вал. Стальные листы, используемые в роторном сердечнике, не обрабатываются лаком-изолятором. Обмотка ротора – короткозамкнутая.

https://www.youtube.com/watch?v=ukl8nctMpTI

Рассмотрим принцип действия этой конструкции. После подачи энергии на асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором на фиксированных обмотках статора создается магнитное поле.

При подключении к сети с синусоидальным переменным током, характер поля будет изменяться с изменением показателей сети.

Поскольку обмотки статора смещены относительно друг друга не только в пространстве, но и во времени, возникают три магнитных потока со смещением, в результате взаимодействия которых возникает вращающееся результирующее поле, проводящее ротор в движение.

Важно

Несмотря на то, что фактически ротор неподвижен, вращение магнитных полей на обмотках статора создает относительно вращение, что и приводит его в движение.

Результирующее поле, «собранное» потоками обмоток, в процессе вращения наводит электродвижущую силу в проводники ротора.

Согласно правилу Ленца, основное поле буквально пытается догнать поток на обмотках с целью сокращения относительной скорости.

Асинхронные двигателя относятся к электрическим машинам и, следовательно, могут использоваться не только в качестве моторов, но и как генераторы. Для этого необходимо, чтобы вращение ротора осуществлялось через некий внешний источник энергии, например, через другой двигатель или воздушную турбину.

При наблюдении остаточного магнетизма на роторе, то в обмотках статора также будет генерироваться переменный поток, что приведет к получению напряжения на них за счет принципа индукции.

Такие генераторы называют индукционными, они находят в бытовой и хозяйственной сфере для обеспечения бесперебойной работы непостоянных сетей переменного тока.

Подключение к однофазной сети через конденсатор

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети невозможно в чистом виде, без изменения схемы питания. Дело в том, что для создания вращающегося магнитного потока необходимо наличие как минимум двух обмоток со сдвигом по фазе, за счет которого и создает относительное движение статора.

Если мотор подключить к бытовой однофазной сети напрямую, подав питание на одну из обмоток статора, он не будет работать. Это связано с тем, что одна работающая фаза создает пульсирующее поле, которое может обеспечивать движение вращающегося ротора, но не способно запустить его.

Для решения этой проблемы в двигателе размещается дополнительная обмотка под углом в 90˚ относительно основной, в цепь которой последовательно включен фазосмещающий элемент.

В этом качестве могут выступать резисторы, индукционные катушки и другие устройства, однако лучшую эффективность показало применение конденсаторов.

Совет

Дополнительная обмотка, создаваемая с помощью конденсаторов, чаще всего выступает в роли пускателя двигателя, поэтому её называют пусковой. По достижении определенной температуры и скорости вращения вала срабатывает переключатель, размыкающий цепь. После этого работа двигателя обеспечивает взаимодействием между ротором и пульсирующим полем рабочей обмотки, как уже было описано выше.

Для обеспечения максимальной эффективности работы необходимо использование конденсаторов, чья ёмкость подходит под сетевые показатели. Кроме того, нередко в таких двигателях используется магнитный пускатель или реле тока для автоматического управления рабочим процессом. В видео ниже, будет и про магнитный пускатель.

Функциональные особенности подключения асинхронного двигателя с одним конденсатором отличаются хорошими пусковыми характеристиками, но сравнительно небольшой мощностью.

Поскольку частота бытовой сети с напряжением 220 В составляет 50 Гц, такие моторы не могут вращаться со скоростью более 3000 об/мин.

Это сокращает сферу их использования до бытовых приборов: пылесосов, холодильников, триммеров, блендеров и т.д.

Очень настоятельно рекомендуем посмотреть два видео ролика в этом разделе (одно сверху, другое снизу), т.к. наглядное пособие, может быть крайне полезным.

Подключение без конденсатора

Для подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть без использования конденсаторов существуют две популярные схемы. Для обеспечения работы двигателя берутся синисторы с разнополярными импульсами управления и симметричный динистор.

Первая схема предназначена для электродвигателей с величиной номинального вращения от 1500 об/мин. В качестве фазосмещающего элемента выступает специальная цепочка. Схема соединения обмоток статора – треугольник.

Необходимо создать сдвинутое напряжение на конденсаторе путем изменения сопротивления. После того, как напряжение конденсатора достигнет нужного уровня, динистор переключится и включит заряженный конденсатор в схему запуска.

Обратите внимание

Вторая схема подходит для электродвигателей с большим пусковым сопротивлением или номинальной скоростью вращения от 3000 об/мин.

Очевидно, в данной ситуации необходимо создать сильный пусковой момент. Именно по этой причине в машинах этого типа для подключения статорных обмоток используется треугольник.

Вместо фазосдвигающих конденсаторов в этой схеме применяются электронные ключи. Первый из них последовательно включается в цепь рабочей фазы, а второй – параллельно. В результате этой хитрости создается опережающий сдвиг тока.

Однако данный способ эффективен только для двигателей 120˚ электрическим смещением.

Трехфазный электромотор можно подключить с помощью тиристорного ключа. Это, пожалуй, самый простой и эффективный способ подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть без конденсаторов.

Принцип его действия таков: ключ остается закрытым во время максимального сопротивления. Благодаря этому создается наибольший фазовый сдвиг и, соответственно, пусковой момент.

По мере ускорения вала сопротивление снижается до оптимального уровня, сохраняющего сдвиг по фазе в пределах значения, обеспечивающего работу двигателя.

При наличии тиристорного ключа можно и вовсе отказаться от конденсаторов – он демонстрирует лучшие рабочие и пусковые характеристики даже для двигателей мощностью более 2 кВт.

Реверс электродвигателя в однофазной сети

При подключении асинхронного двигателя в сеть с однофазным током управлять реверсом (обратным вращением) ротора можно с помощью третьей обмотки. Для этого необходим тумблер или аналогичный двухпозиционный переключатель.

Сначала с ним через конденсатор соединяется третья обмотка. Два контакта тумблера подключаются к двум другим обмоткам. Такая простая схема позволит управлять направлением вращения, переводя переключатель в нужное положение.

Подключение к трехфазной сети двигателя с короткозамкнутым ротором

Самыми эффективными и часто используемыми способами подключения асинхронного двигателя к трехфазной сети являются так называемые звезда и треугольник.

В конструкции двигателя с короткозамкнутым ротором есть всего шесть контактов обмоток – по три на каждой. Для того чтобы подключить асинхронный двигатель звездой необходимо соединить концы обмоток в одном месте, подобно лучам звезды.

Примечательно, что в такой схеме напряжение у начал обмоток составляет 380 В, а на участке цепи, пролегающем между их соединением и местом подключения фаз – 220 В.

Важно

Возможность включения двигателя данным методом указывается на его бирке символом Y.

Главное достоинство этой схемы в том, что она предотвращает возникновение перегрузок по току на электродвигателе при условии использования четырехполюсного автомата. Машина запускает плавно, без рывков. Недостаток схемы в том, что пониженное напряжение на каждой из обмоток не дает двигателю развивать максимальную мощность.

Если электродвигатель с короткозамкнутым ротором был подключен по схеме звезда, это можно заметить по общей перемычке на концах обмоток.

Асинхронный двигатель, звезда в сборе

Для обеспечения предельной рабочей мощности трехфазного электродвигателя его подключают к сети треугольником. В этой схеме обмотки статора соединяются друг с другом по принципу конец-начало.

При питании от трехфазной сети нет необходимости в соединении с рабочим нулем. Напряжение на участках цепи между выводами будет равняться 380 В. На табличке двигателя, подходящего для подключения треугольников, изображается символ ∆.

Иногда производитель даже указывает номинальную мощность при использовании той или иной схемы.

схема подключения «треугольник»

Главный недостаток треугольника – пусковые токи слишком большой величины, которые иногда перегружают проводку и выводят её из строя. В качестве оптимального решения изредка создают комбинированную схему, в которой запуск и набор скорости происходит при «звезде», а затем обмотки переключают на «треугольник».

Подключение с фазным ротором

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором имеют высокие пусковые и регулировочные характеристики, благодаря чему применяются в высокомощных машинах и приборах малой мощности. Конструктивно этот асинхронный двигатель отличается от обычного трехфазного тем, что на роторе есть своя трехфазная обмотка со сдвинутыми катушками.

Для подключения электродвигателей с фазным ротором применяются описанные выше схемы звезда и треугольник (для 380 В и 220 В сетей соответственно). Стоит заметить, что для того или иного двигателя может быть использована только одна схема, указанная в паспорте. Пренебрежение этим требованием может привести к сгоранию мотора.

Соединение обмоток в клеммной коробке производится так же, как на схемах из предыдущего способа. Изменение рабочих характеристик так же закономерно: треугольник выдает практически в полтора раза большую мощность, а звезда, в свою очередь, мягче функционирует и управляется.

Совет

В отличие от моделей с короткозамкнутым ротором, асинхронный двигатель с трехфазным ротором имеет более сложную конструкцию, но это позволяет получать улучшенные пусковые характеристики и обеспечивать плавную регулировку вращения. Используются такие машины в оборудовании, требуемом регулировки частоты вращения и запускаемом под нагрузкой, к примеру, в крановых механизмах.

