Схема подключения конденсатора к электродвигателю 220в асинхронный. Конденсаторы для запуска электродвигателя: какие, как подобрать

На сегодняшний день электродвигатели являются основной составляющей любого производственного процесса. Запуск электродвигателя необходим в любом хозяйстве или в быту. Как правило, он используется для питания кондиционеров, вентиляторов, отопительных насосов и так далее. Именно поэтому каждый человек, связанный с электроникой должен хорошо знать схему подключения этого оборудования к сети 220в.

Устройство и предназначение конденсаторов

Для любых электродвигателей важными деталями являются не только радиотехнические, электронные детали и транзисторы, но и конденсаторы. При этом каждая схема запуска предусматривает определенное количество этих элементов. В то же время, полностью исключить их нельзя ни в одной схеме подключения.

Функциональные возможности

Конденсаторы выполняют самые различные функции. В первую очередь, они являются емкостями в фильтрах стабилизаторов и выпрямителей. Кроме того, конденсаторы обеспечивают передачу сигнала между каскадами усилителя. На основе этих деталей создаются фильтры подключения на высоких и низких частотах, а также устанавливаются временные интервалы и выбирается колебательная частота для различных электродвигателей.

Конденсатор для асинхронных электродвигателей предназначается для запуска и долговременной работы в системах переменного тока. В то же время, пусковой вариант может использоваться для относительно недлительного срока работы. Такое преимущество элементов для асинхронных электродвигателей обеспечивается тем, что они изготавливаются их полипропиленовой пленки.

Характеристики

Основным параметром любого подобного устройства является его емкость . В данном случае пусковой конденсатор имеет емкость, которая зависит от площади поверхности активного подключения и вида диэлектрика между ними. При этом размер устройства будет находиться в четкой зависимости от оксидного слоя диэлектрика. Этот оксидный слой, как правило, является достаточно тонким, так как для его формирования используется несколько атомных слоев. Благодаря этому удается разместить больше активной поверхности для запуска на определенной площади. Для частичного восстановления оксидного слоя используется электролит. Все это обеспечивается только при условии правильного подключения конденсатора к сети 220в с четкой полярностью.

Разновидности конденсаторов

1. Электролитические.
2. Полярные.
3. Неполярные.

Электролитические

Наиболее эффективными являются электролитические конденсаторы. Они обладают самой большой удельной емкостью, то есть наилучшим соотношением емкости к объему. Как правило, емкость таких электролитных устройств может достигать 100 000 мкФ. При этом рабочее напряжение в системе запуска и подключения колеблется от 220в до 600в. Подобные устройства являются идеальным вариантом для электродвигателей с низкой частотой, где они используются в фильтрах источников энергии. Именно поэтому такие устройства требуют подключения строго с учетом полярности. В качестве электродов здесь выступает тонкая оксидная металлическая пленка. Именно поэтому такие конденсаторы часто называют оксидными.

Полярные

Полярный пусковой конденсатор не может использоваться для подключения через сеть переменного тока 220в. Ведь если сделать так, то может произойти разрушение структуры оксидного диэлектрического слоя. Это связано с изменением полярности напряжения с частотой 50 Гц. В результате разрушится оксидный слой, что уменьшит сопротивление и увеличит ток. Это приведет к перегреву конденсатора с выделением газа и короткому замыканию с маленьким взрывом.

Неполярные

Что касается неполярных конденсаторов, то их стоимость может быть существенно выше, чем электролитических. Что касается их размеров, то они тоже отличаются. Это связано с тем, что электролитические элементы обладают большей емкостью при тех же размерах. Такой тип аккумуляторов обладает куда большей емкостью по сравнению с полярными конденсаторами, которые имеют масляную основу.

Как подобрать конденсатор к электродвигателю

Подбор конденсатора для трехфазного электродвигателя является непростой задачей. Особенно это касается его подключения через однофазную сеть 220в. Для такого подключения должен обязательно использоваться пусковой фазосдвигающий механизм. При этом схема предусматривает не только пусковой конденсатор для запуска электродвигателя, но и рабочий элемент. При его выборе, в первую очередь, следует определиться с емкостью рабочего конденсатора. Ее определяют по специальным формулам, которые отличаются для схемы подключения звезда и треугольник.

