Формула расчета емкости конденсатора для трехфазного двигателя

Расчёт конденсатора для электродвигателя 380 на 220: особенности, принцип работы электромоторов

Формула расчета емкости конденсатора для трехфазного двигателя

Чтобы подключить трехфазный двигатель на 380 В к однофазной сети на 220 В, следует выполнить расчёт конденсатора для электродвигателя 380 на 220 вольт, если быть более точным, пары конденсаторов — рабочего и пускового. Асинхронный электромотор подключается двумя способами: по схемам «треугольник» и «звезда».

Конденсатором называется электронный элемент, который предназначен для аккумулирования электроэнергии. Характер работы не предусматривает активных действий компонента. С учетом рабочего режима выделяют конденсаторы переменной и постоянной ёмкости.

В зависимости от вида напряжения различают полярные, где следует строго придерживаться определенной полярности, и неполярные (применяются в цепях переменного и постоянного тока). При выборе требуемой емкости следует помнить, что в цепи с параллельным соединением итоговая ёмкость складывается.

Чтобы электромотор запустился и продолжил работать, применяют пусковые (Сп) и рабочие (Ср) конденсаторы. Предназначение пускового конденсатора — пуск электродвигателя.

Когда двигатель достигает рабочей частоты и мощности, пусковой конденсатор выключают. Основная функция рабочего конденсатора — создание достаточного сдвига электромагнитного поля.

Емкость рабочего конденсатора для подсоединения электромотора по схеме подключения обмоток «звезда» рассчитывают по формуле:

C р =2800 * I н /U с (мкф), где:

  • I н — номинальный ток электромотора, измеряемый в Амперах (соответствует паспортным данным электродвигателя);
  • U с — напряжение сети. Единица измерения — Вольт.

Пусковой конденсатор подсоединяется параллельно рабочему и включается только на этапе пуска электромотора. В момент набора оборотов двигателем нужно выключить пусковой конденсатор.

Емкость пускового конденсатора должна превышать емкость рабочего в 2,5−3 раза. Рассчитывается по формуле: C п = (2,5…3) * C р; (мкф).

Установление выводов обмоток

Первым делом необходимо разделить выводы обмоток попарно. У каждой пары должны быть концы, соответствующие обмотке. Для этого потребуется тестер или индикатор напряжения.

При использовании тестера устанавливают флажок переключателя на измерение сопротивления (обозначается греческой буквой Ω «омега»).

Если используется индикатор напряжения, перед началом работы нужно дотронуться к токоведущим частям на несколько секунд, чтобы зарядить и протестировать прибор.

После этого берется один из выводов обмотки, который будет условно принят началом первой обмотки, и маркируется «U1». Далее необходимо коснуться одним измерительным стержнем тестера или измерителя напряжения вывода «U1», а другим — любого из оставшихся выводов.

Если после этого значения тестера или индикатора остались неизменными, этот конец оставляют, а вторым измерительным стержнем касаются другого вывода остальных четырех проводов, перебирая до того момента, пока показатели измерительных приборов не изменятся. Отыскав таким способом второй вывод обмотки, его принимают за конец первой обмотки и маркируют «U2». Аналогичным способом поступают с другими четырьмя проводами.

Способы подключения электродвигателей

В быту нередко возникает необходимость подключить электромотор 380 на 220 вольт. Несмотря на то что коэффициент полезного действия существенно снижается (более чем 50%), такое преобразование может быть оправданным. Фактически после модернизации двигатель начинает выполнять работу двухфазного.

Отечественные производители электромоторов нередко собирают схему «звезда» по умолчанию, тогда как «треугольник» нужно будет ещё выполнить, подсоединив три фазы и собрав звезду. Сильной стороной схемы подключения двигателя 380 на 220 вольта «треугольник» трёхфазовой электроцепи считается максимальная мощность, вырабатываемая двигателем.