Это может быть интересно:

Источник: http://TokIdet.ru/elektrooborudovanie/elektrodvigateli/podkljuchenie-trehfaznogo-dvigatelja.html

Расчет рабочего конденсатора для электродвигателя

Трехфазный асинхронный электродвигатель может работать от однофазной сети с фазосдвигающим конденсатором. Наиболее простой способ подключения базируется на подключении одной из обмоток трехфазных электродвигателей через фазосдвигающий конденсатор. При этом полезная мощность развиваемая двигателем будет находиться в пределах 50-60% от его мощности при работе от трехфазной сети.
Для нормальной работы электродвигателя с конденсаторным пуском желательно, чтобы емкость используемого конденсатора менялась в зависимости от числа оборотов. Однако на практике это условие выполнить не только сложно, но и невозможно, поэтому обычно используют двухступенчатое управление двигателем. Такое управление работой электродвигателя означает, что при его пуске и наборе оборотов в цепь подключают два конденсатора: рабочий и пусковой, а после разгона один конденсатор – пусковой отключают и оставляют только рабочий конденсатор.
Данная принципиальная схема подключения трехфазных электродвигателей в однофазную сеть работает следующим образом: при включении пакетного выключателя П1 замыкаются контакты П1.1 и П1.2. Необходимо сразу же после включения П1 нажать кнопку «Разгон» – двигатель начинает набирать обороты, а после выхода на обороты – кнопка отпускается. Реверсирование электродвигателя осуществляется путем переключения фазы на его обмотке тумблером SA1.
Емкость рабочего конденсатора Ср зависит от вида соединения обмоток двигателя, так в случае соединения обмоток двигателя в «треугольник» она определяется по формуле:
А в случае соединения обмоток двигателя в «звезду»:
где:
Ср – емкость рабочего конденсатора в мкФ;
I – потребляемый электродвигателем ток в А;
U – напряжение в сети, V.
Потребляемый электродвигателем ток в выше приведенных формулах, при известной мощности электродвигателя, можно вычислить по следующей формуле:
где:
Р – мощность двигателя, указанная в его паспорте, Вт;
U – напряжение в сети, V;
ή – КПД двигателя;
cosφ – коэффициент мощности.
Величину емкости пускового конденсатора Сп выбирают в 2-2,5 раза больше емкости рабочего конденсатора Ср, при этом рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза больше напряжения сети. Кроме того для сети 220V лучше всего использовать бумажные конденсаторы типа МБГО, МБПГ, МБГЧ с рабочим напряжением 500V и выше. Применение электролитических конденсаторов в данной схеме (рис.1) категорически запрещается. Поскольку электролитический конденсатор, при включении в сеть переменного тока, быстро разогревается, электролит вскипает и происходит взрыв конденсатора. На это уходит, как показал опытный эксперимент, всего примерно 10-15с.
Однако в качестве пусковых конденсаторов, при условии их кратковременного включения – на 1-2с, можно использовать и электролитические конденсаторы типа К50-3, ЭГЦ-М, КЭ-2 с рабочим напряжением не менее 450V. Для большей надежности электролитические конденсаторы соединяют последовательно, соединяя между собой их минусовые выводы, и шунтируют резистором R1 с сопротивлением 2-3 мОм. Резистор R1 необходим для «стекания» оставшегося электрического заряда на конденсаторах. Общая емкость соединенных конденсаторов составляет (С1+С2)/2.
На практике в основном величину емкостей рабочих и пусковых конденсаторов выбирают в зависимости от мощности двигателя. В таблице№1 приведена зависимость минимальных значений емкостей конденсаторов от мощности трехфазного электродвигателя при включении в сеть 220 В.
Таблица№1.


Следует отметить, что у электродвигателя с конденсаторным пуском в режиме холостого хода по обмотке, питаемой через конденсатор, протекает ток на 20-30 % превышающий номинальный. Поэтому если двигатель часто используется в недогруженном режиме или вхолостую, то емкость конденсатора Ср в этом случае следует уменьшить. Также может случиться, что во время перегрузки электродвигатель остановился. Тогда, сняв нагрузку вообще или снизив ее до минимума, для запуска электродвигателя снова подключают пусковой конденсатор.
Кроме того емкость пускового конденсатора Сп можно уменьшить при пуске электродвигателей на холостом ходу или с небольшой нагрузкой. Например, для включения трехфазного электродвигателя типа АО2 мощностью 2,2кВт, имеющего 1420об/мин, можно использовать рабочий конденсатор емкостью 230 мкФ, а пусковой – 150 мкФ. В этом случае электродвигатель уверенно запускается при небольшой нагрузке на валу.

Когда асинхронный двигатель подключается в однофазную сеть 220/230 В необходимо обеспечить сдвиг фаз в обмотках статора, имитирующий вращающееся магнитное поле. Это и приводит к вращению вала ротора электродвигателя, как в «родных» трехфазных сетях переменного тока. Для достижения этой цели в «не родных сетях» и служит конденсатор.

Подбирать конденсатор следует очень внимательно, поэтому специально для читателей нашего онлайн-журнала был разработан удобный калькулятор с необходимыми пояснениями.

Пояснения к расчету

Схема соединения обычно отмечена на самом конденсаторе, и может обозначаться либо звёздой, либо треугольником. Как правило, это две разные формы, ёмкость которых рассчитывается, по- разному:

Основной функцией каждого конденсатора является накопление электрического заряда и его одномоментная отдача в нужное время. Данные приборы используются во многих электрических схемах, существенно улучшая качество их работы. Для правильного выбора и оптимизации данных устройств используйте онлайн калькулятор расчета емкости конденсатора. Достаточно ввести в таблицу исходные данные, чтобы получить определенные результаты.

Как рассчитать емкость конденсатора

Расчеты, производимые с помощью онлайн калькулятора, позволяют вычислить емкость конденсатора в течение нескольких секунд. Кроме этого параметра, можно определить показатели заряда, мощности, тока, энергии и прочих качеств конденсатора, необходимых в конкретном устройстве.

Наиболее часто встречаются электролитические конденсаторы, применяемые в схеме асинхронного электродвигателя. Конструкции этих устройств могут быть полярными или неполярными. В первом случае отмечается более высокая емкость, поэтому перед подключением конденсатора к двигателю, необходимо в обязательном порядке выполнить расчеты. С помощью проводимых вычислений устанавливается необходимая емкость, соответствующая конкретному двигателю.

Особое значение придается дополнительным расчетам при эксплуатации трехфазных электродвигателей. В обычном режиме конденсатор функционирует нормально, однако при включении в однофазную сеть, его емкость заметно снижается. Это приводит к увеличению частоты вращения вала. Предварительные расчеты и правильное подключение позволяют избежать подобных ситуаций.


При запуске асинхронного двигателя, работающего от напряжения 220 вольт, требуется конденсатор с высокой емкостью. В связи с этим, невозможно обойтись без проведения расчетов с помощью онлайн калькулятора. Проведение расчетов полностью зависит от способа соединения обмоток электродвигателя. Данное соединение может быть . В первом случае применяется формула Ср=2800хI/U, а для второго случая используется немного измененная формула Ср=4800хI/U.

Следует учитывать, что в цепочке соединенных конденсаторов емкость пускового устройства должна быть примерно в три раза выше, чем в рабочем приборе. Для расчета применяется формула Сп=2.5хСр, в которой Сп и Ср являются соответственно пусковым и рабочим конденсатором.

Методика расчета заряда конденсатора

В начальной стадии заряд любого прибора имеет нулевое значение. После подключения к гальваническому элементу или другому источнику постоянного тока происходит зарядка конденсатора.


В таблицу калькулятора вводятся такие данные, как значение ЭДС источника тока в вольтах, сопротивление, измеряемое в омах, емкость прибора в микрофарадах и время зарядки в миллисекундах. В результате вычислений появляются точные данные, характеризующие заряд конкретного конденсатора и определяющие его оптимальное использование в той или иной схеме.

Схема подключения рабочего и пускового конденсатора при разных способах подключения обмоток
Ср = 2800*I/U;
I = P/(√3*U*η*cosϕ)
Ср = 4800*I/U;
I = P/(√3*U*η*cosϕ)

Ср — емкость рабочего конденсатора

Сп = 2,5*Ср, где Сп — емкость пускового конденсатора при любом способе подключения
Расшифровка обозначений:

Ср — емкость рабочего конденсатора, мкФ
Сп — емкость пускового конденсатора, мкФ
I — ток, А
U — напряжение в сети, В
η — КПД двигателя в %, деленных на 100
cosϕ — коэффициент мощности

Полученные результаты расчета используются для подбора конденсаторов нужных номиналов. Номинала именно расчетного значения вряд ли можно будет найти, поэтому правила подбора следующие:

  • если расчетное значение точно попало в существующий номинал, то в этом случае повезло — берете именно такой.
  • если совпадения нет, то рекомендуется выбирать емкость ближайшего нижнего номинального значения. Выбирать выше не следует (особенно для рабочих конденсаторов), так как существует вероятность значительного возрастания рабочих токов и перегрева обмоток.
  • По напряжению конденсаторы обязательно подбираются с номиналом не менее, чем в 1,5 раза выше напряжения сети, поскольку в момент пуска напряжение на самом конденсаторе всегда повышенное. Например, для однофазного напряжения 220 В рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 360 В, а по опыту электриков даже не менее 400 В.

Ниже мы приведем таблицу номинальных значений конденсаторов серий СВВ60 и СВВ65. Эти конденсаторы чаще всего применяют при подключении асинхронных двигателей. Серия СВВ65 отличается от серии СВВ60 металлическим корпусом. В качестве пусковых часто применяют электролитические конденсаторы серии CD60. Причем опытные профессионалы не рекомендуют использовать их в качестве рабочих, поскольку продолжительные время работы быстро выводит их из строя.

Полипропиленовые пленочные конденсаторы серий СВВ60 и СВВ65 Электролитические неполярные конденсаторы серии CD60
Изображение
Номинальное рабочее напряжение, В 400; 450; 630 220-275; 300; 450
Номинальный ряд, мкФ 1,5; 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 5; 10; 15; 20; 25; 50; 75; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 1000; 1200; 1500

Иногда бывает рациональнее использовать два и более конденсатора, чтобы получить нужную емкость. При этом они могут быть соединены последовательно или параллельно. При параллельном соединении результирующая емкость будет складываться, при последовательном она будет меньше емкости любого из конденсаторов. Для расчета данного соединения мы также подготовили для вас специальный калькулятор.