После того, как вы выбрали емкость рабочего элемента, выбирается пусковой элемент. Как правило, его емкость должна быть в несколько раз большей. При этом емкость должна быть большей в тех условиях, когда электродвигателю предстоит преодолевать серьезное сопротивление во время запуска. То есть этот показатель будет находиться в четкой зависимости от рабочего напряжения на двигатель. Для определения этого показателя следует использовать специальную таблицу, в которой учитывается тот минимальный показатель емкости, который должен иметь пусковой конденсатор. Специалисты рекомендуют поддерживать номинальное напряжение фазосдвигающих устройств, которое должно превышать напряжение сети почти в два раза. Например, если собирается схема для подключения через сеть 220в, то номинальное напряжение для запуска должно превышать 500в. Если планируется использовать целый блок подобных устройств, то подключать их необходимо параллельно.

Запуск электродвигателя при помощи конденсатора

При подсоединении конденсатора к электродвигателю следует использовать определенные схемы, из которых самыми эффективными являются подключения типа треугольник и звезда. В любом случае, на первом этапе необходимо подключить элемент так, чтобы в последующем не было риска взрыва. Далее следует подобрать конденсаторы парами, чтобы они имели одинаковую емкость. Например, емкость в данном случае может достигать 300 мкФ. Чтобы обеспечить максимальную безопасность запуска электродвигателя, необходимо поместить конденсаторную батарею в специальную коробочку. Это обезопасит систему от возможных последствий маленького взрыва, который может иметь место при перегреве.

Схема треугольник

Основная сложность для подключения трехфазного мотора через однофазную сеть состоит в том, что нужно правильно распределить провода, выходящие в распределительную коробку. Если же в конструкции отсутствует коробка, то тогда эти провода просто нужно вывести наружу по отношению к электромотору. Наиболее простая ситуация, когда в электродвигателе через систему 220в все обмотки уже имеют подключения по схеме треугольник. В таком случае вам достаточно просто подсоединить токоподводящий провод и пусковой конденсатор к клеммам мотора.

Схема звезда

Также простой является ситуация, когда в электродвигателе обмотки были соединены звездой, но ее можно переподключить в треугольник. Для замены типа подключения следует просто поменять перемычки. Более сложной считается ситуация, когда в распределительную коробку выводится 6 проводов без какой-то конкретики. Чтобы решить эту проблему, придется найти соответствующую документацию для запуска и подключения системы.

Для подключения по схеме звезда необходимо:

• найти начало и конец обмоток;
• определить пару проводов, которые относятся к одной обмотке.

Подключение по схеме треугольник

Наиболее удачной для бытовых электродвигателей является схема однофазного подключения трехфазных моторов треугольник. Этот способ позволяет добиться наибольшей мощности на выходе. Мощность системы в данном случае может достигать 70% от начальной. При этом два контакта в распределительной коробке присоединяются сразу к двум однофазным проводам сети 220в. Что касается третьего провода, то для его подключения используют пусковой и рабочий элемент Ср. Его подсоединяют к одному из двух контактов или сетевым проводам.

Таким образом, конденсаторы являются необходимыми элементами для запуска электродвигателей. Они обеспечивают нормальную работу электромоторов при подключении различными схемами. Наиболее оптимальными и эффективными являются электролитные конденсаторы.

В одной из прошлых статей мы говорили о подборе рабочих конденсаторов для работы 3 ф.(380 Вольт) асинхронного электродвигателя от 1 ф. сети (220 Вольт). А именно о подборе рабочих конденсаторов по амперметру . Спасибо Вам мои читатели за множество отзывов и благодарностей, ведь если бы не Вы уже давно бы забросил это дело. В одном из писем присланных мне на почту были вопросы: « Почему не рассказал о пусковых конденсаторах?», «Почему у меня не запускается двигатель, ведь я всё сделал, как было написано». А ведь правда что не всегда хватает «рабочих» конденсаторов для пуска электродвигателя под нагрузкой, и возникает вопрос: «Что же делать?». А вот что: «Нам нужны пусковые конденсаторы». А вот как их подобрать правильно мы сейчас поговорим.

