Wie wird ein Kondensator ausgewählt? Bestimmung der Kapazitäten von Phasenschieberkondensatoren. Kondensatoren laufen und starten
Asynchronmotoren werden in der Industrie häufig eingesetzt. Aber elektrische Einheiten mit geringer Leistung können im Alltag erfolgreich eingesetzt werden. Es braucht ein rotierendes Magnetfeld, um zu funktionieren.
Jedoch Einphasenmotoren dreht sich nicht, ohne dass eine Phasenverschiebung erzeugt wird, die mit organisiert wird zusätzliche Wicklung und einen Phasenschieber. Als letztere eignen sich MAL2118-Kondensatoren.
Kondensator kann angeschlossen werden verschiedene Methoden. Es gibt drei verschiedene Schemata:
- Startprogramm;
- Arbeiten;
- gemischt.
Es ist erwähnenswert, dass das häufigste Schema das erste (Launcher) ist. Ihr Unterscheidungsmerkmal besteht darin, dass der Kondensator nur zum Zeitpunkt seines Starts mit dem Motornetz verbunden ist.
Dann behält die elektrische Einheit selbstständig ihre Rotation bei. Ein solches Schaltschema ermöglicht nicht nur Geldeinsparungen bei der Installation eines kompletten Satzes (Drähte mit kleinerem Querschnitt), sondern auch Stromeinsparungen.
Es darf nicht vergessen werden, dass die Gefahr einer Überhitzung sehr wahrscheinlich ist, was in den meisten Fällen vom Gelände abhängt, in dem der Motor eingesetzt wird. Als Schutz empfiehlt sich der Einbau eines Thermorelais.
Das angegebene Schema ist vor allem deshalb von Vorteil, weil es Ihnen ermöglicht, Verzerrungen zu korrigieren. Magnetfeld Dadurch werden Wirbelstromverluste reduziert und der Wirkungsgrad erhöht.
Der Kondensator bleibt während des gesamten Motorbetriebs eingeschaltet. Allerdings gibt es bei dieser Methode einen Wermutstropfen. Das Einschalten bei laufendem Kondensator verschlechtert die Anlaufeigenschaften einer Asynchronmaschine erheblich.
Aus diesem Grund raten Ingenieure dazu, einen Kompromiss zu schließen und zwei Schemata gleichzeitig zu einem zu kombinieren.
Aufgrund der gleichzeitigen Verwendung von zwei Schemata sind die Starteigenschaften durchschnittlich (im Hinblick auf die Ressourcennutzung durchaus akzeptabel).
Erinnern! Vor dem Einschalten mit einem Kondensator muss unbedingt die Leistung mit einem Multimeter beurteilt werden. elektrisches Element(auch wenn es ganz neu ist).
Alexander Shenrok wird die Methoden zum Starten eines Asynchronmotors mit einem Kondensator anschaulich demonstrieren:
Der einfachste Weg, einen dreiphasigen Elektromotor einzuschalten einphasiges Netzwerk Dies geschieht mit einem einzigen Phasenschieberkondensator. Als solcher Kondensator sollten nur unpolare Kondensatoren und keine Feldkondensatoren (Elektrolytkondensatoren) verwendet werden.
Phasenverschiebungskondensator.
Beim Anschluss eines Drehstrom-Elektromotors an ein Drehstromnetz erfolgt der Start durch ein magnetisches Wechselfeld. Und wenn der Motor an ein einphasiges Netzwerk angeschlossen ist, wird keine ausreichende Verschiebung des Magnetfelds erzeugt, sodass ein Phasenverschiebungskondensator verwendet werden muss.
Die Kapazität des Phasenschieberkondensators muss wie folgt berechnet werden:
- zur Verbindung "Dreieck": SF=4800 I/U;
- zur Verbindung "Stern":SF=2800 I/U.
Erfahren Sie mehr über diese Arten von Verbindungen. :
In diesen Formeln ist Cf die Kapazität des Phasenschieberkondensators, μF; ICH- Nennstrom, A; U – Netzspannung, V.
In dieser Formel gibt es folgende Abkürzungen: P ist die Leistung des Elektromotors, unbedingt in kW; cosph ist der Leistungsfaktor; N- Motoreffizienz.
Der Leistungsfaktor bzw. die Verschiebung von Strom zu Spannung sowie der Wirkungsgrad des Elektromotors sind im Reisepass oder auf dem Schild (Typenschild) am Motor angegeben. Die Werte dieser beiden Indikatoren sind oft gleich und betragen meistens 0,8-0,9.