Калькулятор расчета результирующей емкости двух последовательно соединенных конденсатора

Возможно Вам также будет интересно:

Калькулятор расчета длины нагревательного кабеля для теплого пола Калькулятор расчета шага укладки обогревательного кабеля для помещения Калькулятор расчета дополнительной нагрузки на бетонную плиту от стяжки и керамической плитки Калькулятор расчета производительности скважинного насоса для автономного водопровода

Общие сведения о мощности и силе тока — Подробное руководство по оценке

Как перевести из ампер в ватты?

Устройства

часто указывают свои требования к мощности в амперах. Большинство генераторов указывают свою мощность в ваттах. К счастью, преобразовать одно в другое несложно:

  • Ватт = Вольт x Ампер (Вольт умноженный на Ампер)
  • Ампер = Ватт / Вольт (Ватт, разделенный на Вольт)

Если у вас есть два числа (например, вольт, ампер), вы можете узнать другое (например, вольт, ампер).грамм. Вт). Это может помочь вам определить номинальную мощность, которая вам понадобится от вашего генератора.

Пусковая и рабочая мощность

Некоторым устройствам требуется дополнительная мощность для запуска, в то время как другие постоянно поддерживают те же требования к мощности.

Чтобы правильно рассчитать потребность в энергии, вам необходимо знать, с какой нагрузкой вы имеете дело. (Нагрузка определяется как устройство, которое вы запитываете.) Есть два типа нагрузок:

Резистивные нагрузки

Резистивные нагрузки довольно просты: они требуют одинакового количества энергии как для запуска, так и для работы оборудования.Многие резистивные нагрузки участвуют в нагреве или производстве какого-либо тепла. Примеры резистивных нагрузок:

  • Лампочки
  • Кофеварка
  • Тостер

Реактивные нагрузки

Реактивные нагрузки содержат электродвигатель, который требует дополнительной мощности для запуска, но значительно меньшей мощности для работы после запуска. Обычно пусковая мощность в 3 раза превышает мощность для запуска приложения. Примеры реактивных нагрузок:

  • Холодильники / морозильники
  • Печные вентиляторы
  • Насосы скважинные
  • Кондиционеры
  • Станки шлифовальные
  • Компрессоры воздушные
  • Электроинструменты

У некоторых бытовых приборов, таких как печь или холодильник, есть внутренние вентиляторы, которые периодически включаются.Для запуска вентилятора каждый раз требуется дополнительная мощность / мощность. В холодильниках также есть цикл размораживания, при котором помимо компрессора и вентиляторов требуется питание.

Реактивным нагрузкам может также потребоваться дополнительная мощность , когда электродвигатель начинает работать. Например, когда пила начинает резать дерево, ее потребляемая мощность возрастает. Это не применимо для большинства бытовых приборов.

Мой прибор мощностью 1000 Вт, но для его работы требуется 1600 Вт.Почему?

Некоторые устройства промаркированы или имеют номер мощности. Например, фен может сказать «1000 Вт». Это означает, что сам фен вырабатывает 1000 Вт тепловой энергии. Но количество, которое фен потребляет от розетки, всегда больше, чем выделяется при нагревании. Это связано с тем, что устройство не использует 100% энергии.

Другой пример — микроволновая печь. Он может продаваться как «духовка на 1100 ватт» и действительно вырабатывать 1100 ватт мощности для приготовления пищи, но для этого потребуется больше, чем от генератора.

Перевод тега данных:

Для некоторых устройств вы можете определить необходимую мощность, посмотрев на бирку данных, предоставленную производителем электродвигателя.

Все электродвигатели должны иметь бирку данных, прикрепленную к их корпусу, с указанием вольт, ампер, фазы, циклов, л.с., а иногда и кода.

  • Вольт (В) — Напряжение должно быть либо 120 (110-120), либо 120/240. 120/240 означает, что двигатель может быть подключен для работы от 120 В или 240 В. Генераторы Honda могут быть 120 В или 120/240 В.
  • Ампер (А) — указывает ток, необходимый для РАБОТЫ электродвигателя, но не учитывает требования к мощности ПУСКА или НАГРУЗКИ.
  • Phase (PH) — Генераторы Honda могут приводить в действие только однофазные двигатели.
  • лошадиных сил (л.с.) — оценка того, сколько работы может выполнить электродвигатель.
  • Код
  • — не всегда указывается в теге данных. Он представляет собой максимальную пусковую мощность, необходимую для электродвигателя. Вы можете умножить код (в амперах) на мощность двигателя, чтобы определить пусковой ток.Найдите здесь список кодов и усилителей.
  • циклов (Гц) — все электрические приборы в США работают со скоростью 60 циклов в секунду.

Чтобы определить необходимую мощность, используйте
А x Вольт = Ватты (Ампер умноженный на Вольт = Ватты)

Максимальная и номинальная мощность

Генераторы часто рекламируются с максимальной мощностью, которую они могут произвести. Но вы также увидите в списке «номинальную мощность».

  • Максимальная мощность = максимальная мощность, которую может производить генератор.Максимальная мощность обычно доступна до 30 минут.
  • Номинальная мощность — мощность, которую генератор может производить в течение длительного времени. Обычно 90% от максимальной мощности.

Как правило, используйте номинальную мощность, чтобы определить, сможет ли генератор обеспечить достаточное постоянное питание ваших приложений.

Руководство по оценке мощности

Заявки подрядчика
Приблизительная начальная мощность
Приблизительная рабочая мощность
Воздушный компрессор ½ л.с. 1600 1975
Воздушный компрессор 1 л.с. 4500 1600
Шлифовальный станок Bosch (8 дюймов.) 2500 1400
Вибратор для бетона ½ л.с. 840 (в среднем) 840 (в среднем)
Вибратор для бетона 1 л.с. 1080 (в среднем) 1080 (в среднем)
Вибратор для бетона 2 л.с. 1560 (в среднем) 1560 (в среднем)
Вибратор для бетона 3 л.с. 2400 (в среднем) 2400 (в среднем)
Отбойный молоток 1260 (ср.) 1260 (средн.)
Очиститель сливов 250 (средн.) 250 (средн.)
Сверла 3/8 дюйма, 4 А 600 440
Сверла 1/2 дюйма, 5,4 А 900 600
Электрическая цепная пила (14 дюймов, 2 л.с.) 1100 1100
Ручная дрель (1/2 дюйма) 900 600
Мойка высокого давления (1 л.с.) 3600 1200
Перфоратор 1200 (ср.) 1200 (средн.)
Настольная пила (10 дюймов) 4500 1800
Fan Duty ¼ л.с. 1200 650

Приблизительная начальная мощность Приблизительная рабочая мощность
, разделенная фаза, 1/8 л.с. 1200 275
Разделенная фаза, 1/4 л.с. 1700 400
, разделенная фаза, 1/3 л.с. 1950 450
Разделенная фаза 1/2 л.с. 2600 600
Пуск конденсатора Индукционный запуск 1/8 л.с. 850 275
Пуск конденсатора Индукционный запуск 1/4 л.с. 1050 400
Конденсатор Запуск Индукционный запуск 1/3 л.с. 1350 450
Пуск конденсатора Индукционный запуск 1/2 л.с. 1800 600
Конденсатор Запуск Индукционный запуск 3/4 л.с. 2600 850
Конденсатор Запуск индукционного режима 1 л.с. 3000 1000
Конденсатор Запуск Индукция Работа 1 1/2 Мощность 4200 1600
Конденсатор Запуск индукционного режима 2 л.с. 5100 2000
Конденсатор Запуск индукционного режима 3 л.с. 6800 3000
Конденсатор Пуск в индукционном режиме 4 л.с. 9800 4800
Конденсатор Пусковой конденсатор Работа 1/8 л.с. 600 275
Конденсатор Пусковой конденсатор Работа 1/4 л.с. 850 400
Конденсатор Пусковой конденсатор Работа 1/3 л.с. 975 450
Конденсатор Пусковой конденсатор Работа 1/2 л.с. 1300 600
Конденсатор Пусковой Конденсатор, мощность 3/4 л.с. 1900 850
Конденсатор Пусковой Конденсатор Работа 1 л.с. 2300 1000
Конденсатор Пуск Конденсатор Работа 1 1/2 Мощность 3200 1600
Конденсатор Пусковой Конденсатор Работа 2 л.с. 3900 2000
Конденсатор Пусковой Конденсатор, мощность 3 л.с. 5200 3000
Конденсатор Пусковой Конденсатор Работа 4 л.с. 7500 4800

Расчет фазосдвигающего конденсатора — www.itieffe.com

C Конденсатор сдвига фаз спиртовой

C спиртовой конденсатор фазового сдвига

Работа трехфазного асинхронного двигателя происходит за счет подачи питания трехфазным током, которые не совпадают по фазе друг с другом на 120 °.

Один и тот же двигатель можно запитать однофазным током n и в случаях, когда требуемая мощность не составляет 100% (и то же самое не превышает определенные мощности) через фазовый конденсатор

КПД не будет высоким, поскольку полученный фазовый сдвиг не является оптимальным.

Тем не менее, он может применяться для различных целей: электронасосы, центробежные и винтовые вентиляторы, дрели и для всех тех машин с малой мощностью и не требующих высоких пусковых токов.

В большинстве случаев используется соединение треугольником, подходящее для трехфазного двигателя 220–380 В, питаемого от однофазного 220 В.

На следующем рисунке показаны соединения для трехфазных асинхронных двигателей с однофазным питанием со звездой и треугольником, а также с вращением по и против часовой стрелки.

треугольник звезды

Конденсатор создает фазовый сдвиг, необходимый для создания вращающегося магнитного поля внутри двигателя

Величина фазового сдвига является результатом мощности и задействованного тока, по этой причине фазовый сдвиг никогда не может быть оптимальным, он меняется в зависимости от нагрузки и всегда будет компромиссом.