И так что мы имеем: 3 фазный электродвигатель, к которому на основе прошлой статье мы подобрали ёмкость рабочего конденсатора 60 мкФ. Для пускового конденсатора мы берем емкость в 2 - 2,5 раза больше чем ёмкость рабочего конденсатора. Таким образом, нам понадобится конденсатор ёмкостью 120 – 150 мкФ. При этом рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза больше напряжения сети. Сейчас у многих возникает вопрос: « А почему не 300 мкФ или даже 1000 мкФ, ведь кашу маслом не испортишь?». Но в не этом случае, всего должно быть в меру, при слишком большей ёмкости пусковых конденсаторов нечего очень страшного не случиться, но эффективность пуска электродвигателя будет хуже. Таким образом не стоит тратить лишние средства на покупку слишком большой ёмкости.

Но какие, же конденсаторы нужны для пуска электродвигателя?

Если нам нужна небольшая ёмкость пускового конденсатора то вполне подойдёт конденсаторы того же типа которые мы использовали для рабочих конденсаторов. Но если нам нужно довольно таки большая ёмкость? Для такой цели не целесообразно использовать такой тип конденсаторов через их дороговизну и размеры (при сборе большой батареи конденсаторов размеры её будут велики). Для таких целей нам служат специальные пусковые (стартовые) конденсаторы, которые сейчас присутствуют в продаже, в большом ассортименте. Такие конденсаторы встречаются разных форм и типов, но в их названиях присутствует маркировка (надпись): «Start », «Starting », « Motor Start » или что-то в этом роде, все они служат для пуска электродвигателя. Но для лучшей убедительности лучше спросить у продавца при покупке, он всегда подскажет.

А вот сейчас Вы скажете: «А как же конденсаторы от старых советских ч/б телевизоров, так называемые «электролиты»?»

Да что я Вам могу сказать по этому поводу. Я сам их не использую, и Вам не рекомендую и даже отговариваю. Всё потому что их использование в качестве пусковых конденсаторов не вполне безопасно. Потому что они могут вздуваться или и того хуже взрываться. К тому же такой тип конденсаторов со временем высыхает и теряет свою номинальную ёмкость, и мы не можем точно знать, какую именно мы применяем в данный момент.

И так у нас есть электродвигатель, рабочий и пусковой конденсатор. Как нам всё это подключить?

Для этого нам понадобится кнопка ПНВС.

Кнопка ПНВС (пускатель нажимной с пусковым контактом) имеет три контакта: два крайних – с фиксацией и один посередине – без фиксации. Он и служит для включения пускового конденсатора, а при прекращении нажатия на кнопку возвращается в исходное положение (пусковой конденсатор «Сп» включается только во время пуска двигателя, а рабочий конденсатор «Ср» постоянно находиться в работе), другие два крайних контакта остаются включенными и отключаются при нажатии кнопки «Стоп». Кнопку «Пуск» нужно удерживаться до тех пор, пока скорость вала не достигнет максимальных оборотов, и только после её отпустить. Также не стоит забывать, что конденсатор имеет свойство иметь заряд электрического тока, и Вы можете попасть под поражения электрическим током. Что бы этого не случилось, по окончанию работы отключите электродвигатель от сети, и включите на одну две секунды кнопку «Пуск», чтобы конденсаторы могли разрядиться. Либо параллельно пусковому конденсатору поставьте резистор около 100 килоом, чтобы конденсатор разряжался на него.

Чтобы подключить трехфазный двигатель к однофазной сети используют конденсаторы для запуска электродвигателей. Они могут быть разной модификации, поэтому вопрос о том, как их правильно рассчитать и на что обращать внимание при выборе, совсем не праздный. Перед тем как ответить на вопрос, какой конденсатор необходим, стоит вспомнить, что же это вообще такое?