Grob lässt sich die Kapazität eines Phasenschieberkondensators wie folgt bestimmen: Cf = 70 P. Es stellt sich heraus, dass pro 100 W 7 Mikrofarad Kondensatorkapazität benötigt werden, dies ist jedoch nicht genau.
Letztendlich zeigt die korrekte Bestimmung der Kapazität des Kondensators den Betrieb des Elektromotors. Wenn der Motor nicht startet, ist die Kapazität gering. Wenn der Motor während des Betriebs sehr heiß ist, bedeutet dies, dass viel Kapazität vorhanden ist.
Arbeitskondensator.
Die durch die vorgeschlagenen Formeln gefundene Kapazität des Phasenschieberkondensators reicht nur aus, um einen unbelasteten dreiphasigen Elektromotor zu starten. Das heißt, wenn auf der Motorwelle kein mechanisches Getriebe vorhanden ist.
Der berechnete Kondensator gewährleistet den Betrieb des Elektromotors auch bei Erreichen seiner Betriebsdrehzahl, daher wird ein solcher Kondensator auch als Arbeitskondensator bezeichnet.
Kondensator starten.
Früher wurde gesagt, dass ein unbelasteter Elektromotor, also ein kleiner Lüfter, eine Schleifmaschine mit einem Phasenschieberkondensator gestartet werden kann. Hier, lauf Bohrmaschine, eine Kreissäge, eine Wasserpumpe können nicht mehr von einem Kondensator aus gestartet werden.
Um einen belasteten Elektromotor zu starten, müssen Sie kurzzeitig Kapazität zum vorhandenen Phasenschieberkondensator hinzufügen. Konkret ist es erforderlich, parallel zum angeschlossenen Arbeitskondensator einen weiteren Phasenschieberkondensator zu schalten. Allerdings nur für kurze Zeit von 2 – 3 Sekunden. Denn wenn der Elektromotor hohe Drehzahlen aufnimmt, fließt ein überschätzter Strom durch die Wicklung, an die zwei Phasenschieberkondensatoren angeschlossen sind. Hoher Strom erhitzt die Motorwicklung und zerstört ihre Isolierung.
Ein zusätzlich und parallel zu einem vorhandenen phasenschiebenden (Arbeits-)Kondensator geschalteter Kondensator wird als Startkondensator bezeichnet.
Bei leicht belasteten Elektromotoren von Ventilatoren, Kreissägen, Bohrmaschinen wird die Kapazität des Anlaufkondensators gleich der Kapazität des Arbeitskondensators gewählt.
Bei belasteten Motoren von Wasserpumpen und Kreissägen müssen Sie die Kapazität des Anlaufkondensators doppelt so groß wählen wie die des Arbeitskondensators.
Sehr praktisch für genaue Auswahl benötigte Behälter Phasenschieberkondensatoren(Arbeiten und Starten), um eine Batterie aus parallel geschalteten Kondensatoren zusammenzubauen. Zusammengeschaltete Kondensatoren müssen mitgenommen werden kleine Behälter 2, 4, 10, 15 uF.
Bei der Wahl der Spannung eines Kondensators müssen Sie die universelle Regel verwenden. Die Spannung, für die der Kondensator ausgelegt ist, muss 1,5-mal höher sein als die Spannung, an der er angeschlossen wird.