Двигатель с таким питанием никогда не сможет обеспечить номинальную мощность, при рассчитанном здесь значении мощность снижается до 60-70% и является компромиссом для работы с ограниченными и средними нагрузками

Наивысший пусковой момент для однофазного двигателя достигается, когда задержка, которую мы получаем с нашим конденсатором, составляет 90 °

В случаях, когда нагрузка всегда высока, можно увеличить мощность для получения большей мощности, но будьте осторожны, в этом случае он не должен работать без нагрузки или с небольшими нагрузками, вы рискуете сжечь двигатель

Неверно думать, что с большим конденсатором он получает больше мощности, даже сбой может возникнуть у пользователя

Наибольшее ухудшение этого типа соединения происходит в фазе пуска, доступный крутящий момент составляет 30-40% от крутящего момента, достигаемого при обычном питании двигателя

Предупреждения

Помните, что в этом конкретном приложении конденсатор подвержен воздействию высоких токов и многократного изменения полярности, если он не подходит для выполняемой работы, он может взорваться.

Используйте только неполяризованные конденсаторы с максимальным рабочим напряжением на 15-20% выше, чем у источника питания двигателя, и рассчитанные на переменный ток

itieffe.com — щелкните ниже, чтобы получить доступ к статье / программе

Простой калькулятор номинального тока двигателя с этапами расчета

Номинальный ток двигателя, также известный как амперы полной нагрузки (FLA) двигателя, — это максимальный ток, на который рассчитаны обмотки двигателя. Вот простой калькулятор номинального тока двигателя.

Как пользоваться калькулятором номинального тока двигателя:

Для вышеуказанного инструмента требуются следующие данные для расчета:

  1. Тип двигателя — однофазный или трехфазный.(Обязательно)
  2. Номинальная мощность двигателя в л.с. или кВт. (Обязательно)
  3. Входное напряжение питания. (Обязательно)
  4. КПД двигателя согласно паспортной табличке — (если известен).
  5. Номинальный коэффициент мощности (если известен).

После ввода необходимых данных нажмите кнопку «Рассчитать», чтобы узнать требуемый номинал предохранителя, номинал автоматического выключателя, номинальный ток контактора и настройку перегрузки.

Соответствующий выбор предохранителей, автоматических выключателей, реле перегрузки, кабелей и других коммутационных устройств необходим для защиты двигателя от повреждений.Ток полной нагрузки двигателя является основой для выбора всего этого оборудования.

Расчет номинального тока двигателя

Для однофазных двигателей переменного тока

Для однофазных двигателей, когда известна мощность в кВт:

Для однофазных двигателей, если известно л.с.:

Для трехфазных двигателей переменного тока

Для трехфазных двигателей, когда известна мощность в кВт:

Для трехфазных двигателей, если известно л.с.:

Где,

  • Напряжение: Междуфазное напряжение для трехфазного источника питания.
  • Рейтинг: Номинальная мощность двигателя в кВт.
  • Коэффициент мощности (cosΦ) : номинальный коэффициент мощности двигателя.
  • КПД (η) : КПД двигателя.

Справочная таблица номинального тока однофазного двигателя:

110 В переменного тока 220 В переменного тока 240 В переменного тока
0,07 кВт 1/12 2,4 1,2 1.1
0,1 кВт 1/8 3,3 1,6 1,5
0,12 кВт 1/6 3,8 1,9 1,7 1,7 / 4 4,5 2,3 2,1
0,25 кВт 1/3 5,8 2,9 2,6
0,37 кВт 1/2 1/2 3.6
0,56 кВт 3/4 11 5,5 5
0,75 кВт 1 15 7,3 6,7117 21 10 9
1,5 кВт 2 26 13 12
2,2 кВт 3 37 6 17 4 49 24 22
3.7 кВт 5 54 27 25
4 кВт 5,5 60 30 27
5,5 кВт 7,5 7,5
7,5 кВт 10 110 55 50
Ссылка: https://www.rm-electrical.com/technical-resource/motor-current-charts/

Трехфазный Справочная таблица номинального тока двигателя:

0,37 37 1 9048 6 3

4

2
кВт л.с. 220 В перем. Тока 240 В перем. Тока 380 В перем. Тока 415 В перем. 690 В переменного тока
0.1 1/8 0,32 0,30 0,19 0,17 0,13 0,11 0,10
0,18 ¼ 0,18 ¼ 0,58 9048 0,58 0,58 0,19 0,19
0,25 1/3 0,81 0,74 0,47 0,43 0,32 0,27 0,26 0,26 0,26 ½ 1,19 1,10 0,69 0,63 0,48 0,40 0,38
0,56 ¾ 0,78 1,48 0,60 0,58
0,75 1 2,42 2,22 1,40 1,28 0,97 0,81 0,77 1
1,40 3,55 3,26 2,06 1,88 1,42 1,18 1,13
1,5 2 6 2
2,2 3 7 7 4 4 3 2 2
3 4 4 5 4 3 3
3.7 5 12 11 7 6 5 4 4
4 5 13 12 7 4 4
5,5 7 18 16 10 9 7 6 6
7,5 13 10 8 8
9.3 12 30 28 17 16 12 10 10
10 13 32 30 19 11 10
11 14 36 33 21 19 14 12 11
15 26 19 16 15
18 23 58 53 34 31 23 19 19 71 65 41 38 28 24 23
30 38 97 89 90 117 56 51 39 32 31
37 47 119 110 69 63 48 4048 57 145 133 84 77 58 48 46
55 70 178 163 103 57
75 95 242 222 140 128 97 81 77
115 154 116 97 93
110 140 355 326 206 188 142 118 113
130 165 420 385 243 223 168 140 150 444 280 257 183 161 154
* Все указанные выше значения являются приблизительными.Фактический ток может варьироваться в зависимости от напряжения, коэффициента мощности и КПД двигателя.

Другие калькуляторы:

Создание фазового преобразователя | MetalWebNews.com

Многие качественные бывшие в употреблении промышленные машины с трехфазными электродвигателями доступны по привлекательным ценам. Большинство жилых домов не имеют доступа к трехфазной электроэнергии по разумной цене. Если строитель домашнего магазина решит использовать эти машины, он должен либо заменить трехфазные двигатели однофазными двигателями, либо найти способ использовать однофазную мощность в своем доме для их работы.В этой статье объясняется, как построить вращающийся фазовый преобразователь, который преобразует вашу однофазную электрическую мощность 220 В переменного тока в трехфазную 220 В переменного тока для питания ваших промышленных машин.

Безопасность должна быть вашей первой заботой, и любая электрическая проводка должна соответствовать вашим местным нормам и правилам. При этом для начала будут описаны некоторые типичные размеры проводов, методы защиты от перегрузки и короткого замыкания. Также следует заземлить металлический каркас двигателей и ваших машин. Это защитное заземление обычно не проводит электричество.Он присутствует в случае, если токопроводящий проводник случайно касается металлического каркаса. Это обеспечивает путь с низким сопротивлением для прохождения электричества вместо того, чтобы проходить через ваше тело на землю.

На рынке представлены два основных типа фазовых преобразователей, которые позволяют трехфазным двигателям работать с однофазным входом преобразователя. Эти типы называются статическими и поворотными. Статический преобразователь — это, по сути, всего лишь пусковая схема, которая после запуска двигателя отключается и позволяет двигателю работать на однофазном питании.Недостатком этого метода является то, что токи обмотки двигателя будут очень несбалансированными, и двигатель не сможет развивать мощность, превышающую примерно две трети своей номинальной мощности. Роторный преобразователь обеспечивает ток во всех 3 фазах и, хотя и не идеален, позволяет двигателю обеспечивать полную или почти всю свою номинальную мощность в лошадиных силах. Если коэффициент обслуживания двигателя составляет от 1,15 до 1,25, тогда вы сможете использовать полную номинальную мощность в лошадиных силах. Сервисный коэффициент указан на паспортной табличке двигателя и обычно обозначается аббревиатурой S.F. Причины, по которым электрическая мощность не идеальна, носят очень технический характер и могут включать небольшой дисбаланс напряжения и тока, а также несовершенные фазовые углы между фазами. Балансировка напряжения и тока проста, если у вас есть доступ к вольтметру или, предпочтительно, амперметру с зажимами. Но даже если у вас нет этих измерителей, используя приблизительные значения рабочих конденсаторов, указанные в этой статье, токи должны быть близкими, и вы сможете получить почти полную мощность от своих трехфазных двигателей.

Терминология, используемая для описания частей фазового преобразователя, требует пояснения. Вращающаяся часть вращающегося фазового преобразователя представляет собой стандартный трехфазный электродвигатель, называемый холостым электродвигателем. Он называется так, потому что обычно он не имеет механической нагрузки, связанной с его валом. Поскольку подача однофазного питания на трехфазный двигатель не приведет к его вращению, необходимо средство для запуска холостого двигателя, вращающего скорость, близкую к номинальной. Это можно сделать несколькими способами. Можно использовать трос, небольшой однофазный электродвигатель или пусковой конденсатор.Если используются механические средства, мощность на холостой ход не подается до тех пор, пока двигатель не начнет вращаться и трос или питание однофазного двигателя не будет отключено. Для уравновешивания напряжений и токов на трехфазном выходе можно использовать пару рабочих конденсаторов. Выключатель-разъединитель требуется большинством местных правил электротехники для каждой единицы оборудования. Если для подключения питания к оборудованию используется вилка и розетка, это соответствует требованиям к отключению. Защита от перегрузки требуется для каждого двигателя.Он может быть встроен в двигатель или предоставлен отдельно. Проверьте паспортную табличку двигателя, если на ней не указано «встроенная защита от перегрузки», то ее необходимо поставить отдельно. Обычно для управления двигателем используются реле тепловой перегрузки и магнитный контактор. Магнитный контактор — это сверхмощное реле для включения и выключения двигателей. Он разработан для работы с высокими пусковыми токами двигателей. Также доступны механические (ручные) контакторы с тепловой защитой от перегрузки в составе переключателя.Для целей этой статьи два провода, по которым подается однофазное питание 220 В переменного тока, будут называться линиями 1 и 2. Они подключены к клеммам 1 и 2 холостого двигателя соответственно. Провод, идущий от третьего вывода холостого двигателя, будет называться линией 3.