• Устройство и принцип работы
• Практическое применение
• Трехфазная сеть
  • Трехфазные двигатели
  • Однофазные двигатели
• Другие виды двигателей
• Электролитические емкости

Устройство и принцип работы

Конденсатор использует свойство проводников заряжаться, находясь на близком расстоянии друг от друга. Это называется поляризацией. Но чтобы этот заряд можно было снять, используют две пластины, одна напротив другой, с диэлектриком между ними. Если их разъединить, заряд снять не удастся.

Современные технологии позволяют выпускать емкостные приборы всевозможных моделей и назначений. Это и приборы, работающие только в цепях постоянного тока, и для запуска электродвигателей, и выравнивающие модели. Все, что остается конечному потребителю – выбрать подходящий, произвести расчет параметров и поставить в электрическую схему.

Практическое применение

Электродвигатели делятся на две большие категории: постоянного и переменного тока. Каждая категория, в свою очередь, тоже имеет свои деления. Как пример, электромашины переменного тока: однофазные и трехфазные, синхронные и асинхронные, с фазным ротором и короткозамкнутые. Многие из этих моделей можно подключать к сети различным образом, отличающимся от паспортных данных.

Во многих случаях используют фазосдвигающий конденсатор, который позволяет произвести пуск двигателя в однофазной сети 220в. Чтобы рассчитать его значения, необходимо учитывать некоторые параметры, а именно: какой тип электродвигателя используется, его мощность, потребляемый ток. Однофазная сеть в нашей местности преимущественно 220 вольт, поэтому расчет емкостей тоже будет описан именно для этого напряжения.

Существует большой выбор типов этих накопительных приборов. Очень хорошо, если кроме расчета параметров, учитывается также этот момент.

Самый удачный вариант – бумажный, типа МБГЧ. Его цена, в зависимости от емкости, будет несколько варьироваться, однако всегда можно найти элементы б/у. В некоторых случаях допустимо использовать приборы постоянного тока, однако стоит знать о некоторых особенностях их использования.

Трехфазная сеть

Трехфазные двигатели

Основные схемы включения трехфазных электродвигателей: звезда и треугольник. Для их работы в однофазной сети 220в предпочтительнее будет «треугольник». Формула расчета: Сраб.=k*Iф / U сети. Теперь немного подробнее.

• Iф – значение тока, которое потребляет электродвигатель в номинальном режиме. Проще всего посмотреть на нем самом. Иногда, если есть возможность, измерить клещами.
• Uсети – с этим все понятно. Это напряжение питания – 220 вольт.
• K – специальный коэффициент. Для треугольника он равен 4800, а для звезды – 2800. Он просто подставляется к формуле расчета.

Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют "Экономитель энергии Electricity Saving Box". Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

В некоторых случаях, а именно когда пусковые характеристики достигают значительных величин (пуск двигателя под нагрузкой), необходимо использовать дополнительные, пусковые, конденсаторы для запуска электродвигателя. Их параметры считают так: берут рабочий элемент и умножают его значения на 2,5…3. Также рабочее напряжение этой запчасти должно быть минимум в 1,5 раза выше сетевого.

Стоит отметить, что при включении трехфазного двигателя к 220в происходит потеря мощности до 30%; с этим необходимо смириться.

Однофазные двигатели

Также существует большая группа асинхронных машин, изначально рассчитанных на работу в однофазной сети. Их, как правило, подключают на 220 вольт, но это не значит, что все так гладко. Хотя они, в отличие от трехфазников, момент не теряют, однако момент пусковой у них достаточно низок, а значит конденсаторы необходимы и для этих двигателей.

На поверку, это двухфазные электродвигатели: у них две обмотки, смещенные на 90 градусов друг относительно друга. И если подать 220в с таким же смещением, то никакой фазосдвигатель для запуска не нужен!

Но такого не происходит и поэтому для его запуска на 220 нужен пусковой элемент

Один конденсатор рабочий, для постоянного подключения; другой – пусковой. Он отключается после разгона электродвигателя до расчетных значений и больше схеме 220 вольт не нужен. В качестве приборов запуска на 220в применяются только в приводах до 1 кВт. Дело в том, что при более высоких мощностях цена на необходимые фазосдвигатели настолько высока, что их применение экономически невыгодно.

Что касается расчета основной емкости, то можно пользоваться такой зависимостью: на каждые 100 ватт берется 1 мкФ. Дальше – дело арифметики уровня второго класса. Значение пускового прибора – в 2…2,5 раза выше.

Обратите внимание! Это не значение отдельного конденсатора, а общей емкости Сраб+Спуск.!

Для 220 вольт необходимо брать элементы запуска с напряжением хотя бы на 450 вольт, так как на них напряжение отличается от сетевого 220в!

Другие виды двигателей

Иногда задают такой вопрос: какой конденсатор необходим для запуска двигателя постоянного тока? Ответ очень прост: такие двигатели в емкостных элементах для этой цели не нуждаются. Их ставят на щеточный механизм для того, чтобы устранить искрение и помехи в сеть. Работают же такие электрические машины несколько по иному принципу.

Электролитические емкости

В некоторых маломощных двигателях для их запуска в работу используют электролитические конденсаторы. Иногда некоторые неопытные электрики, увидев такое устройство у соседа, сталкиваются с проблемой: нагрев и взрыв элемента. В чем же дело, какой вариант необходим?

Немного теории. Электролитические конденсаторы – приборы постоянного напряжения. Для использования их в качестве фазосдвигающих элементов необходимо выполнить подключение по специальной схеме.

При этом помнить: при параллельном соединении емкость суммируется, при последовательном – вычитается. Однако для кратковременного включения на 220в такие элементы использовать допускается.

Как видим, конденсаторы, несмотря на кажущуюся простоту, требуют тщательного подбора. При включении двигателя к 220 вольтам нужно все внимательно посчитать, выбрать нужные элементы и тогда проблем не возникнет.

Очень часто для подключения асинхронного трехфазного двигателя в бытовую электросеть используются конденсаторы для запуска электродвигателя. Для них рабочим является напряжение 380 В, которое применяется во всех сферах производства. Но рабочее напряжение бытовой сети у нас 220 В. И для того чтобы подключить промышленный трехфазный двигатель к обычной потребительской сети, используются фазосдвигающие элементы:

• пусковой конденсатор;
• рабочий конденсатор.

Схемы подключения при рабочем напряжении в 380 В

Выпускаемые промышленностью асинхронные трехфазные двигатели возможно подключить двумя основными способами:

• соединение «звездой»;
• соединение «треугольником».

Электродвигатели конструктивно выполняются из подвижного ротора и корпуса, в который вставлен находящийся неподвижно статор (может быть собран непосредственно в корпусе или вставляться туда). Статор имеет в своем составе 3 равнозначные обмотки, специальным образом намотанные и расположенные на нем. При соединении «звездой» концы всех трех обмоток двигателя соединяются вместе, а к их началам подаются три фазы. При соединении обмоток «треугольником» конец одной соединяется с началом следующей.

Принцип работы двигателя

При работе электродвигателя, подключенного к трехфазной сети 380 В, в каждую из его обмоток последовательно подается напряжение и по каждой из них протекает ток, создающий переменное магнитное поле, которое воздействует на ротор, закрепленный подвижно на подшипниках, который заставляет его вращаться. Для запуска при таком варианте работы никаких дополнительных элементов не нужно.

Если один из трехфазных асинхронных электродвигателей подключить к однофазной сети 220 В, то вращающий момент не возникнет и двигатель не запустится. Для запуска от однофазной сети трехфазных устройств, придумано множество различных вариантов. Одним из самых простых и распространенных среди них является применение фазового сдвига. Для этого используются различные фазосдвигающие конденсаторы для электродвигателей, через которые подключается контакт третьей фазы.

Кроме этого, обязательно наличие еще одного элемента. Это пусковой конденсатор. Он предназначен для запуска самого двигателя и должен работать только в момент запуска порядка 2-3 секунд. Если его оставить включенным на длительное время, то обмотки двигателя быстро перегреются и он выйдет из строя. Чтобы это реализовать, можно использовать специальный выключатель, у которого есть две пары включаемых контактов. При нажатой кнопке одна пара фиксируется до последующего нажатия кнопки «Стоп», а вторая будет замкнута только тогда, когда нажимается кнопка «Пуск». Это предотвращает выход электродвигателя из строя.

Схемы подключения для рабочего напряжения в 220 В

Из-за того, что существует два основных варианта подключения обмоток электродвигателей, схем подвода бытовой сети будет тоже две. Обозначения:

• «П» — выключатель, осуществляющий пуск;
• «Р» — специальный переключатель, предназначенный для реверса двигателя;
• «Сп» и Ср» — пусковой и рабочий конденсаторы соответственно.

При подключении к сети 220 В у трехфазных электродвигателей появляется возможность менять направление вращения на противоположное. Это можно осуществлять при помощи тумблера «Р».

Внимание! Менять направление вращения можно лишь при отключении питающего напряжения и полной остановке электродвигателя, чтобы не сломать его.

«Сп» и «Ср» (рабочие и пусковые конденсаторы) можно рассчитать по специальной формуле: Ср=2800*I/U, где I — потребляемый ток, U — номинальное напряжение электродвигателя. После вычисления Ср можно подобрать и Сп. Емкость конденсаторов пусковых должна быть больше минимум в два раза, чем у Ср. Для удобства и упрощения выбора можно принять за основу следующие значения:

• М = 0,4 кВт Ср = 40 мкФ, Сп = 80 мкФ;
• М = 0,8 кВт Ср = 80 мкФ, Сп = 160 мкФ;
• М = 1,1 кВт Ср = 100 мкФ, Сп = 200 мкФ;
• М = 1,5 кВт Ср = 150 мкФ, Сп = 250 мкФ;
• М = 2,2 кВт Ср =230 мкФ, Сп = 300 мкФ.

Где М — номинальная мощность используемых электродвигателей, Ср и Сп — рабочие и пусковые конденсаторы.

При использовании асинхронных электродвигателей, рассчитанных для рабочего напряжения 380 В в бытовой сфере, подключив их к сети 220 В, вы теряете около 50% номинальной мощности двигателей, но при этом скорость вращения ротора остается неизменной. Помните об этом, выбирая необходимую для работы мощность. Уменьшить потери мощности можно, применив соединение обмоток «треугольником», при нем КПД электродвигателя останется где-то на уровне 70%, что будет ощутимо выше, чем при соединении обмоток «звездой». Поэтому если технически осуществимо в распределительной коробке самого электродвигателя поменять соединение «звезда» на соединение «треугольник», то сделайте это. Ведь приобретение «дополнительных» 20% мощности будет хорошим шагом и помощью в работе.

При выборе конденсаторов пусковых и рабочих имейте в виду, что их номинальное напряжение должно быть минимум в 1,5 раза больше, чем напряжение в сети. То есть для сети в 220 В желательно для запуска и стабильной работы использовать емкости, рассчитанные на напряжение 400 — 500 В.

Двигатели с рабочим напряжением 220/127 В можно подключать только «звездой». При использовании другого соединения вы при пуске его просто сожжете, и останется только сдать все в утиль.

Если вы не можете подобрать конденсатор, использующийся для пуска и при работе, то можно взять их несколько и соединить параллельно. Общая емкость в этом случае подсчитывается следующим образом: Собщ = С1+С2+….+Ск, где к — необходимое их количество.

Иногда, особенно при значительной нагрузке, он сильно перегревается. В этом случае степень нагрева можно попытаться уменьшить, меняя емкость Ср (рабочего конденсатора). Ее постепенно снижают, проверяя при этом нагрев двигателя. И наоборот, если рабочая емкость недостаточна, то выходная мощность, выдаваемая устройством, будет маленькой. В этом случае можно попробовать увеличить емкость конденсатора.

Для более быстрого и легкого пуска устройства, если существует такая возможность, отключайте от него нагрузку. Это касается именно тех двигателей, которые были переделаны с сети 380 В на сеть 220 В.

Заключение по теме

Если вы хотите использовать для своих нужд промышленный трехфазный электродвигатель, то к нему нужно собрать дополнительную схему подключения, учитывая все необходимые для этого условия. И обязательно помните, что это электрическое оборудование и необходимо соблюдать все нормы и правила безопасности при работе с ним.

Похожие записи: