Для чего нужен пусковой конденсатор
Конденсаторы для запуска электродвигателя: какие нужны, как подключить
В быту часто возникает такая ситуация, когда необходимо подключить электродвигатель, но нет нужного источника питания. Тогда требуется использование другого типа напряжения. Обычно это происходит, если двигатель нужно подсоединить к стороннему оборудованию (токарному станку, самодельному устройству). Для этой цели применяют конденсаторы. Они бывают нескольких видов, поэтому необходимо иметь хотя бы базовое понятие о том, какие конденсаторы для запуска электродвигателя использовать в каждом конкретном случае.
Что собой представляет конденсатор
Каждый тип двигателей имеет свои особенности подбора конденсатора. Это определяет и какой емкости нужен конденсатор для запуска двигателя, какого номинального напряжения и какого типа.
Подключение однофазного двигателя
Для подключения асинхронного двигателя в однофазную цепь обычно используется напряжение 220 В. Но для запуска необходимо создать вращательный момент смещения ротора. С этой целью применяется пусковая обмотка, которая является дополнительной и функционирует только при запуске. На ней при помощи конденсатора задается смещение фазы.
Емкость выбирается по следующему принципу. Общая емкость (рабочая и пусковая) на 100 Вт мощности составляет приблизительно 1 мкФ. Если необходимо подобрать конденсаторы для запуска электродвигателя мощностью 1,5 кВт, то ее достаточно легко рассчитать: 1,5 х 1000 : 100 х 1 = 15 мкФ. Таким образом, чтобы подключить однофазный асинхронный двигатель мощностью 1,5 кВт, необходимо использовать рабочий и пусковой конденсатор общей емкостью 15 мкФ.
Подобные двигатели имеют несколько режимов работы:
Трехфазный двигатель
При подключении трехфазного двигателя используется рабочий конденсатор.
Чтобы правильно подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя, в первую очередь следует рассчитать его минимальную емкость.
Методы расчета емкости
Для расчета того, какие конденсаторы для запуска электродвигателя лучше использовать, применяется следующая формула:
На выходе получается емкость, измеряемая в мкФ (одна миллионная часть Фарада). Рассчитать ее можно и другим способом, используя в качестве основного параметра мощность.
Каждые 100 Вт мощности двигателя соответствуют 7 мкФ. Следует не забывать о том, что на обмотку стартера должен поступать ток не выше, чем номинальный.
Пример расчета емкости
Таким образом, чтобы понять, какие конденсаторы для запуска электродвигателя 2,2 кВт оптимальны, нужно произвести расчет: 2,2 х 1000 : 100 х 7 = 154 мкФ. Можно подобрать похожий по емкости (150 мкФ) или использовать несколько.
Если мощность двигателя будет, скажем, 1 кВт, то расчет будет выглядеть следующим образом: 1 х 1000 : 100 х 7 = 70 мкФ.
Подключение двух конденсаторов для трехфазного двигателя
Допускается подключение более одного конденсатора. Если подключать их параллельно, то емкость будет увеличиваться, что удобно для расчетов.
Отличия пускового и рабочего конденсатора
Пусковой конденсатор нужен для запуска двигателя, поэтому работает короткое время в начале, после чего отключается, тогда как мотор продолжает работать (в обмотке создается сдвиг фаз). Следовательно, время, когда пусковой конденсатор задействован, составляет около 3 секунд, так как за более продолжительный период он может сильно нагреться и привести к замыканию в цепи двигателя, за чем непременно последует выход из строя элементов схемы.
Такой вид конденсатора используется на электродвигателях, схема подключения которых предусматривает этот режим запуска. Для остальных двигателей он тоже может использоваться, если в момент запуска на валу создается повышенная нагрузка, которая не дает ротору свободно вращаться.
Рабочий конденсатор задает сдвиг фаз для постоянной работы двигателя, поэтому рассчитывается с учетом более продолжительной работы. Во время смены фаз цикла на конденсаторе появляется напряжение, превышающее напряжение питания. Это происходит из-за того, что им совместно с обмоткой создается колебательный контур. Последнее также важно учитывать.
Сравнение конденсаторов обоих типов
Рабочий и пусковой конденсаторы имеют такие отличия:
Эти правила помогают хотя бы приблизительно понять, какой конденсатор нужен для запуска электродвигателя.
Принципы подключения
С точки зрения безопасности рекомендуется соблюдать такие правила:
Если есть сомнения в способности подобрать правильно конденсаторы для запуска электродвигателя и самостоятельно подключить устройство, то рекомендуется обращаться за помощью к специалисту.
Иногда может возникнуть вопрос, какой конденсатор нужен для двигателя постоянного тока. Дело в том, что подобные двигатели не нуждаются в емкостных элементах в цепи. Но конденсаторы там также могут использоваться, их ставят на щеточный механизм для устранения помех. Они имеют совершенно другой принцип работы.
Проверка работоспособности конденсаторов
Для проверки конденсаторов применяют измеритель емкости. Он может быть выполнен как в виде отдельного прибора, так и быть в составе мультиметра (тестера). Проще рассмотреть вариант проверки с мультиметром:
Режим измерения емкости на мультиметре может изображаться по-разному. В большинстве имеются специальные гнезда Fcx.
Перед началом проверки конденсатора рекомендуется вручную (или автоматически, в зависимости от модели) переключить предел измеряемой емкости. Как правило, максимальное значение составляет 100 мкФ, чего в большинстве случаев достаточно. Существуют и другие приборы, позволяющие измерять емкость. Они выполняются в виде щупов, пинцетов или оснащаются специальными разъемами.
Важно понимать, что номинал, указанный на корпусе конденсатора, должен соответствовать измеряемому значению. Если это не так, то его следует заменить.
Замена и подбор конденсатора
Если есть конденсатор, аналогичный сгоревшему, то его достаточно просто установить на место старого. Полярность здесь роли не играет.
Многие не знают, какие конденсаторы для запуска электродвигателя использовать нельзя. Конденсаторы с указанием полярности (электролитические) использовать запрещается. Они термически разрушаются при применении в таких схемах. Как правило, для этой цели существуют специальные, которые предназначены для работы с переменным током и не имеют полярности, а также обладают специальным креплением и клеммами для быстрого монтажа.
Если нужного номинала нет, то проще всего подключить несколько конденсаторов. Делать это необходимо параллельно, так как при таком типе соединения емкость будет суммарной. При этом максимальное напряжение, на работу с которым они рассчитаны, не увеличивается. Такая схема подключения полностью соответствует монтажу конденсатора большей емкости.
Назначение и подключение пусковых конденсаторов для электродвигателей
Для обеспечения надежной работы электродвигателя используются пусковые конденсаторы.
Наибольшая нагрузка на электродвигатель действует на момент его старта. Именно в этой ситуации пусковой конденсатор начинает работать. Также отметим, что во многих ситуациях пуск проводится под нагрузку. В этом случае, нагрузка на обмотки и другие компоненты очень велика. Какая же конструкция позволяет снизить нагрузку?
Все конденсаторы, в том числе и пусковые, имеют следующие особенности:
Подобная конструкция представляет собой сочетание 2 проводников, которые разделяет диэлектрик. Применение современных материалов позволяет значительно повысить показатель емкости и уменьшить его габаритные размеры, а также повысить его надежность. Многие при внушительных рабочих показателях имеют размеры не более 50 миллиметров.
Назначение и преимущества
Используются конденсаторы рассматриваемого типа в системе подключения асинхронного двигателя. В данном случае, он работает только на момент пуска, до набора рабочей скорости.
Наличие подобного элемента в системе определяет следующее:
Без наличия этого элемента в системе, срок службы двигателя значительно уменьшается. Это связано с тем, что сложный пуск приводит к определенным сложностям.
Преимущества сети, которая имеет подобный элемент, заключаются в следующем:
Пусковой конденсатор работает на протяжении нескольких секунд на момент старта двигателя.
Схемы подключения
схема подключения электродвигателя с пусковым конденсатором
Большее распространение получила схема, которая имеет в сети пусковой конденсатор.
Данная схема имеет определенные нюансы:
При необходимости обеспечения высокого момента во время пуска, в цепь включается пусковой конденсатор, который подключается вместе с рабочим. Стоит отметить, что довольно часто его емкость определяется опытным путем для достижения наибольшего пускового момента. При этом, согласно проведенным измерениям, величина его емкости должна быть в 2-3 раза больше.
К основным моментам создания цепи питания электродвигателя, можно отнести следующее:
Подобным образом можно провести подключение однофазного электродвигателя.
Выбор пускового конденсатора для электродвигателя
Современный подход к данному вопросу предусматривает использование специальных калькуляторов в интернете, которые проводят быстрый и точный расчет.
Для проведения расчета следует знать и ввести нижеприведенные показатели:
Подобная информация вводится в соответствующие поля и проводится автоматический расчет. При этом, получаем емкость рабочего конденсата, а пусковой должен иметь показатель в 2,5 раза больше.
Провести подобный расчет можно самостоятельно.
Для этого можно воспользоваться следующими формулами:
При выборе, стоит также учесть нижеприведенные нюансы:
Обычно на вышеуказанные параметры не обращают особого внимания. Однако их можно учесть для создания идеальной системы питания электродвигателя.
Габаритные размеры также могут стать определяющим фактором. При этом, можно выделить следующую зависимость:
Обзор моделей
Существует несколько популярных моделей, которые можно встретить в продаже.
Стоит отметить, что эти модели отличаются не по емкости, а по виду конструкции:
Существуют и другие модели, зачастую они отличаются типом используемого диэлектрика и видом изоляционного материала.
Конденсатор в электродвигателе: что это такое и для чего он нужен
Отправим материал на почту
Асинхронные моторы активно используются в быту и на производстве. При запуске в некоторых случаях для них может не хватить крутящего момента. Чтобы решить эту проблему, используется пусковая цепь с особым образом подобранным конденсатором. Чтобы правильно его выбрать и использовать, нужно знать, зачем нужен конденсатор в электродвигателе и как правильно определить его характеристики.
Что такое пусковой конденсатор
Когда электродвигатель находится в рабочем режиме, его движение обеспечивается обмотками. Однако, когда в момент старта нужно начать вращение, обычных усилий двигателя недостаточно. Без использования дополнительных средств он только начнёт слегка подрагивать.
Обычно одним из элементов двигателя является рабочий конденсатор. Он накапливает заряд, который способен превышать рабочее напряжение, а затем отдаёт его в нужный момент. Однако для пуска его работы недостаточно. Для этого необходимо параллельно подключить ещё один конденсатор, который называют пусковым.
Его запускают на короткое время, которое не превышает нескольких секунд. Иногда это делают при помощи кратковременного нажатия пусковой кнопки, а иногда выключение производят автоматически после того, как двигатель стал набирать обороты.
Использование пускового конденсатора особенно важно в тех случаях, когда двигатель нужно запустить под нагрузкой. В этом случае потребуется увеличить стартовый момент в течение первых секунд работы.
В некоторых случаях двигатель запускают с незначительной нагрузкой. В таком случае пусковой конденсатор может не потребоваться. Это применяется для двигателей, мощность которых не превышает 1 квт. Отказ от его использования позволит упростить схему и снизить затраты. Иногда нагрузка может быть связана с особенностями конструкции. В таком случае можно принять меры для её снижения, что облегчит запуск двигателя в дальнейшем.
Что такое конденсатор
Эта деталь содержит две металлических пластины, между которыми находится слой диэлектрика. Когда к пластинам подключают напряжение, на них накапливается заряд. Электрическое находится внутри конденсатора. Оно тем сильнее, чем больший заряд находится на пластинах.
Если отсоединить напряжение от пластин, то конденсатор начинает отдавать заряд. Если используется переменный ток, то полярность напряжения будет периодически меняться. При этом на пластинах будет попеременно то положительный, то отрицательный заряд.
Ёмкость конденсатора является его важнейшей характеристикой. Она характеризует то, сколько энергии он способен пропустить через себя. Её измеряют в фарадах. Поскольку речь идёт об очень большой величине, обычно применяются приставки, которые обозначают, насколько небольшая часть используется. Чаще всего используются микрофарады (такая единицы равны 0,000001 фарады).
Для каждого конденсатора существует номинальное напряжение. При нём эта деталь способна долго и надёжно работать. Обязательно указывается предельная величина наработки, которая выражается в количестве часов.
Существуют различные типы конденсаторов:
Для использования в качестве пускового конденсатора лучше всего подходят электролитические. Их часто используют при частоте переменного тока 50 Гц и напряжении 220-600 вольт. Конденсаторы могут иметь достаточно высокую ёмкость она может составлять сотни тысяч микрофарад.
Эти детали имеют высокую уязвимость к действию перегрева. При нарушении теплового режима они быстро выходят из строя. Неполярные конденсаторы не имеют этого недостатка, однако стоят в несколько раз дороже.
При параллельном подключении ёмкости складываются. В том случае, когда её не хватает, для увеличения можно параллельно подключить дополнительную деталь. В этой ситуации нет необходимости заново собирать пусковую цепь.
Применяются также другие типы конденсаторов. Например, это могут быть вакуумные, жидкостные, газовые и другие. Однако в качестве пусковых конденсаторов их не используют.
Иногда тот конденсатор, который имеется в конструкции, не справляется с запуском. В таком случае его рекомендуется удалить, а вместо него поставить тот, который имеет большую ёмкость. Для маломощных двигателей допустимо, чтобы один конденсатор выполнял функции рабочего и пускового.
Использование полярных конденсаторов в условиях переменного напряжения возможно тогда, когда подключение выполнено через диод. Теперь полярность контактов изменяться не будет. Однако если диод будет неисправен, то деталь выйдет из строя.
Использование асинхронных двигателей
Трёхфазные и однофазные двигатели асинхронного типа активно используются в различных отраслях хозяйства. Для этого имеется несколько причин:
По внешнему виду можно легко отличить трёхфазные двигатели от однофазных. У первых всегда имеется 6 клемм, а у вторых их количество равно двум или четырём.
У трёхфазных моторов обмотки подключаются двумя способами: звездой или треугольником. Они предполагают использование напряжения, составляющего 380 вольт. Однако в быту оно применяется редко. Чтобы использовать такой мотор, нужно знать, как его правильно подключать.
Это делают с использованием фазосдвигающего конденсатора. Это позволит использовать трёхфазные двигатели при подключении к однофазной сети. В этом случае мощность мотора будет равна 50%-60% от номинальной.
Оптимальность работы трёхфазного двигателя обеспечивается при условии применения переменной ёмкости. Чтобы так сделать, на первом этапе применяют рабочий и пусковой конденсаторы, а на втором — только первый из них.
В быту часто применяются асинхронные однофазные двигатели. Для запуска обычно требуется дополнительная обмотка.
При выборе ёмкости конденсатора необходимо учитывать то, как зависит от неё величина пускового момента. При увеличении этой характеристики, происходит увеличение усилия. При определённом значении оно становится максимальным. После дальнейшего увеличения пусковой момент станет падать.
Какие характеристики учитывают при выборе
Установка конденсатора должна быть сделана строго по соответствующим правилам. Его выбор производится на основе следующей информации:
Эти данные можно получить из инструкции по эксплуатации электродвигателя. Данные электросети должны быть доступны из других источников. Для вычислений можно воспользоваться онлайн калькулятором или сделать расчёты самостоятельно.
Существуют дополнительные параметры, которые также необходимо принять во внимание:
Эти параметры не имеют решающего значения. Поэтому о них часто забывают. Однако, чем тщательнее подобран пусковой конденсатор, тем надёжнее и долговечнее будет происходить работа мотора.
Дополнительно нужно обратить внимание на размер и расположение детали. Обычно с увеличением ёмкости увеличиваются размеры детали. Иногда может быть выбор между марками различных производителей. Нужно выбирать те, которые выпускают более качественные и надёжные детали.
Как выбрать пусковой конденсатор
Чтобы он работал наиболее эффективно, нужно правильно подобрать ёмкость. Для её вычисления используются различные формулы, в зависимости от способа соединения обмоток. Вычисления выполняются следующим образом:
Если соединение обмоток выполнено треугольником, используется K = 4800, а при соединении звездой должно быть K = 2800. Результат вычислений представляет собой ёмкость, выраженную в микрофарадах.
При расчётах нужно учитывать номинальный ток. Речь идёт о максимально допустимом рабочем токе в условиях, когда работа двигателя происходит в нормальном режиме. Практически его величина зависит от имеющейся нагрузки. Если её нет, то значение будет минимальным.
Это значение называют током холостого хода. Оно фактически является компенсацией потерь, связанных с потерями энергии в обмотках, диэлектриками, трением и другими аналогичными причинами.
Если постепенно увеличивать нагрузку, то ток будет расти. Затем он достигнет номинального значения. При последующем росте ток будет расти по-прежнему, но обороты начнут падать. Длительное пребывание в этом режиме приведёт к повышенному износу оборудования и к вероятной поломке.
Определить номинальный ток можно не только из инструкции по эксплуатации, но и измерить самостоятельно. В последнем случае его величина будет определена более точно. Такое измерение можно провести следующим образом:
На основе полученного значения определяют требуемую ёмкость. Затем приобретают нужную деталь и устанавливают её. При этом допускается отклонение от расчётной величины не более, чем на 15%.
При подключении однофазного мотора ёмкость рабочего конденсатора определяют следующим образом. Нужно на каждые 100 ватт номинальной мощности взять по 7 микрофарад. Для пускового ёмкость выбирают в 2-3 раза больше. Однофазные асинхронные моторы часто используются в домашней бытовой технике.
Для этой цели обычно выбирают конденсаторы следующих конструкций:
Если необходимо обеспечить вращение двигателя в обратном направлении, то потребуется изменить подсоединение к конденсатору. Для этого будет достаточно просто поменять местами клеммы. Если речь идёт о замене уже существующей детали, то удобней всего выбрать её с теми же характеристиками, что и раньше.
В качестве рабочего необходимо использовать неполярный конденсатор, предназначенный для использования с переменным током. Это связано с тем, что в процессе работы будет постоянно меняться полярность. Однако в качестве пускового допустимо использования полярного. Для того, чтобы предотвратить изменение знака напряжения, необходимо подключить эту деталь через диод.
Проверка при установке
После того, как был выбран подходящий пусковой конденсатор, его необходимо проверить. Для этого необходимо выполнить следующие действия:
При использовании мультиметра предварительно нужно установить главный переключатель в режим измерения ёмкости.
При проведении расчётов можно использовать упрощённый вариант. Известно, что пусковой ток может превышать номинальный в 3-8 раз. Поэтому можно просто использовать ёмкость в 2-3 раза большую, чем у рабочего конденсатора. Если ёмкости для запуска недостаточно, достаточно просто взять более подходящий конденсатор.
Разница между пусковым и рабочим конденсаторами
Чтобы лучше понимать, для чего нужен пусковой конденсатор, каковы особенности их применения, нужно знать об их различиях. Основными являются следующие:
В обоих случаях чаще всего используют конденсаторы типов МБГО, МБГЧ.
Как влияет величина нагрузки на выбор конденсаторов
Если деталь выбрана в соответствии с приведёнными здесь расчётами, то она хорошо подойдёт при равномерной нагрузке. Примером такой ситуации является работа вентилятора.
Если нагрузка меняется, то в этом случае можно воспользоваться следующей хитростью. Например, можно рассматривать циркулярную пилу, с помощью которой распиливают доски и брёвна. В первом случае очевидно, что нагрузка меньше, а во втором — больше.
Например, если были произведены расчёты по номинальному току и получена ёмкость, равная 10 мкф, то нужно использовать такой рабочий конденсатор при распиливании досок. Для работы с брёвнами его скорее всего будет недостаточно. В этом случае при выполнении работы подключают две таких детали параллельно.
Если этого не сделать, двигатель потеряет мощность. В результате он станет перегреваться и для работы на нём потребуется делать перерывы, чтобы дать мотору остыть.
Наиболее распространённые в России модели
Чаще всего можно встретить в продаже следующие марки:
Существует также ряд других моделей, но они распространены в меньшей степени.
Советы по использованию
Определение необходимых характеристик и выбор модели требуют обычно значительных усилий. В связи с этим имеет смысл принять во внимание несколько советов:
Выполняя подключение пусковой цепи нужно тщательно выполнять все необходимые правила. Ошибка может привести к возникновению поломки или аварийной ситуации.
Заключение
Конденсаторное пусковое подключение полезно использовать в тех случаях, когда мотор находится под нагрузкой и для его запуска требуется значительное усилие. Пусковой конденсатор также полезен при подключении трёхфазного мотора к однофазной электросети. Его ёмкость должна быть рассчитана на основе номинального тока и напряжения сети. Если величина недостаточно, нужно поменять конденсатор тот, который имеет большую мощность.