Чтобы построить вращающийся фазовый преобразователь, следуйте общей схеме, показанной ниже.

Однофазный вход 220 В переменного тока подключен к линиям 1 и 2, обозначенным L1 и L2 на рисунке 1. Предохранители картриджа с выдержкой времени используются для защиты от короткого замыкания.1R-1 и 1R-2 — главные контакты магнитного контактора (силового реле). Катушка этого реле обозначена 1R. Рабочие конденсаторы подключаются между линиями 1-3 и 2-3. Перегрузки являются частью теплового реле перегрузки с нормально замкнутым контактом, обозначенным OL-1. Этот контакт размыкается при срабатывании перегрузки. Размыкание этого контакта отключает прохождение тока через цепь управления 120 В переменного тока, обесточивая катушку 1R. Клеммы холостого двигателя имеют маркировку T1, T2 и T3. Схема пуска использует реле 2R и его контакт 2R-1 для подключения пускового конденсатора к линиям 1 и 3, пока кнопка пуска удерживается нажатой.В цепи управления вспомогательный контакт реле 1, обозначенный 1R-X, поддерживает питание катушки 1R после отпускания кнопки запуска. Трехфазная выходная мощность подключается после главных контактов (1R-1 и 1R-2), так что питание от линий 1 и 2 не подключается к выходу, если фазовый преобразователь не работает.

Более простая альтернатива, которая устраняет отдельную схему пуска, а также исключает набор рабочих конденсаторов между линиями 2-3, называется самозапускающимся фазовым преобразователем.Этот дизайн обсуждается далее в этой статье.

Выберите размер провода в зависимости от тока, протекающего в проводе. Таблица 1 может использоваться в качестве руководства и основана на трехфазных двигателях 220 В переменного тока и 125% тока двигателя, указанного на паспортной табличке. Используйте только медный провод сечением не менее 14. Допускается использование провода большего диаметра, чем указано в таблице 1.

Таблица 1.
Минимальные рекомендуемые сечения проводов.

                  Провод двигателя двигателя
                   Текущий размер HP
                  ---- ------- --------

                   1/2 2.0 # 14
                   3/4 2,8 # 14
                   1.0 3.6 # 14
                   2,0 6,8 # 14
                   3,0 9,6 # 14
                   5,0 15,2 # 12
                   7,5 22,0 # 10

 

Если используется провод длиной более 50 футов, например, от панели автоматического выключателя до фазового преобразователя, выберите размер провода, чтобы падение напряжения в проводе не превышало 3 процентов. Не забудьте добавить токи всех устройств, которые будут получать энергию от этого питающего провода.Таблица 2 может использоваться в качестве руководства и основана на медном проводе.

Таблица 2.
Минимальный рекомендуемый размер провода для низкого падения напряжения.

               Текущая длина провода в футах:
                Амперы 60 150180210

                  5 # 14 # 14 # 14 # 14 # 14 # 14
                  6 # 14 # 14 # 14 # 14 # 14 # 12
                  7 # 14 # 14 # 14 # 14 # 12 # 12
                  8 # 14 # 14 # 14 # 12 # 12 # 12
                  9 # 14 # 14 # 12 # 12 # 10 # 10
                 10 # 14 # 14 # 12 # 12 # 10 # 10
                 12 # 14 # 12 # 12 # 10 # 10 # 10
                 14 # 12 # 12 # 10 # 10 # 10 # 8
                 16 # 12 # 12 # 10 # 10 # 10 # 8
                 18 # 10 # 10 # 10 # 8 # 8 # 8
                 20 # 10 # 10 # 10 # 8 # 8 # 8
                 25 # 10 # 10 # 8 # 8 # 6 # 6
                 30 # 8 # 8 # 8 # 6 # 6 # 6

 

Выбор холостого двигателя — это первый шаг.Это должен быть трехфазный двигатель, рассчитанный на работу при доступном сетевом напряжении и частоте, обычно 220 В переменного тока, 60 Гц. Фазовые преобразователи, испытанные здесь, имели звездообразную обмотку. Некоторые двигатели имеют треугольную обмотку. Многие двигатели имеют более 3 выводов, поэтому их можно подключить более чем к одному напряжению. Двигатели с двойным напряжением обмотки обычно имеют 9 выводов, как показано на рис. 2. Рисунок 2

Проверьте паспортную табличку двигателя, если для напряжения указано 220/440, то его можно подключить в одну сторону для 220 вольт, а в другую — для 440 вольт.Если вы не уверены, отсоедините все провода и измерьте сопротивление между проводами и сравните с рисунком 2. Сила тока того же двигателя будет указана как 15 / 7,5, что означает, что он потребляет 15 ампер при подключении для 220 В переменного тока и 7,5 ампер при подключении для 440 В переменного тока. Рейтинг скорости не важен; от 1100 до 3600 об / мин все в порядке. Более высокая скорость может привести к немного лучшим фазовым углам, но на более низкой скорости, как правило, легче начать. Рекомендуются двигатели на шариковых подшипниках, а не двигатели с подшипниками скольжения.Если у двигателя есть масляные колпачки, это подшипник скольжения, если у него есть пресс-масленки или вообще нет штуцеров, это подшипник шарикового типа. Проверните двигатель, чтобы убедиться, что подшипники в порядке. Кроме того, при покупке бывшего в употреблении двигателя подключите омметр между каждым проводом и корпусом, чтобы убедиться в отсутствии коротких замыканий. Это признак того, что изоляция внутри двигателя неисправна. Для справки: стоимость бывшего в употреблении трехфазного двигателя мощностью 2 лошадиные силы или меньше должна составлять около 20 долларов; для более крупных двигателей используйте около 10 долларов за каждую лошадиную силу.Номинальная мощность холостого двигателя должна быть такой же или выше, чем у самого большого трехфазного двигателя, который вы будете использовать. Если у вас есть оборудование, которое запускается с нагруженным двигателем, например воздушный компрессор, то рекомендуется в 1,5 раза больше мощности двигателя.

Пусковой конденсатор должен быть рассчитан минимум на 250 В переменного тока. Может использоваться недорогой электролитический тип. Если мощность холостого двигателя составляет 1 л.с. или меньше, можно также использовать более дорогой маслонаполненный тип, используемый для рабочих конденсаторов, потому что небольшой размер не слишком дорог.В самозапускающемся фазовом преобразователе используется один и тот же набор масляных конденсаторов как для пусковых, так и для рабочих конденсаторов. Электролитический тип со временем теряет емкость, поэтому его следует покупать новым. Его можно узнать по круглому черному пластиковому корпусу. Рейтинг в микрофарадах следует выбирать исходя из номинальной мощности холостого двигателя. Поскольку холостой двигатель запускается без механической нагрузки, его размер не является критическим, и для ориентировки подойдет любое значение от 50 до 100 микрофарад на лошадиную силу.Чем выше номинал, тем быстрее двигатель набирает скорость и потребляет больше тока при запуске. Пусковой конденсатор 220–250 В переменного тока, 270–324 мкФ продается за новый примерно за 15 долларов.

Рабочие конденсаторы не являются обязательными. Преобразователь будет нормально работать и без них, однако вы сможете получить только около 80% мощности от своих трехфазных двигателей из-за низкого тока в третьей линии. Рабочие конденсаторы обычно рассчитаны на 330 или 370 В переменного тока. Необходимо использовать маслонаполненный тип. Они рассчитаны на непрерывный режим работы переменного тока, в то время как электролитический тип не работает и может взорваться.Маслонаполненный тип не потеряет емкость с годами, поэтому его можно купить подержанным или излишним. Новый рабочий конденсатор на 50 мкФ может стоить 50 долларов при использовании или всего 7 долларов в избытке. Его можно определить по металлическому корпусу и овальной форме (иногда прямоугольной или даже круглой). Назначение рабочих конденсаторов — уравновешивать напряжение и ток в трех фазных линиях. Один набор подключается между линиями 1 и 3. Другой подключается между линиями 2 и 3. Набор может потребоваться, потому что, если требуется более 50 микрофарад, два или более отдельных конденсатора должны быть подключены параллельно для получения желаемого значения. .Наилучший способ их определения — это методом проб и ошибок использование амперметра клещевого типа на трехфазных линиях при работающем трехфазном двигателе. Для идеального баланса каждый набор может иметь разное значение. В качестве руководства или если идеальная балансировка токов не требуется, рейтинг в микрофарадах можно оценить по номинальной мощности холостого двигателя. Использование одинаковой емкости от 12 до 16 микрофарад на каждую лошадиную силу должно привести к удовлетворительному балансу.


Рисунок 3 Рисунок 4

Влияние рабочих конденсаторов на напряжение и ток в трех фазных линиях показано на рисунке 3 и на рисунке 4. На рисунке 3 холостому двигателю мощностью 3/4 лошадиных сил требуется около 18 микрофарад между линиями 1-3 и 2-3. На рисунке 4 холостому двигателю мощностью 5 лошадиных сил требуется около 70 микрофарад между фазами. Этот холостой ход был лучше всего сбалансирован с 80 микрофарадами между линиями 1-3 и 60 микрофарадами между линиями 2-3, хотя 70 микрофарад между ними были лишь немного хуже. Рисунок 5 Рисунок 6

Во время испытаний на балансировку тока трехфазный двигатель вращал только шпиндель на токарном станке, металл не резался.Это было сделано для получения повторяемой, хотя и небольшой нагрузки. В таблице 3 показан баланс тока с использованием различных рабочих конденсаторов.

Самозапускающийся фазовый преобразователь использует емкость только между одной фазой (1-3) вместо использования двух наборов, как здесь рекомендуется. Результат попытки этого с тем же фазовым преобразователем мощностью 5 лошадиных сил показан на рисунке 5. Баланс напряжений и токов улучшился по сравнению с отсутствием рабочих конденсаторов, но не так хорошо, как установка емкости между линиями 1-3 и линиями 2-3.В любом случае, в качестве побочного преимущества, потребление однофазного тока, которое включает в себя как фазовый преобразователь, так и потребляемую мощность двигателя нагрузки, также будет значительно снижено, как показано на рисунке 6. Когда 3-фазные двигатели не работали, а работал только холостой ход. во время работы однофазный ток без рабочих конденсаторов составлял 14,8 ампер, а с рабочими конденсаторами он составлял всего 4,4 ампера, как показано треугольниками на рисунке 6. Это 70-процентное снижение тока впечатляет, но из-за изменения коэффициента мощности фактическое Потребляемая мощность изменилась всего с 379 Вт до 295 Вт или 22%.

Таблица 3.
Только токарный шпиндель с токарным двигателем мощностью 1/2 л.с.

 Однофазная линия Трехфазная линия
Амперы Вольт пФ Вт ----- Амперы ------ Емкость
                          Линия1 Линия2 Линия3 пФ Вт 1-3 2-3

17,22 246,2 0,16 685 2,37 2,42 0,43 0,45 289 0 0
15,85 246,7 0,16 627 2,27 2,33 0,59 0,43 279 10 10
10,13 246,6 0,22 545 1,91 2,09 1,29 0,39 279 50 50
 8.67 246,2 0,26 557 1,83 2,06 1,52 0,37 279 60 60
 7,15 245,6 0,29 512 1,68 2,00 1,72 0,32 240 70 70
 7,13 245,6 0,29 504 1,81 1,88 1,76 0,32 249 80 60

 

Чтобы гарантировать, что размер рабочих конденсаторов не будет слишком большим при резке металла, была взята пара точек данных при скорости вращения шпинделя 130 об / мин и скорости подачи 0,004 дюйма / оборот при уменьшении диаметра куска мягкого материала. сталь. Первоначальный диаметр составлял 1,850 дюйма.Первый проход 0,030 уменьшил диаметр вдвое до 1,790. Второй проход 0,060 начался с диаметра 1,790 и уменьшился до 1,670. В таблице 4 перечислены результаты, которые показывают баланс, аналогичный тому, когда использовалась такая же емкость, а шпиндель не резал металл.

Таблица 4.
60 мкФ между строками 1-3 и 2-3.

 Однофазная линия Трехфазная линия
Ампер Вольт пФ Вт ----- Ампер ------
                        Линия 1 Линия 2 Линия 3 пФ Вт

8.67 246,2 0,26 557 1,83 2,06 1,52 0,37 279 Только шпиндель
8,71 247,1 0,26 565 1,83 2,08 1,53 0,40 303 0,030 дюйма
8,85 247,1 0,30 648 1,90 2,18 1,58 0,50 387 0,060 дюйма резка

 

На схеме ниже показаны два реле.

Реле № 1 является главным силовым реле и должно иметь номинальную мощность двигателя, соответствующую размеру холостого двигателя. Их часто называют магнитными контакторами. Он имеет два основных полюса для переключения однофазных линий 220 В переменного тока и вспомогательный набор контактов, используемых для фиксации катушки реле, находящегося под напряжением, когда главные контакты замкнуты.Ролик отключается нажатием кнопки останова, которая размыкает цепь катушки, вызывая размыкание контактора. Реле номер 2 используется для подключения пускового конденсатора к цепи. Используется реле, чтобы высокие пусковые токи не проходили через кнопку. Можно использовать реле с номинальным током двигателя или, если используется реле с номинальным током, выберите, чтобы оно выдерживало ток, по крайней мере, в 2 раза превышающий ток, указанный на паспортной табличке. Фактический ток зависит от размера пускового конденсатора и может быть оценен с помощью следующего уравнения.6 = 24,9 ампер

 

Электрические нормы требуют отключения для каждой единицы оборудования. Выключатель (или вилка) отделяет все токоведущие проводники от напряжения сети. Для однофазных систем 220 В переменного тока это 2 провода (2-полюсный переключатель), для 3-фазных систем — 3 провода (3-полюсный переключатель). Поскольку на преобразователь фазы подается однофазное питание, он может использовать 2-полюсный разъединитель или 2 из 3 полюсов 3-полюсного переключателя. Каждая единица оборудования, использующая трехфазное питание, также должна иметь собственный трехполюсный рабочий выключатель.Многие из них имеют предохранители как часть переключателя и называются разъединителями с плавкими предохранителями. Для двигателей это полезно, поскольку перегрузки двигателя не обеспечивают достаточной защиты от короткого замыкания, как предохранители. Использование предохранителей с выдержкой времени, патронных предохранителей является обычным для цепей двигателя. Некоторые местные нормы и правила разрешают использовать разъединитель параллельной цепи или автоматический выключатель в качестве рабочего разъединителя для оборудования, если он находится в пределах видимости оборудования. Отключение фазового преобразователя часто может удовлетворить это требование в домашних магазинах.

Холостой двигатель запускается первым и обычно остается включенным, в то время как трехфазные двигатели в цехе включаются и выключаются по мере необходимости. Одновременно можно управлять более чем одним двигателем, и каждый работающий двигатель будет действовать как фазовый преобразователь для других, поэтому общая работающая мощность в лошадиных силах может в 2-3 раза превышать мощность холостого двигателя в лошадиных силах. Если вместо магнитного контактора используется ручной переключатель, то перед включением ручного переключателя необходимо удерживать кнопку включения пускового конденсатора.Когда холостой двигатель запускается (около 1 секунды или меньше), кнопка пускового конденсатора отпускается.

Коммерческие поставщики статических преобразователей позволяют использовать статический преобразователь для запуска холостого двигателя, чтобы несколько двигателей могли работать одновременно. Однако некоторые из этих коммерческих устройств используют реле напряжения или тока для включения пускового конденсатора. Если запускается двигатель, размер которого близок к размеру холостого хода (для которого рассчитан статический преобразователь), пусковой ток может на долю секунды понизить линейное напряжение и привести к включению пускового конденсатора.Это может привести к перегрузке статического преобразователя, поскольку другие двигатели работают. Рекомендуемая здесь конструкция не имеет этого ограничения, поскольку пусковой конденсатор включается только тогда, когда оператор нажимает кнопку пуска.


Самозапускающийся преобразователь фазы

Самозапускающийся фазовый преобразователь проще и дешевле, чем преобразователь. Схема самозапуска показана на рис. 7. Однако баланс тока и напряжения на 3-фазном выходе больше изменяется в зависимости от нагрузки, поэтому присутствует некоторый дисбаланс. при нагрузках, отличных от той, для которой была выбрана емкость.Рисунок 7

Для многих цехов допустима небольшая величина дисбаланса, и большинство коммерческих вращающихся фазовых преобразователей являются самозапускающимися. Внутри одного коммерческого вращающегося фазового преобразователя мощностью 2 лошадиных силы было два конденсатора по 30 мкФ, включенные параллельно, что фактически составляет 60 мкФ. Поскольку между батареей конденсаторов и двигателем было только два провода, они должны быть подключены только к одной фазе. В преобразователе на 3 л.с. другого производителя использовались три конденсатора по 40 мкФ (всего 120 мкФ.)

Для простейшего преобразователя без отдельной пусковой цепи использование 25-30 мкФ на мощность холостого хода между одной из входных линий и третьей (генерируемой) линией обеспечит приемлемый фазовый преобразователь. Если емкость слишком мала, холостой ход либо не заводится, либо запускается очень медленно. Поскольку предохранители с выдержкой времени, обычно используемые для защиты двигателя от короткого замыкания, допускают некоторую перегрузку по току для запуска в течение примерно 5 секунд, рекомендуется использовать достаточную емкость для запуска холостого хода быстрее, чем это значение.Избыточная емкость приведет к тому, что трехфазное напряжение превысит входное линейное напряжение, особенно когда холостой ход не нагружен. В таблицах 5 и 6 показаны напряжения с различной емкостью для фазового преобразователя мощностью 5 и 3 л.с. соответственно. Токарный станок, используемый для нагружения преобразователя при испытаниях, указанных в таблицах 5 и 6, имеет двигатель мощностью 1/2 л.с. используемый сверлильный станок имеет двигатель мощностью 3/4 л.с. По мере увеличения 3-фазной нагрузки напряжения на линиях 1-3 и 2-3 снижались, как показано в таблицах. В таблицах 5 и 6 также показано время, необходимое для запуска холостого хода.Вернитесь назад и сравните , рисунок 4, и , рисунок 5, и решите, стоит ли улучшение балансировки выходов дополнительных усилий отдельной пусковой схемы, которая требуется, если одинаковая емкость подключена к обеим линиям 1-3 и 2-3.

Таблица 5.
Самозапускающийся холостой ход 5 л.с.

 Время пуска, 3-фазные напряжения
                 Секунды L1-L2 L1-L3 L2-L3

120 мкФ: 2,6 247,1 262,8 238,7 Без нагрузки
                           246.9 255,4 231,0 Токарный станок
                           247.1 251.0 227.2 Токарный и сверлильный станок

130 мкФ: 1,6 246,9 264,8 243,7 Без нагрузки
                           246,6 258,6 234,8 Токарный станок
                           246,2 253,7 229,8 Токарный и сверлильный станок

150 мкФ: 1,0 247,9 270,3 253,6 Без нагрузки
                           246,6 263,2 244,0 Токарный станок
                           247,8 259,2 238,8 Токарный и сверлильный станок

 

Таблица 6.
Самозапускающийся холостой ход 3 л.с.

 Время пуска, 3-фазные напряжения
                 Секунды L1-L2 L1-L3 L2-L3

 50 мкФ: 0,8 245,6 249,4 225,0 Без нагрузки
                           245,6 239,0 220,0 Токарный станок

 70 мкФ: 0,8 245,5 260,4 238,7 Без нагрузки
                           
100 мкФ: 0,6 246,1 277,7 256,1 Без нагрузки
                           245,9 262,5 245,6 Токарный станок
                           245,6 255,9 236,6 Токарный и сверлильный станок

120 микрофарад: 0.6 245,5 288,0 265,7 Без нагрузки
                           245,7 270,3 254,9 Токарный станок
                           245,3 261,5 245,9 Токарный и сверлильный станок
 

Автор — Джим Ханрахан.

РАСЧЕТ НА

КВААР ДЛЯ УСИЛИТЕЛЯ — Искажение напряжения

Для определения максимальной токовой защиты часто необходимо рассчитать полный ток нагрузки конденсаторной батареи. При расчете коэффициента мощности при полной нагрузке конденсатора интересно то, что необходимо учитывать множество параметров и переменных.Многие из этих параметров могут быть неизвестны в то время, что необходимо сделать инженерные оценки. Вот некоторые из переменных, определяющих ток конденсаторной батареи:

  • Допуск конденсатора
  • Допуск напряжения
  • Гармоники в системе

КВААР НА КАЛЬКУЛЯТОР AMPS — ТРЕХФАЗНЫЙ

КВААР К КАЛЬКУЛЯТОРУ УСИЛИТЕЛЯ — ОДНОФАЗНЫЙ

Например, ток конденсатора 25 кВАр можно рассчитать как 4 А для однофазной системы 7200 В с допуском конденсатора 10% и допуском напряжения 5%.

Калькулятор коэффициента мощности

Конденсатор продолжительный ток

Длительный основной ток однофазного конденсатора определяется по формуле:

Длительный основной ток трехфазного конденсатора определяется как:

Конденсаторная батарея среднего напряжения 1200 кВАр. Каждый блок рассчитан на 400 кВАр при 7,2 кВ

Для системы, показанной на рисунке выше, конденсаторы рассчитаны на 400 кВАр при 7.2кВ. Отдельные конденсаторы соединены между нейтралью. Линейное напряжение системы составляет 12 470 В. Чистый рейтинг банка — 400 * 3 = 1,200кВАр. Чтобы рассчитать ток полной нагрузки, введите 1200 кВАр в качестве номинального значения, а напряжение — 12 470 В в трехфазном калькуляторе выше. При необходимости примените дополнительные допуски.

Другие факторы, влияющие на постоянный ток конденсатора

Несмотря на то, что ток конденсатора может быть рассчитан с использованием приведенных выше уравнений, он не будет очень точным из-за различных других факторов, влияющих на уравнение тока.Каждый из них обсуждается ниже:

Допуск конденсатора

IEEE STD 18-2012, который является стандартом для шунтирующих силовых конденсаторов, допускает допуск конденсатора в пределах 0-10%. Этот допуск может составлять + 15% в соответствии со стандартом IEC. Это означает, что конденсатор с данными на паспортной табличке 100 кВАр может обеспечивать реактивную мощность от 100 до 115 кВАр и, следовательно, потреблять больший ток.

Обычно можно получить производственный допуск от производителя или измерить емкость и определить допуск.

Допуск напряжения

Конденсаторы

предназначены для непрерывной работы при номинальном напряжении или ниже. Напряжение электросети редко бывает близко к номинальному значению, и отклонение +/- 5% считается нормальным. В некоторых местах и ​​на объектах может наблюдаться допуск даже +/- 10%.

Допустимое отклонение напряжения установлено различными национальными стандартами, такими как ANSI C84.1 .

Конденсаторы

, соответствующие стандарту IEEE 18, могут работать при следующих условиях аварийного напряжения:

  • 110% номинального действующего напряжения
  • 120% от номинального пикового напряжения

Выходная реактивная мощность конденсатора зависит от напряжения системы в соответствии со следующим уравнением:

Где Q 1 — реактивная мощность при напряжении V 1 и Q 2 — реактивная мощность при напряжении V 2 .

Даже если конденсатор способен работать при перенапряжении 10%, он также потребляет соответствующий более высокий ток, который необходимо учитывать при расчете тока.

Допуск частоты

Изменение частоты влияет на поток реактивной мощности от конденсатора. Однако в современных электрических сетях изменение частоты незначительно и, следовательно, может быть проигнорировано при вычислении тока конденсатора.

Уравнение для расчета изменения реактивной мощности при изменении частоты питающей сети имеет следующий вид:

Где Q 1 — реактивная мощность с частотой f 1 , а Q 2 — реактивная мощность с частотой f 2 .

Гармоники

Когда конденсаторы помещаются в систему питания для коррекции коэффициента мощности, это изменяет поведение системы. Конденсатор представляет собой путь с низким сопротивлением для гармонических токов. Гармоническое напряжение, присутствующее в системе (из-за наличия нелинейных нагрузок), будет создавать дополнительный гармонический ток в конденсаторах. Этот ток может вызвать дополнительный нагрев и, в конечном итоге, привести к выходу из строя конденсатора, если он не спроектирован должным образом.

Чтобы учесть наличие неизбежных гармонических токов, допуск по напряжению и производственный допуск, IEEE STD 18 утверждает, что конденсаторы должны работать при 135% номинального среднеквадратичного тока на основе номинального квар и номинального напряжения.

При расчете тока конденсатора рекомендуется включать номинал 135%, чтобы устройства защиты от перегрузки по току могли быть правильно подобраны.

Выбор кабелей конденсаторных батарей и устройств защиты от перегрузки по току

Как обсуждалось ранее, при выборе кабеля и устройства защиты от перегрузки по току для конденсаторных батарей необходимо учитывать следующие моменты:

  • Из-за допусков на изготовление конденсаторов емкость может варьироваться в пределах 0–10% [IEEE] или 0–15% [IEC] от значения, указанного на паспортной табличке.
  • Напряжение, при котором применяются конденсаторы, может изменяться от + 5% до + 10%. Напряжение ниже номинального не является проблемой, поскольку более низкое напряжение приведет к меньшему току конденсатора.
  • Гармоники могут создавать дополнительный ток в конденсаторах в диапазоне от + 20% до + 35% номинального тока.

Принимая во внимание все вышеперечисленные факторы, кабели и автоматический выключатель, предохранители должны быть рассчитаны.

В качестве примера, если мы рассмотрим 15% допуск конденсатора, 10% допуск по напряжению и 20% дополнительный ток из-за гармоник, тогда ток полной нагрузки конденсатора основной гармоники необходимо умножить на 1.15 * 1,10 * 1,20 = 1,518.

Типичные значения сечения кабелей и автоматических выключателей варьируются в 1,3–1,5 раза от номинального тока полной нагрузки конденсаторной батареи.

Дополнительное чтение:

Падение переменного напряжения и коэффициент мощности системы

Регулировка напряжения

Калькулятор коэффициента мощности

Как измерить реактивную мощность?

Как рассчитать реактивную мощность трансформатора?

Калькулятор коэффициента мощности

— Дюймовый калькулятор

Найдите коэффициент мощности цепи, указав ниже напряжение, ток и мощность.Калькулятор также вычисляет полную мощность, реактивную мощность и оценивает размер конденсатора, необходимый для ее корректировки.

Как рассчитать коэффициент мощности

Коэффициент мощности является мерой эффективности использования энергии в электрической цепи и представлен числом от 0 до 1. В цепи используется несколько различных типов мощности, и коэффициент мощности представляет собой соотношение между ними. .

Истинная мощность — это фактическая мощность, используемая в цепи.Он представлен как P и часто измеряется в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт).

Реактивная мощность — это мощность, которая потребляется или генерируется схемой для поддержания напряжения. Обычно это происходит, когда ток и напряжение не совпадают по фазе из-за емкостной или индуктивной нагрузки. Он представлен как Q и измеряется в реактивных вольт-амперах (VAR) или в киловольт-амперах реактивных (kVAR).

Полная мощность — это комбинация истинной мощности и реактивной мощности.Он представлен как S и измеряется в вольт-амперах (ВА) или киловольт-амперах (кВА).

Для определения коэффициента мощности можно использовать следующую формулу:

PF = cos θ = PS

Определение коэффициента мощности для однофазной цепи

Чтобы рассчитать коэффициент мощности для однофазной цепи, нам нужно знать истинную мощность и полную мощность. Используйте приведенные ниже формулы для определения коэффициента мощности, полной и реактивной мощности.

Формула коэффициента мощности для однофазной цепи

PF = P (W) (V (V) × I (A) )

Формула полной мощности для однофазной цепи

S (VA) = V (V) × I (A)

Формула реактивной мощности для однофазной цепи

Q (VAR) = √ (| S (VA) | 2 — P (W) 2 )

Определение коэффициента мощности для трехфазной цепи

Формула для определения коэффициента мощности в трехфазной цепи немного отличается и требует знания межфазного напряжения.Это формулы для определения коэффициента мощности в трехфазной цепи переменного тока.

Формула коэффициента мощности для трехфазной цепи

PF = P (W) (√3 × V (V) × I (A) )

Формула полной мощности для трехфазной цепи

S (ВА) = √3 × V (В) × I (A)

Формула реактивной мощности для трехфазной цепи

Q (VAR) = √ (| S (VA) | 2 — P (W) 2 )

Корректирующий коэффициент мощности

Поскольку ток через цепь увеличивается с уменьшением коэффициента мощности, это может привести к потере энергии из-за неэффективности.Добавление емкости в схему может исправить это.

Чтобы оценить величину емкости, необходимую для корректировки, используйте приведенную ниже формулу.

емкость (мкФ) = 1000000 × Q (ВАР) (2 × π × 60 (Гц) × В (В) 2 )

Калькулятор также оценивает размер конденсатора, необходимый для корректировки коэффициента мощности. Он использует эту формулу и предполагает электрическую систему 60 Гц.

Конденсатор двигателя — типы, характеристики, применение и испытания

Конденсатор двигателя переменного тока — это тип конденсатора, специально разработанный для работы двигателей или компрессоров переменного тока.Он в основном используется в вентиляторах, водяных насосах, морозильных камерах, концентраторах кислорода и т. Д. В зависимости от области применения они в основном бывают двух типов. Это пусковые и пусковые конденсаторы. Однако также может быть конденсатор двойного типа, который работает как в рабочем, так и в пусковом режимах.

В этом блоге мы обсудим различия между этими типами моторных конденсаторов. Также мы рассчитаем необходимую емкость для данного электродвигателя.

Сколько существует типов конденсаторов двигателя?

1.Рабочий конденсатор

Рабочий конденсатор — это тип конденсатора двигателя, который необходим для работы однофазного электродвигателя переменного тока. Таким образом, у него 100% рабочий цикл, что означает, что рабочий конденсатор находится в постоянном использовании.

Скорее всего, это полимерные, пропиленовые пленочные конденсаторы. Чаще всего доступны номинальные напряжения 370 и 440 В переменного тока . Наиболее распространенными значениями емкости рабочих конденсаторов являются 1,5, 2,5, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 и 60 мкФ .

2. Пусковой конденсатор

Пусковой конденсатор — это тип конденсатора двигателя, который необходим для запуска однофазного электродвигателя переменного тока. После включения двигателя он остается пассивным.

В основном это неполяризованные алюминиевые электролитические конденсаторы с нетвердыми электролитами в них.

Номинальное напряжение ниже 370 В переменного тока . Чаще всего встречаются номинальные напряжения 125, 165, 250 и 330 В переменного тока . Точно так же номинальная емкость превышает 70 мкФ .

Рабочий конденсатор против пускового конденсатора

Некоторые из общих различий между рабочим и пусковым конденсаторами заключаются в следующем.

Конденсатор работы двигателя Пусковой конденсатор двигателя
Работает от напряжения выше 370 В переменного тока. Работает от напряжения ниже 370 В переменного тока.
Обычно он имеет низкое значение емкости (ниже 70 MFD). Обычно он имеет высокое значение емкости (выше 70 MFD).
В основном точная емкость указывается на внешней поверхности конденсатора. В основном, диапазон значений емкости указан на внешней поверхности конденсатора.
Конденсатор всегда в работе Конденсатор используется только один раз для включения двигателя.

(Примечание: — Рейтинг также может быть указан в MFD вместо мкФ. Здесь MFD означает Micro Farad, что тоже то же самое.)

Могу ли я использовать рабочий конденсатор в качестве пускового?

Да, вы можете использовать рабочий конденсатор в качестве конденсатора запуска двигателя .Но из-за малой емкости рабочего конденсатора его будет недостаточно для включения двигателя. В таком случае вам нужно добавить его в параллельную комбинацию. В параллельной комбинации общая емкость увеличивается. Таким образом, общей емкости двигателя хватит.

Нельзя использовать пусковой конденсатор в качестве конденсатора двигателя . Мы знаем, что пусковой конденсатор работает с большей емкостью. Таким образом, использование его в качестве рабочего конденсатора вызовет нагревание двигателя.Таким образом сократится срок службы мотора.

Расчет конденсатора однофазного двигателя

Перед выполнением расчетов вам необходимо знать, является ли конденсатор рабочим или пусковым. Зная тип, вы можете использовать формулу, указанную ниже.

Для пускового конденсатора

C (мкФ) = (I x 1000000) / (2ΠFV)

= (I x 1000000) / (6.285FV)

где, I = ток

F = частота переменного тока, которая обычно составляет 50 Гц или 60 Гц (в зависимости от страны)

В = номинальное напряжение, которое вы можете увидеть на внешней поверхности однофазного двигателя переменного тока.

Π = 22/7 = 3,14

Воспользуйтесь приведенной ниже формулой, чтобы рассчитать текущее значение

.

I = мощность / (В x P.f)

где V = напряжение

P.f = коэффициент мощности

(Примечание: — Если вы найдете коэффициент мощности в машине, используйте его в формуле. В противном случае предположите, что значение коэффициента мощности составляет 0,8 для данного двигателя.

Если мощность указана в лошадиных силах (л.с.), преобразуйте ее в ватты по формуле 1 л.с. = 746 Вт )

Теперь давайте возьмем пример

Дано,

Мощность = 1 л.с.

с.f = 0,8 (предположить)

Напряжение (В) = 220 В переменного тока

Частота (F) = 50 Гц

Текущий ток (I) = Мощность / (Напряжение X P.f)

= (1X 746) / (220 X 0,8)

= 4,238 А

сейчас,

C (мкФ) = (I x 1000000) / (2ΠFV)

= (4,238 X 1000000) / (2 X 3,14 X 50 X 220)

= 4238000/69080

= 91,349 мкФ

Следовательно, пусковой конденсатор двигателя мощностью 1 л.с. имеет приблизительное значение 91,349 мкФ.

(Примечание: — Возможно, вам не удастся найти 91.Пусковой конденсатор 349 мкФ на рынке. В таком случае выберите конденсатор с немного большей емкостью.)

для рабочего конденсатора

C (мкФ) = (Мощность X Eff (в%) X 1000) / (V² X F)

, где Eff = КПД (если значение указано в двигателе, введите его в формулу. В противном случае предположите, что КПД однофазного двигателя составляет 80%. Кроме того, при использовании этой формулы укажите значение КПД в процентах)

В = номинальное напряжение (заданное в двигателе)

F = частота переменного тока

Теперь давайте возьмем пример

Мощность = 1 л.с.

Eff = 80% (предположить)

В = 220 В переменного тока

F = 50 Гц

Затем,

C (мкФ) = (Power X Eff X 1000) / (V² X F)

= (1 X 746 X 80 X 1000) / (220² X 50)

= 59680000/2420000

= 24.661 (мкФ)

Следовательно, рабочий конденсатор двигателя мощностью 1 л.с. имеет приблизительное значение 24,661 мкФ.

(Примечание: — Вы не можете найти рабочий конденсатор на 24,661 мкФ на рынке. В таком случае выберите рабочий конденсатор с немного большей емкостью.)

Таблица размеров конденсатора двигателя

Как видно из приведенного выше расчета, конденсатор двигателя может зависеть от ряда факторов, таких как частота переменного тока, напряжение, КПД машины и т. Д.Следовательно, я не могу дать вам общую таблицу размеров конденсатора двигателя.

У разных двигателей могут быть разные таблицы размеров. Однако диаграмму можно составить для двигателей с разным приводом, используя приведенные выше формулы.

Признаки отказа конденсатора двигателя

Основные симптомы неисправности конденсатора двигателя следующие.

  • Конденсатор может сломаться, лопнуть или вздуться. Из него тоже могут быть протечки.
  • В случае пускового конденсатора двигателя двигатель может не включаться.Или может быть некоторая задержка перед запуском двигателя.
  • В случае конденсатора двигателя двигатель может перегреваться или вращаться не с полной эффективностью.
  • Конденсаторы могут выделять дым из-за перегрева. Также мотор может отключиться.

Испытания конденсатора двигателя

Прежде всего, осмотрите конденсатор снаружи. Если конденсатор внешне исправен, то вы можете проверить его следующими способами.

Перед проведением любого теста обязательно посмотрите на показания на поверхности конденсатора.

Первый метод

Первый способ довольно рискованный. Кроме того, полученный результат также не будет надежным. Итак, это наименее рекомендуемый метод. В этом методе возьмите источник питания переменного тока. Подключите два кабеля к двум клеммам конденсатора. Затем подключите другие концы кабелей к источнику питания. Теперь включите питание на долю секунды. За это время происходит зарядка конденсатора

(Примечание. — Зарядка должна производиться за доли секунды.Если вы заряжаете его в течение секунды или более, конденсатор выйдет из строя. )

После этого снимаем две клеммы с блока питания. Затем замкните два контакта. Здесь происходит процесс разряда. Итак, вы увидите искры с шумом в процессе разряда. Если он не производит никаких искр наряду с шумом, конденсатор может быть неисправен.

Как указывалось ранее, этот метод не эффективен. Метод показывает только зарядку и разрядку конденсатора.Однако он не может измерить значение емкости.

Второй метод

Второй метод аналогичен первому. Однако это невысокий риск.

Для этого метода подайте источник питания постоянного тока на данный конденсатор двигателя на короткий период времени. За это время конденсатор будет заряжаться. После полной зарядки подключите нагрузку (например, зуммер постоянного тока) к тем же двум точкам. При этом происходит разряд конденсатора. Следовательно, нагрузка активируется (например, зуммер издаст шум).

Третий метод

Третий метод требует мультиметра (токоизмерительные клещи).

Прежде всего разрядите конденсатор. После этого установите мультиметр на шкалу Ω. Подключите два щупа мультиметра к двум клеммам конденсатора. Затем посмотрите значение на дисплее. Конденсатор начинает заряжаться. Следовательно, значение сопротивления начинает расти. В определенный момент на дисплее появится символ OL, обозначающий перегрузку. Это означает, что конденсатор полностью заряжен.

После этого поменяйте местами два щупа в точке конденсатора. Затем наблюдайте за дисплеем. Здесь значение уменьшится с OL до 0. Это означает, что конденсатор разряжен. После этого значение снова будет увеличиваться в обратном направлении. Таким образом, зарядка будет происходить на противоположной обкладке конденсатора.

Четвертый метод

Четвертый и лучший метод — использовать мультиметр с функцией измерения емкости.

Для этого подключите два вывода конденсатора к мультиметру.Установите мультиметр в емкостной режим. Затем наблюдайте за результатом на дисплее глюкометра. Если полученное значение находится в пределах номинального значения конденсатора, значит, он исправен. В противном случае он может быть неисправен.

Пятый метод

Прежде всего, измерьте напряжение питания. Затем соедините два вывода конденсатора с двумя точками источника питания с помощью провода. Затем поместите крючок зажима в токоведущий провод. После этого включите блок питания.Токоизмерительные клещи покажут вам ток в амперах. Через 5 секунд выключить блок питания

(Примечание: — Если конденсатор пускового типа, то вы можете подавать питание на 5-10 секунд. Однако, если конденсатор пускового типа, то вы не должны подавать питание более чем на 5 секунд.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*