Kommentar auf YouTube hinzugefügt:alles ist etwas einfacher. In jedem vernünftigen Lehrbuch mit dem Titel „ Elektrische Autos“, am Ende des Abschnitts zur Theorie eines Asynchronmotors wird die Frage nach dem Betrieb einer Asynchronmaschine im Einphasenmodus behandelt, mit verschiedene Schemata Wicklungsanschlüsse. Es gibt auch Formeln zur Berechnung der Kapazität von Arbeits- und Anlaufkondensatoren. Genaue Berechnung, ist ziemlich kompliziert – Sie müssen die spezifischen Parameter des Motors kennen. Eine vereinfachte Berechnungsmethode lautet wie folgt: Star Srab = 2800 (Inom / Uset); Abstieg \u003d Srab 2 ÷ 3 (unter schwierigen Startbedingungen, Multiplizität 5); Dreieck Srab = 4800 (Inom / Uset); Abstieg \u003d Srab 2 ÷ 3 (unter schwierigen Startbedingungen, Multiplizität 5); wobei Srab die Kapazität des Arbeitskondensators, uF, ist; Abstieg - die Kapazität des Startkondensators, uF; Inom - nominal Phasenstrom Motor bei Nennlast, A; Uset – Spannung des Netzwerks, an das der Motor angeschlossen wird, V. Berechnungsbeispiel. Ausgangsdaten: Wir haben einen asynchronen Elektromotor - 4 kW; Wicklungsanschlussplan -Δ / Y-Spannung U - 220 / 380 V; Strom I - 8 / 13,9 A. Gemäß den Motorströmen: 8 A ist der Phasenstrom (d. h. der Strom jeder der drei Wicklungen) des Motors auf einem Dreieck und einem Stern, und das ist er auch Leitungsstrom auf einem Stern; 13,9 A ist der lineare Strom des Motors im Dreieck (wir werden ihn in den Berechnungen nicht benötigen). Nun, und tatsächlich die Berechnung selbst: Star Srab = 2800 (Inom / Uset) = 2800 (8 / 220) = 101,8 uF Descent = Srab 2÷3 = 101,8 2÷3 = 203,6÷305, 4 uF (unter schwierige Startbedingungen - 509 uF) Dreieck Sb = 4800 (Inom / Uset) = 4800 (8 / 220) = 174,5 uF Trigger = Sb 2÷3 = 174,5 2÷3 = 349÷523, 5 uF (unter schwierigen Startbedingungen - 872,5 uF) Art des Arbeitskondensators – Polypropylen (importiertes SVV-60 oder inländisches Äquivalent – DPS). Die Spannung der Leitung beträgt nicht weniger als 400 V im Wechsel (ein Beispiel für die Kennzeichnung: Wechselstrom ~ 450 V), für sowjetische Papier-MBGOs sollte die Arbeitsspannung mindestens 500 V betragen, wenn weniger - in Reihe schalten, aber das ist so natürlich ein Kapazitätsverlust - es müssen also viele Leitungen gewählt werden). Für Startkondensatoren ist es natürlich besser, auch Polypropylen- oder Papierkondensatoren zu verwenden, aber das ist teuer und umständlich. Um die Kosten zu senken, können Sie polare Elektrolyte (das sind solche mit „+“ und/oder „-“ auf dem Gehäuse) verwenden, indem Sie zuvor aus zwei polaren Elektrolyten einen unpolaren Elektrolyten herstellen und zwei Kondensatoren mit Minuspunkten miteinander verbinden (Sie können auch Pluspunkte anschließen, aber bei einigen Kondensatoren ist der Minuspol mit dem Körper dieser Kondensatoren verbunden. Wenn Sie sie mit Pluspunkten verbinden, müssen Sie diese Kondensatoren nicht nur von der umgebenden Hardware, sondern auch von jedem einzelnen Kondensator isolieren andere, sonst ein Kurzschluss) und die restlichen zwei Pluspunkte für den Anschluss an die Motorwicklungen belassen (das nicht vergessen, wenn serielle Verbindung Bei zwei identischen Kondensatoren wird ihre Gesamtkapazität halbiert und die Betriebsspannung verdoppelt. Wenn wir beispielsweise zwei 400-V-470-uF-Kondensatoren in Reihe schalten (Minus an Minus), erhalten wir einen unpolaren Kondensator mit einer Betriebsspannung von 800 V und einer Kapazität von 235 uF). Die Betriebsspannung jedes der beiden in Reihe geschalteten Elektrolyten muss mindestens 400 V betragen. Die erforderliche Startkapazität erreichen wir (falls erforderlich) durch Parallelschaltung solcher dualer (d. h. bereits unpolarer) Elektrolyte – mit parallele Verbindung Bei Verwendung von Kondensatoren bleibt die Betriebsspannung unverändert und die Kapazitäten werden aufsummiert (wie bei Parallelschaltung von Batterien). Es ist möglich, diese „Gemeinschaftsfarm“ mit Doppelelektrolyten nicht zu erfinden – es gibt fertige unpolare Startelektrolyte – zum Beispiel den Typ CD-60. Aber auf jeden Fall gibt es bei Elektrolyten (sowohl unpolaren als auch noch mehr bei polaren) ein ABER – solche Kondensatoren können an ein 220-V-Netz angeschlossen werden (es ist besser, polare überhaupt nicht einzuschalten). nur für die Zeit, in der der Motor gestartet wird – Elektrolyte können nicht als Arbeitskondensatoren verwendet werden – explodieren (polare fast sofort, unpolare etwas später). Bei einem funktionierenden Kondensator am Dreieck verliert der Motor 25-30 % seiner Kapazität Dreiphasenstrom, auf dem Stern 45-50 %. Ohne funktionierenden Kondensator beträgt der Leistungsverlust je nach Wicklungsschaltung mehr als 60 %. Und noch etwas zu Leitungen: Es gibt viele Videos auf YouTube, in denen Leute funktionierende Kondensatoren am Geräusch des Motors im Leerlauf (ohne Last) erkennen und aus Angst vor dem erhöhten Brummen des Motors die Arbeitskapazität reduzieren Kondensatoren, bis dieses Brummen auf ein mehr oder weniger akzeptables Maß absinkt. Dies ist die falsche Auswahl einer funktionierenden Leitung – so wird die Motorleistung unter Last unterschätzt. Ja, das erhöhte Brummen des Motors ist nicht sehr gut, aber nicht allzu gefährlich für die Wicklungen, wenn die Kapazität des Arbeitskondensators nicht zu hoch ist. Tatsache ist, dass sich die Kapazität des Arbeitskondensators im Idealfall je nach Belastung des Motors gleichmäßig ändern sollte – je höher die Belastung, desto größer sollte die Kapazität sein. Eine solch reibungslose Anpassung der Kapazität ist jedoch ziemlich schwierig, teuer und umständlich. Daher wählen sie eine Kapazität, die einer bestimmten Motorlast entspricht – normalerweise der Nennlast. Mit der Kapazität des Arbeitskondensators Bemessungslast Motor, das Statormagnetfeld ist kreisförmig und das Summen ist minimal. Wenn jedoch die Kapazität des Arbeitskondensators die Belastung des Motors übersteigt, wird das Statormagnetfeld elliptisch, pulsierend und ungleichmäßig, und dieses pulsierende Magnetfeld verursacht aufgrund der ungleichmäßigen Drehung des Rotors ein Summen – der Rotor dreht sich in einem Richtung, zuckt gleichzeitig vorwärts und dann zurück, und mit zunehmenden Strömen in den Wicklungen entwickelt der Motor weniger Leistung. Wenn der Motor also bei mittlerer Last und im Leerlauf brummt, ist das nicht so beängstigend, aber wenn das Brummen bei Volllast beobachtet wird, deutet dies auf eine deutlich überschätzte Kapazität des Arbeitskanals hin. In diesem Fall verringert eine Verringerung der Kapazität die Ströme in den Motorwicklungen und deren Erwärmung, gleicht das Statormagnetfeld aus („rundet es ab“ (d. h. reduziert das Brummen) und erhöht die vom Motor entwickelte Leistung. Lassen Sie den Motor jedoch längere Zeit im Leerlauf laufen, wenn die Leitung dafür ausgelegt ist volle Kraft Der Motor lohnt sich immer noch nicht - in diesem Fall liegt am Arbeitskondensator eine erhöhte Spannung an (bis zu 350 V) und durch die in Reihe mit dem Arbeitskondensator geschaltete Wicklung fließt ein erhöhter Strom (30 % mehr als). der Nominalwert - auf dem Dreieck und 15 % - auf einem Stern). Mit zunehmender Belastung des Motors sinken die Spannung am Arbeitskondensator und der Strom in der mit dem Arbeitskondensator in Reihe geschalteten Motorwicklung.
Wenn verbunden Asynchronmotor In einem einphasigen 220/230-V-Netz ist es notwendig, eine Phasenverschiebung an den Statorwicklungen vorzusehen, um ein rotierendes Magnetfeld (VMF) zu simulieren, das die Rotorwelle des Motors dreht, wenn sie an ihr „natives“ Netz angeschlossen wird. Dreiphasennetze Wechselstrom. Vielen, die sich mit Elektrotechnik auskennen, ist die Fähigkeit eines Kondensators bekannt, einem elektrischen Strom einen „Vorsprung“ von π / 2 = 90 ° im Vergleich zur Spannung zu verschaffen, da er das notwendige Moment erzeugt, das ihn erzeugt Der Rotor rotiert in bereits „nicht-nativen“ Netzwerken.
Für diese Zwecke muss jedoch der Kondensator ausgewählt werden, und zwar mit hoher Genauigkeit. Deshalb steht den Lesern unseres Portals ein Rechner zur Berechnung der Kapazität des Arbeits- und Anlaufkondensators absolut kostenlos zur Verfügung. Im Anschluss an den Rechner werden zu allen Punkten die notwendigen Erläuterungen gegeben.
Rechner zur Berechnung der Kapazität der Arbeits- und Anlaufkondensatoren
Wenn Sie in das Gehäuse eines Elektrogeräts schauen, können Sie viele verschiedene Komponenten erkennen, die in modernen Schaltkreisen verwendet werden. Verstehen Sie, wie all dies zusammenhängt Einzelsystem Widerstände, Transistoren, Dioden und Mikroschaltungen sind ziemlich schwierig. Um jedoch zu verstehen, warum ein Kondensator benötigt wird Stromkreise genug Wissen Schulkurs Physik.
Kondensatorgerät und seine Eigenschaften
Der Kondensator besteht aus zwei oder mehr Elektrodenplatten, zwischen denen eine dielektrische Schicht angeordnet ist. Dieses Design hat die Fähigkeit, sich anzusammeln elektrische Ladung bei Anschluss an eine Spannungsquelle. Das Dielektrikum kann Luft oder sein Feststoffe: Papier, Glimmer, Keramik, Oxidfilme.
Die Haupteigenschaft des Kondensators ist konstant oder variabel elektrische Kapazität, gemessen in Farad. Dies hängt von der Fläche der Platten, dem Abstand zwischen ihnen und der Art des Dielektrikums ab. Die Kapazität eines Kondensators bestimmt seine beiden wichtigsten Eigenschaften: die Fähigkeit, Energie zu speichern und die Abhängigkeit der Leitfähigkeit von der Frequenz des übertragenen Signals, weshalb diese Komponente in elektrischen Schaltkreisen weit verbreitet ist.
Energiespeicher
Wenn verbinden Flachkondensator An eine Konstantspannungsquelle werden nach und nach negative Ladungen an einer ihrer Elektroden und positive Ladungen an der anderen angesammelt. Dieser Prozess, Aufladung genannt, ist in der Abbildung dargestellt. Seine Dauer hängt von den Kapazitätswerten und ab aktiver Widerstand Kettenelemente.
Das Vorhandensein eines Dielektrikums zwischen den Platten verhindert den Fluss geladener Teilchen im Inneren des Geräts. Aber in der Kette selbst zu diesem Zeitpunkt elektrischer Strom bleibt bestehen, bis die Spannungen am Kondensator und an der Quelle gleich sind. Wenn Sie nun die Batterie vom Tank trennen, ist sie selbst eine Art Batterie, die Energie liefern kann, wenn eine Last angeschlossen ist.
Widerstand versus aktuelle Frequenz
Ein an einen Wechselstromkreis angeschlossener Kondensator lädt sich regelmäßig entsprechend der Polaritätsänderung der Versorgungsspannung auf. So, die betrachtete elektronisches Bauteil, zusammen mit Widerständen und Induktivitäten, erzeugt den Widerstand Rс=1/(2πfC), wobei f die Frequenz und C die Kapazität ist.
Wie aus der dargestellten Abhängigkeit ersichtlich ist, weist der Kondensator eine hohe Leitfähigkeit gegenüber hochfrequenten Signalen auf und leitet niederfrequente Signale nur schwach. Widerstand kapazitives Element in Kette Gleichstrom wird unendlich groß sein, was seinem Bruch gleichkommt.
Nachdem Sie diese Eigenschaften untersucht haben, können Sie überlegen, warum ein Kondensator benötigt wird und wo er verwendet wird.
Wo werden Kondensatoren eingesetzt?
- Filter sind Geräte in Funkelektronik-, Energie-, Akustik- und anderen Systemen, die dazu bestimmt sind, Signale in bestimmten Frequenzbereichen zu übertragen. Zum Beispiel im Üblichen Ladegerät Für Mobiltelefon Kondensatoren dienen zur Glättung der Spannung durch Unterdrückung hochfrequenter Anteile.
- Schwingungskonturen elektronischer Geräte. Ihre Arbeit basiert auf der Tatsache, dass beim Einschalten von Kondensatoren in Verbindung mit einer Induktivität im Stromkreis periodische Spannungen und Ströme entstehen.
- Impulsformer, Timer, analoge Rechengeräte. Beim Betrieb dieser Systeme wird die Abhängigkeit der Kondensatorladezeit vom Kapazitätswert genutzt.
- Gleichrichter mit Spannungsvervielfachung werden unter anderem in Röntgenanlagen, Lasern und Teilchenbeschleunigern eingesetzt. Dabei spielt die Eigenschaft der kapazitiven Komponente, Energie zu speichern, zu speichern und abzugeben, die wichtigste Rolle.
Dies sind natürlich nur die häufigsten Geräte, bei denen Kondensatoren zum Einsatz kommen. Kein einziges komplexes Haushalts-, Automobil-, Industrie-, Telekommunikations- oder Leistungselektronikgerät kommt ohne sie aus.
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