Для соединения обмоток двигателя «треугольником» нужно:

  • подсоединить начало второй обмотки с концом первой;
  • начало третьей обмотки с концом второй;
  • начало первой обмотки с концом третьей обмотки.

Если двигатель подключён по схеме «треугольник», то он способен выдавать стопроцентную паспортную мощность, но во время запуска сила тока настолько велика, что возникает риск нарушения изоляции проводов.

По этой причине в мощных электродвигателях используют смешанную схему подсоединения «звезда-треугольник».

Двигатель запускается на малых пусковых токах, а при вхождении его в рабочий режим выполняется переход на схему «треугольник».

Пуск по схеме подключения трёхфазного электродвигателя на 220 «звезда» выполняется плавно из-за невозможности добиться максимально возможной работоспособности электромотора.

Схема «треугольник» подойдет электродвигателям с частотой вращения не более 1,5 тыс. оборотов в минуту. В этом типе соединения применяют конденсаторы. Смысл подключения эл. двигателя 380 на 220 через рабочий конденсатор — это появление третьей фазы.

Источник: https://220v.guru/elementy-elektriki/dvigateli/vypolnenie-rascheta-kondensatora-dlya-elektrodvigatelya-380-na-220.html

Расчет рабочего конденсатора для электродвигателя

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.

Читайте также  Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного

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.

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.

Читайте также  Расчет рабочего конденсатора для однофазного двигателя

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:

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 100cosϕ — 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 СВВ65Электролитические 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.

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

Источник: https://ruscos.ru/calculation-of-the-working-capacitor-for-the-electric-motor/

Расчет емкости конденсатора

> Теория > Расчет емкости конденсатора

Конденсаторы – это компоненты, способные хранить электрозаряд или электрическую энергию. Простейшая форма элемента – это две пластины из металла с диэлектриком между ними, не допускающим электрического соединения обкладок. При подаче напряжения в межобкладочном пространстве образуется электрическое поле, с положительным зарядным знаком на одной пластине и с отрицательным – на другой. Распределение заряда одинаково с обеих сторон.

Читайте также  Как подключить 3х фазный двигатель на 220

Различные типы конденсаторов

Емкость конденсатора

Для конденсаторного элемента емкость – это потенциальная мера хранения энергии. Она имеет символ С и рассчитывается в фарадах (Ф). Наиболее часто можно встретить единицы, масштабированные в меньшую сторону: микро-, нано-, пикофарады.

Емкость конденсатора можно выразить через заряд (q) и напряжение (V):

C = q/V = (I x t)/V, где:

  • t – время,
  • I – сила тока.

Емкость определяется также структурными размерами конденсатора:

C = (ε x ε0 x S)/d.

Из этой формулы получается, что емкость тем больше, чем:

  • больше поверхность пластины S;
  • меньше расстояние между ними d;
  • лучше дипольное образование в изоляторе (больше диэлектрическая проницаемость ε):

ε0 = 8,85 х 10 ( в -12 степени), Ф/м – диэлектрическая проницаемость в вакууме.

Для увеличения емкости плоского конденсатора надо увеличить плоскость его пластин, уменьшить межобкладочное расстояние или применить для изолятора материал с большим значением ε.

Формулы емкости для различных конденсаторов

Элементы обладают фиксированной емкостью, определенной производителем, значение которой нельзя изменить.

Конденсаторы с переменной емкостью

Емкость конденсатора: формула

Для этих элементов характерна способность менять емкость. Простейший из них состоит из нескольких половин дисков (одной), фиксированных и электрически связанных друг с другом.

Другая группа аналогичных половин диска установлена на общей оси. При вращении вала фиксированная на нем половина диска устанавливается между неподвижными половинами, и происходит изменение емкости.

Конденсатор с переменной емкостью

Характеристики конденсатора

  1. Диэлектрическая постоянная ε является мерой того, как изолирующий материал влияет на емкость конденсатора;
  2. Диэлектрическая прочность определяет самое высокое напряжение, которое может быть приложено к конденсаторному элементу. В случае его превышения происходит пробой;
  3. Температурная зависимость.

    В фильтрах и резонансных схемах важную роль играет температурный коэффициент ТК. В зависимости от температуры, меняется отдаваемая мощность. Изменение может быть со знаком «плюс» и «минус». Некоторые схемы требуют точности расчета конденсатора.

Измеритель емкости конденсаторов

В электрических цепях нередко производят подключения, состоящие из нескольких конденсаторов, имеющих разные типы соединений.

Последовательное соединение

Если левая пластина первого конденсатора несет заряд со знаком «плюс», правая из-за электростатической индукции получит его со знаком «минус». При этом он будет смещен от левой обкладки второго конденсатора, что, в свою очередь, положительно зарядит ее и т. д.

Последовательное соединение конденсаторных элементов

Напряжение, приложенное к общей емкости конденсаторов, будет складываться из напряжений на каждом из них:

V = V1 + V2 + V3 + …

Так как:

  • V1 = q/С1;
  • V2 = q/С2;
  • V3 = q/С3,

а для всей батареи последовательных элементов:

V = q/С,

то q/С = q/С1 + q/С2 + q/С3.

Количество электричества в последовательной цепи одинаково, значит допустимо разделить обе части уравнения на q.

Рассчитать емкость элементов, собранных в последовательную цепь, можно по формуле:

1/С = 1/С1 + 1/С2 + 1/С3 + …

Важно! Величина, обратная суммарной емкости конденсаторных элементов, соединенных в последовательную цепь, составляет сумму обратных величин емкостей отдельных компонентов.

Параллельное соединение

Когда емкость конденсаторов мала, они включаются параллельно. Как рассчитать общую емкость такой цепи, определяется теми же зависимостями, но с учетом того, что напряжение на конденсаторных пластинах будет одинаковым:

V = V1 = V2 = V3 = …

Параллельное соединение конденсаторных элементов

Количество электричества на каждом конденсаторе составит:

q1 = V x C1, q2 = V x C2, q3 = V x C3.

Общий заряд конденсаторной батареи:

q = q1 + q2 + q3 = V/C1 + V/C2 + V/C3 = V x (C1 + C2 + C3), а С = С1 + С2 + С3.

Важно! При параллельном соединении конденсаторных элементов каждый из них подключен на полное напряжение электроцепи, а общая емкость суммируется.

https://www.youtube.com/watch?v=XQ_nL7BM-7g

В сети есть сайты, имеющие калькулятор для расчета конденсатора при разных конфигурациях электросхемы, а также позволяющих определить емкость, задавая свои структурные параметры, как для плоских, так и для цилиндрических элементов.

Расчет конденсатора для электродвигателя

Приборы для измерения емкости аккумулятора

Трехфазный электромотор можно подключить к однофазной линии, которая позволит управлять им с помощью конденсатора. При этом надо произвести расчет емкости конденсатора.

Чтобы узнать значение в микрофарадах, которое нужно получить от конденсаторного элемента, и найти оптимальный пусковой момент в однофазной линии, надо знать технические характеристики мотора.

Схемы включения электромотора с конденсатором

  1. Активная мощность определяется:

Р = √3 x V x I x соsφ.

Она может быть указана на таблице, прикрепленной к мотору. Напряжение – 220 В в однофазном режиме. Величина соsφ также указывается производителем (обычно для электродвигателей соsφ = 0,8-0,85).

  1. Отсюда можно найти силу тока:

I = P/(√3 x V x  соsφ).

  1. Емкость конденсатора для соединенных звездой двигательных обмоток Сраб = 4800 x I /V, для соединенных в Δ – Сраб = 2800 x I/V;
  2. Для пускового конденсаторного элемента Спуск = 2,5 С.

Сетевой калькулятор онлайн производит и такой тип расчетов. Для этого вводятся параметры электромотора и питающей сети, в результате получается емкостное значение.

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/raschet-emkosti-kondensatora.html

Понравилась статья? Поделить с друзьями: