Расчет пускового и рабочего конденсатора для пуска двигателя: Калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсаторов

Калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсатора

Ссылка на статью успешно отправлена!

Отправим материал вам на e-mail

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.

Подключение конденсатора к электродвигателю

Подключение конденсатора к электродвигателю

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

Содержание статьи

Содержание

Калькулятор расчета емкости рабочего и пускового конденсатора

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 обмотокРасчетные зависимости
Подключение конденсатора к электродвигателюСр = 2800*I/U;
I = P/(√3*U*η*cosϕ)

Ср - емкость рабочего конденсатора

Подключение конденсатора к электродвигателюСр = 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 СВВ65Электролитические неполярные конденсаторы серии CD60
ИзображениеПодключение конденсатора к электродвигателюПодключение конденсатора к электродвигателю
Номинальное рабочее напряжение, В400; 450; 630220-275; 300; 450
Номинальный ряд, мкФ1,5; 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; 1505; 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.

Расчетные зависимости

Расчетные зависимости

Калькулятор расчета результирующей емкости двух последовательно соединенных конденсатора

Расчетные зависимости

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

Конденсатор для пуска электродвигателя, как рассчитать мощность

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.

Конденсатор для пуска электродвигателяКонденсатор для пуска электродвигателя
Конденсатор для пуска электродвигателя

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.
Неполярный конденсаторНеполярный конденсатор

Неполярный конденсатор

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 конденсаторовРазличные виды конденсаторов

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

  • треугольник;
  • звезда.
Подключение двигателя по схемам "звезда" и "треугольник"
Подключение двигателя по схемам "звезда" и "треугольник"

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 конденсатораРазновидности устройства электролитического конденсатора

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:

C = (k×Iφ)/U

Где

  • 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.
Трехфазный электродвигательТрехфазный электродвигатель

Трехфазный электродвигатель

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 сетиПодключение трехфазного электродвигателя к сети

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 электродвигателяКонструкция асинхронного однофазного электродвигателя

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.

Схема подключения, подбор 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)

Схема подключения рабочего конденсатора к обмоткам двигателя компрессораСхема подключения рабочего конденсатора к обмоткам двигателя компрессора

Схема подключения пускового конденсатора к обмоткам двигателя компрессора

 

 

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:

 

Ср= Isinφ/2πf U n2

 

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= U√(1+n2)

 

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.

 

Проверка и замена пускового/рабочего конденсатора

Определение емкостей фазосдвигающих конденсаторов. Рабочий и пусковой конденсаторы

Самый простой способ включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть, это с помощью одного фазосдвигающего конденсатора. В качестве такого конденсатора нужно использовать только неполярные конденсаторы, а не полевые (электролитические).

Фазосдвигающий конденсатор.

При подключении трехфазного электродвигателя к трехфазной сети пуск обеспечивается за счет переменного магнитного поля. А при подключении двигателя к однофазной сети достаточный сдвиг магнитного поля не создается, поэтому нужно использовать фазосдвигающий конденсатор.

Емкость фазосдвигающего конденсатора нужно рассчитать так:

  • для соединения «треугольником»: Сф=4800•I/U;
  • для соединения «звездой»: Сф=2800•I/U.

Об этих типах соединения можно подробнее ознакомиться тут: 

В этих формулах: Сф – емкость фазосдвигающего конденсатора, мкФ; I– номинальный ток, А; U– напряжение сети, В.

Номинальный ток, тоже можно высчитать, так: I=P/(1,73•U•n•cosф).

В этой формуле такие сокращения: P – мощность электродвигателя, обязательно в кВт; cosф – коэффициент мощности; n – КПД двигателя.

Коэффициент мощности или смещения тока к напряжению, а также КПД электродвигателя указывается в паспорте или в табличке (шильдике) на двигателе. Значения эти двух показателей часто бывают одинаковыми и чаще всего равны 0,8-0,9.

Грубо можно определить емкость фазосдвигающего конденсатора так: Сф=70•P. Получается так, что на каждые 100 Вт нужно по 7мкФ емкости конденсатора, но это не точно.

В конечном итоге правильность определения емкости конденсатора покажет работа электродвигателя. Если двигатель не будет запускаться, значит, емкости мало. В случае, когда двигатель при работе сильно нагревается, значит, емкости много.

Определение емкостей фазосдвигающих конденсаторов. Рабочий и пусковой конденсаторы

Рабочий конденсатор.

Найденной по предложенным формулам емкости фазосдвигающего конденсатора достаточно только для пуска трехфазного электродвигателя, не нагруженного. То есть, когда на валу двигателя нет никаких механических передач.

Рассчитанный конденсатор будет обеспечивать работу электродвигателя и когда он выйдет на рабочие обороты, поэтому такой конденсатор еще называется рабочим.

Определение емкостей фазосдвигающих конденсаторов. Рабочий и пусковой конденсаторы

Пусковой конденсатор.

Ранее было сказано, что ненагруженный электродвигатель, то есть небольшой вентилятор, шлифовальный станок можно запустить от одного фазосдвигающего конденсатора. А вот, запустить сверлильный станок, циркулярную пилу, водяной насос уже не получиться запустить от одного конденсатора.

Чтобы запустить нагруженный электродвигатель нужно к имеющемуся фазосдвигающему конденсатору кратковременно добавить емкости. А конкретно, нужно уже к подсоединенному рабочему конденсатору подключить параллельно еще один фазосдвигающий конденсатор. Но только на короткое время на 2 – 3 секунды. Потому что когда электродвигатель наберет высокие обороты, через обмотку, к торой подключены два фазосдвигающих конденсатора, будет протекать завышенный ток. Большой ток нагреет обмотку электродвигателя, и разрушит ее изоляцию.

Подключенный дополнительно и параллельно конденсатор к уже имеющемуся фазосдвигающему (рабочему) конденсатору называется пусковым.

Для слабонагруженных электродвигателей вентиляторов, циркулярных пил, сверлильных станков емкость пускового конденсатора выбирается равной емкости рабочего конденсатора.

Для нагруженных двигателей водяных насосов, циркулярных пил нужно выбирать емкость пускового конденсатора в два раза больше, чем у рабочего.

Очень удобно, для точного подбора нужных емкостей фазосдвигающих конденсаторов (рабочего и пускового) собрать батарею параллельно соединенных конденсаторов. Конденсаторы соединенные вместе нужно взять небольшими емкостями 2, 4, 10, 15 мкФ.

Определение емкостей фазосдвигающих конденсаторов. Рабочий и пусковой конденсаторы

При выборе по напряжению любого конденсатора нужно пользоваться универсальным правилом. Напряжение, на которое конденсатор рассчитан должно быть в 1,5 раз выше того напряжения, куда он будет подключен.

Схема подключения двигателя через конденсатор

Есть 2 типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Их различие в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это нужно потому, что после разгона она снижает КПД.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная, они смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Схема подключения однофазного двигателя через конденсатор

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть несколько вариантов схем подключения. Без конденсаторов электромотор гудит, но не запускается.

  • 1 схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже.
  • 3 схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском, а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.
  • 2 схема — подключения однофазного двигателя — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и используется чаще всего. Она на втором рисунке. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Схема подключения трёхфазного двигателя через конденсатор

Здесь напряжение 220 вольт распределяется на 2 последовательно соединенные обмотки, где каждая рассчитана на такое напряжение. Поэтому теряется мощность почти в два раза, но использовать такой двигатель можно во многих маломощных устройствах.

Максимальной мощности двигателя на 380 В в сети 220 В можно достичь используя соединение типа треугольник. Кроме минимальных потерь по мощности, неизменным остается и число оборотов двигателя. Здесь каждая обмотка используется на свое рабочее напряжение, отсюда и мощность.

Важно помнить: трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на 220 В. Поэтому если есть ввод на 380 В — обязательно подключайте к нему — это обеспечит более стабильную и экономичную работу устройств. Для пуска мотора не понадобятся различные пусковики и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к сети 380 В.

Онлайн расчет емкости конденсатора мотора

Введите данные для расчёта конденсаторов — мощность двигателя и его КПД

Есть специальная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись онлайн калькулятором или рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

Рабочий конденсатор берут из расчета 0,8 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
Пусковой подбирается в 2-3 раза больше.

Конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть минимум в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 350 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting.

Пусковые конденсаторы для моторов

Эти конденсаторы можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

При нормальной работе трехфазных асинхронных электродвигателей с конденсаторным пуском, включенных в однофазную сеть предполагается изменение (уменьшение) емкости конденсатора с увеличением частоты вращения вала. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора.

Реверс направления движения двигателя

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Такую операцию может делать двухпозиционный переключатель, на центральный контакт которого подключается вывод от конденсатора, а на два крайних вывода от «фазы» и «нуля».

фото и видео-инструкция по подключению

Автор Aluarius На чтение 6 мин. Просмотров 2.5k. Опубликовано

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.
Пусковой конденсаторПусковой 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.

Соединение треугольник и звездаСоединение треугольник и звезда.

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.

Преобразование сети

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».

Схема подвода бытовой сетиСхема подвода бытовой сети.

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.

Некоторые особенности и советы при работе от бытовой сети в 220 В

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.

Соединения конденсаторов

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.

Схемы Подключения Однофазных Электродвигателей Через Конденсатор

Благодаря индуктивности появляется электродвижущая сила и сдвиг магнитных потоков по фазе и времени. Обмотки электромотора Укладка обмоток в статоре однофазного электродвигателя Конструкция любого однофазного электродвигателя предполагает использование как минимум трех катушек.


Существуют модели, в которых пусковая обмотка работает не только при запуске, а и все остальное время. И по паре проводов выходит со статора и якоря ротора.

Именно в этом причина популярности двигателя среди населения.
Как просто подключить трехфазный двигатель треугольником и звездой в сеть 220, через конденсатор.

Крутящий момент создается за счет применения дополнительных пусковых обмоток. Вот так, шаг за шагом, мы разобрали как подключить трехфазный асинхронный электродвигатель в однофазную сеть и что для этого необходимо рассчитать и знать.

В этом случае движок гудит, ротор остается на месте. Величина конденсатора обычно указывается на табличке-шильдике двигателя и зависит от его конструктивного исполнения.

Она говорит о том, что двигатель можно подключить только через звезду. Рыженков Поделитесь этой статьей с друзьями: Вступайте в наши группы в социальных сетях:.

Пусковая и рабочие обмотки однофазных двигателей отличаются и по сечению провода и по количеству витков. Это и будет, один из сетевых проводов.

Что еще нужно для подключения? Коллекторная однофазная модель имеет в своей конструкции обмотку возбуждения и две щетки.

Подбор рабочего конденсатора для электродвигателя.

Расчет емкости конденсатора мотора

Обмотка с меньшим сечением и есть пусковая. Такие устройства имеют коэффициент мощности больший, чем у выше описанных короткозамкнутых приборов, развивают по сравнению с ними больший вращающий момент. Это можно сделать самостоятельно или воспользоваться онлайн-калькуляторами. Схема с рабочим конденсатором не предусматривает отключение дополнительной обмотки после запуска и разгона двигателя.


От однофазной сети трехфазные устройства работают с помощью емкостных или индуктивно-емкостных цепей, сдвигающих фазу.

Конденсаторы Наши читатели рекомендуют! Как подключить электродвигатель стиральной машины В современных стиральных машинах могут стоять либо коллекторные или трехфазные двигатели.

Каждая из перечисленных схем подключения подходит для использования при эксплуатации асинхронных однофазных электродвигателей в.

Функции переключателя при этом может выполнять специально предусмотренное реле.

Аксиальный паз делит каждый из них на две несимметричные половины, на меньшей из которых располагается короткозамкнутый виток.

Если для подключения асинхронного двигателя будет использована не трехфазная сеть, а бытовая однофазная то есть запитать через одну обмотку , он не заработает.
Соединение конденсаторов (часть 1)

Подключение однофазного электродвигателя: использование магнитного пускателя

Но есть другой путь — подключение однофазного электродвигателя как генератора для получения трехфазного напряжения.


В качестве кратковременного переключателя ставят кнопки с группой контактов или реле. По схеме, изображенной на рисунке 2, соединения исполнялись без нейтрали.

Функция центробежного выключателя состоит в отключении пусковой фазы, когда ротор набирает номинальную скорость. Помните, что при подключении коллекторного электрического двигателя без блока электроники, он будет работать только на максимальных оборотах, а при запуске будет сильный рывок, большой пусковой ток, искрение на коллекторе.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Следовательно, раз он подключается к сети , все конденсаторы, задействованные в схеме, должны быть не менее чем на В. Магнитное поле основной обмотки поддерживает вращение длительное время.

К примеру, для изготовления наждака или самодельного сверлильного аппарата. Использовать необходимо только конденсаторы, которые идут в комплекте поставки. Как рассчитать емкость Емкость конденсатора, который устанавливается в схему подключения трехфазного электродвигателя, подсоединяемого к сети напряжением в В, зависит от самой схемы. Важно помнить: трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на В.


Магнитное поле основной обмотки поддерживает вращение длительное время. Решение — установка 3-х полюсного переключателя. Данная процедура реализуется простым изменением порядка включения пусковой обмотки при ее соединении с рабочей обмоткой. Это связано с тем, что при включении в сеть только рабочей обмотки С1-С2 у однофазного конденсаторного двигателя возникнет пульсирующее магнитное поле, а не вращающееся, то есть он не запустится. С каждым из сетевых проводов необходимо подключить дроссели для исключения помех.

В магнитопроводе однофазных двигателей находится двухфазная обмотка, состоящая из основной и пусковой обмотки. Контроль показателей пускового тока в таких двигателях осуществляется частотным преобразователем. Это и будет, один из сетевых проводов. Наиболее удобным является магнитный пускатель с управлением от в переменного тока. Все емкости, которые включаются в схему, должны быть однотипными.

Если после этого двигатель окажется горячим, то: Возможно, подшипники загрязнились, зажались или просто износились. Идея применения пускового конденсатора состоит в его включении в цепь лишь в момент запуска мотора. Станках для обработки сырья и т.
Подключение конденсатора. Как подключить конденсатор к электродвигателю. Схема.

Подключение однофазного двигателя через конденсатор — 3 схемы

Что при этом получается?

Если же нагрев достаточно ощутимый, то нужно искать его причины. При значительном превышении емкости начнется сильный нагрев.

Нужно, чтобы номинальное напряжение конденсатора было равно или больше расчетного. Это оптимальное решение для достижения средних рабочих характеристик. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле в холодильниках.

Во-вторых, и самое главное — автор на практике убедился, что даже предельно точный расчет не является гарантией корректной работы движка. Одна из обмоток подключается непосредственно к сети, а вторая — с использованием конденсатора. В геометрическом измерении обмотки в статоре размещаются друг напротив друга. Вот так, шаг за шагом, мы разобрали как подключить трехфазный асинхронный электродвигатель в однофазную сеть и что для этого необходимо рассчитать и знать.

См. также: Прокладка кабелей в земле нормы

Асинхронный или коллекторный: как отличить

Две из них являются элементов конструкции статора,включены параллельно. Магнитный пускатель по величине максимального протекающего через него тока относится к одной из семи нормированных групп. По сути, пусковой работает всего секунды. Как правило, сопротивления обмоток будет составлять не более нескольких десятков Ом.

К примеру, от условий эксплуатации самого двигателя, от схемы подключения, от конденсаторов, а, точнее, от их емкости. Для этого схемой предусматривается наличие специальной кнопки, предназначенной для размыкания контактов после выхода ротора на заданный уровень скорости. Еще один пример, когда замеры могут показывать 10 ом, 10 ом, 20 ом.

Когда нужно быстро раскрутить двигатель, используется схема с пусковым конденсатором. Здесь разницы нет, какой у вас будет рабочая, а какая пусковая обмотка. У однофазных асинхронных двигателей переменного тока с рабочим конденсатором вспомогательная обмотка включена постоянно через конденсатор. Но в любом случае потери будут составлять от 30 до 50 процентов.

Самые распространенные двигатели такого типа можно разделить на две группы: однофазные двигатели с пусковой обмоткой и двигатели с рабочим конденсатором. Она на втором рисунке.
Подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть. Пусковой и рабочий конденсаторы.

Однофазный асинхронный двигатель с запуском конденсатора

Однофазный асинхронный двигатель с запуском конденсатора представляет собой однофазный асинхронный двигатель. Конденсаторы используются для улучшения пусковых и рабочих характеристик однофазных асинхронных двигателей.

Пусковой двигатель конденсатора идентичен двухфазному двигателю, за исключением того, что пусковая обмотка имеет столько же витков, сколько и основная обмотка.

Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно?

Работа пускового двигателя конденсатора

Конденсатор С подключен последовательно с пусковой обмоткой через центробежный выключатель, как показано на рисунке.

Значение конденсатора выбрано таким образом, чтобы ток Is во вспомогательной катушке приводил ток Im в главной катушке примерно на 80 ° (то есть α ~ 80 °), что значительно больше, чем 25 °, как в двухфазном двигателе , Это становится сбалансированным 2-фазным двигателем, если величины Is и Im равны и смещены во временной фазе на 90 ° электрических градусов.

Capacitor Start Single Phase Induction Motor Capacitor Start Single Phase Induction Motor Пусковой конденсатор однофазного асинхронного двигателя

Следовательно, пусковой момент (Ts = kImIssinα) намного больше, чем у двухфазного двигателя.Пусковая обмотка открывается центробежным выключателем, когда двигатель достигает около 75% синхронной скорости.

Затем двигатель работает как однофазный асинхронный двигатель и продолжает ускоряться, пока не достигнет нормальной скорости.

Двигатель запустится без гудения. Однако после отключения вспомогательной обмотки будет слышен гудящий шум.

Поскольку вспомогательная обмотка и конденсатор должны использоваться периодически, они могут быть спроектированы с минимальными затратами.Однако установлено, что наилучший компромисс между факторами пускового крутящего момента, пусковым током и затратами достигается при фазовом угле, составляющем несколько менее 90 ° между Im и Is.

Читать: Затененный полюсный двигатель

Характеристики запуска конденсатора 1ϕ Асинхронный двигатель

Некоторые характеристики однофазного асинхронного двигателя запуска конденсатора приведены ниже.

Хотя пусковые характеристики пускового двигателя с конденсатором лучше, чем у двухфазного двигателя, обе машины обладают одинаковыми рабочими характеристиками, потому что главные обмотки идентичны.

Фазовый угол между двумя токами составляет около 80 ° по сравнению с около 25 ° в двухфазном двигателе. Следовательно, при одинаковом пусковом моменте ток в пусковой обмотке составляет лишь половину тока в двухфазном двигателе.

Таким образом, пусковая обмотка конденсаторного пускового двигателя нагревается менее быстро и хорошо подходит для применений, включающих частые или длительные пусковые периоды.

Конденсаторные пусковые двигатели используются там, где требуется высокий пусковой крутящий момент и где пусковой период может принадлежать e ,Например, для привода: (a) компрессоров (b) больших вентиляторов (c) насосов (d) нагрузок с высокой инерцией

Характеристики запуска конденсатора 1ϕ Асинхронный двигатель

Номинальная мощность таких двигателей составляет от 120 Вт до 7-5 кВт.

Применение конденсаторного пускового двигателя

Конденсаторы в асинхронных электродвигателях позволяют им выдерживать более высокие пусковые нагрузки путем усиления магнитного поля пусковых обмоток. Эти нагрузки могут включать в себя холодильники, компрессоры, лифты и шнеки.

Размер конденсаторов, используемых в этих типах приложений, варьируется от 1/6 до 10 лошадиных сил.Конструкции с высоким пусковым крутящим моментом также требуют высоких пусковых токов и высокого крутящего момента пробоя.

Что такое двигатель запуска конденсатора? - его векторная диаграмма и характеристики

Двигатель пускового конденсатора запускает конденсаторный двигатель с ротором в клетке, а его статор имеет две обмотки, известные как основная и вспомогательная обмотки. Две обмотки смещены на 90 градусов в пространстве. В этом методе есть два конденсатора, один из которых используется во время запуска и известен как пусковой конденсатор. Другой используется для непрерывной работы двигателя и известен как конденсатор RUN.

Таким образом, этот двигатель называется двигателем запуска конденсатора. Этот двигатель также известен как двухконтурный конденсаторный двигатель. Схема подключения конденсаторного двигателя с двумя клапанами показана ниже

Capacitor-Start-Capacitor-Run-Motor-fig-1 В этом двигателе есть два конденсатора, представленных C S и C R . При запуске два конденсатора соединены параллельно. Конденсатор Cs является пусковым конденсатором, рассчитанным на короткое время. Это почти электролитически. Для получения пускового момента необходим большой ток.Следовательно, значение емкостного сопротивления X должно быть низким в пусковой обмотке. Поскольку X A = 1 / 2πfC A , значение пускового конденсатора должно быть большим.

Номинальный ток в линии меньше пускового тока при нормальных условиях работы двигателя. Следовательно, значение емкостного сопротивления должно быть большим. Поскольку X R = 1 / 2πfC R, значение рабочего конденсатора должно быть небольшим

Когда двигатель достигает синхронной скорости, пусковой конденсатор Cs отключается от цепи центробежным переключателем Sc.Конденсатор C R постоянно включен в цепь и, таким образом, он известен как конденсатор RUN. Рабочий конденсатор рассчитан на длительное время и изготовлен из заполненной маслом бумаги.

На рисунке ниже показана -фазорная диаграмма двигателя запуска конденсатора.

t-Capacitor-Run-Motor-fig-2

Рис. (А) показывает векторную диаграмму, когда при запуске оба конденсатора находятся в цепи и ϕ> 90⁰. На рис. (Б) показан вектор, когда пусковой конденсатор отключен, и ϕ становится равным 90⁰.

Характеристика скорости вращения двухконтурного конденсаторного двигателя показана ниже.

Capacitor start capacitor run motor figure

Этот тип двигателя работает тихо и плавно. Они имеют более высокую эффективность, чем двигатели, которые работают только на главных обмотках. Они используются для нагрузок с более высокой инерцией, требующих частых запусков, где максимальный крутящий момент и КПД выше. Двигатели с двумя конденсаторами используются в насосном оборудовании, холодильной технике, воздушных компрессорах и т. Д.

,
Конденсаторный пусковой асинхронный двигатель - его схема Phasor Характеристика и применение

Конденсаторные пусковые двигатели - это однофазный асинхронный двигатель, в котором используется конденсатор в цепи вспомогательной обмотки для создания большей разности фаз между током в основной и вспомогательной обмотках. Название конденсатора пуска само по себе показывает, что двигатель использует конденсатор с целью запуска. На рисунке ниже показана схема подключения двигателя запуска конденсатора.

capacitor-run-motor-images

Содержание:

Пусковой двигатель конденсатора имеет клеточный ротор и две обмотки на статоре. Они известны как основная и вспомогательная или пусковая обмотка. Две обмотки расположены на 90 градусов друг от друга. Конденсатор C S соединен последовательно с пусковой обмоткой. Центробежный выключатель S C также включен в цепь.


Фазовая диаграмма двигателя запуска конденсатора показана ниже.

Capacitor-Start-Motor-fig-2

I M - это ток в главной обмотке, который отстает от вспомогательного тока I A на 90 градусов, как показано на диаграмме фаз выше. Таким образом, однофазный ток питания разделяется на две фазы. Две обмотки смещены на 90 градусов друг от друга, а их ММФ одинаковы по величине, но на 90 градусов разнесены по временной фазе.

Двигатель работает как сбалансированный двухфазный двигатель. Когда двигатель приближается к номинальной скорости, вспомогательная обмотка и пусковой конденсатор автоматически отключаются центробежным выключателем, установленным на валу двигателя.

Характеристики конденсаторного запуска двигателя

Конденсатор запускает двигатель развивает гораздо более высокий пусковой момент, примерно в 3 - 4,5 раза превышающий момент полной нагрузки. Для получения высокого пускового момента необходимы два условия. Они заключаются в следующем: -

  • Значение пускового конденсатора должно быть большим.
  • Клапан пускового сопротивления обмотки должен быть низким.

Электролитические конденсаторы порядка 250 мкФ используются из-за высокой номинальной переменной требования к конденсаторам.

Характеристика скорости вращения двигателя показана ниже.

Capacitor Start Indcution Motor figure 2

Характеристика показывает, что пусковой крутящий момент высокий. Стоимость этого двигателя больше по сравнению с двигателем с разделенной фазой из-за дополнительных затрат на конденсатор. Пусковой двигатель конденсатора можно изменить, сначала приведя двигатель в состояние покоя, а затем поменяв местами соединения одной из обмоток.

Применение конденсаторного пускового двигателя

Различные применения двигателя: -

  • Эти двигатели используются для нагрузок с более высокой инерцией, где требуется частый запуск.
  • Используется в насосах и компрессорах
  • Используется в холодильниках и компрессорах кондиционеров.
  • Они также используются для конвейеров и станков.
,
Как рассчитать количество ступеней и реактивную мощность конденсаторных батарей

Конденсаторные батареи и ступени

В зависимости от размера модуля компенсации, он собирается с конденсаторами одинакового размера (в больших единицах) или другого размера. Блок с общей реактивной мощностью, например, 300 кВар состоит из шести силовых конденсаторов по 50 кВАр каждый.

How to calculate number of steps & reactive power of the capacitor banks Как рассчитать количество шагов и реактивную мощность конденсаторных батарей (фоторепортаж: Janitza electronics)

Таким образом, количество конденсаторов идентично количеству ступеней: шесть конденсаторов, управляемых шестью ступенями .

Однако банки компенсации с неравными шагами, например 50 кВар и 25 кВар (см. Рис. 1), обеспечивают компенсацию в режиме «точного пошагового» . Меньшие блоки до 150 кВАр имеют экономичные комбинации конденсаторов разных размеров.

Reactor-protected compensation bank of 400 kvar, 400 V, 50 Hz, 16 × 25 kvar Reactor-protected compensation bank of 400 kvar, 400 V, 50 Hz, 16 × 25 kvar Рисунок 1 - Компенсационный банк с защитой от реактора 400 кВар, 400 В, 50 Гц, 16 × 25 кВар (фото предоставлено: Frako Kondensatoren und Anlagenbau GmbH, Германия)

Компенсационный блок с общей мощностью 110 кВар, например, , собран с четырьмя конденсаторами 10, 20 и 2 × 40 кВАр (соотношение 1: 2: 4: 4) для обеспечения управления в 11 шагах .Более старый коэффициент мощности передает управление с помощью фиксированной программы переключения, так называемой «геометрической последовательности переключения» (см. Рисунок 2).

Современные реле «выбирают» правильный размер конденсатора , обращаясь к фактической потребности в реактивной мощности непосредственно .

Fixed switching programs for equal- or unequal-sized capacitors Fixed switching programs for equal- or unequal-sized capacitors Рисунок 2 - Фиксированные программы переключения для конденсаторов одинакового или неравного размера

После определения общей потребности в реактивной мощности, подлежащей компенсации, затем определяется, какие типы единиц компенсации (см. Эту статью) следует использовать.Что касается их местоположения, следует иметь в виду, что выводы должны быть всегда освобождены от реактивной мощности.

Потери мощности (кВт · ч) вдоль выводов возрастают в квадрате с полной мощностью (I 2 × R) .

В небольших установках часто достаточно одной компенсации центрального типа. Коэффициент мощности, запрашиваемый поставщиком электроэнергии, должен сохраняться в среднем в течение одного расчетного периода. Краткие отклонения от целевого значения коэффициента мощности не должны контролироваться быстро.Таким образом, задержки переключения на шаг от 30 до 40 с вполне достаточны.

Необходимо учитывать, что более короткие задержки увеличивают количество операций переключения, которые часто подсчитываются современными реле коэффициента мощности.

Еще одним критерием выбора компенсационных банков является тип потребителя . Если есть только несколько потребителей с высокой номинальной мощностью, то применяется конденсаторная батарея с грубым пошаговым управлением. Установки со многими потребителями среднего или малого размера требуют компенсации с контролем точного шага.

Для этой цели доступны более дорогих компенсационных единиц с 12 или даже 14 ступенями (рисунок 3).

Schematic circuit diagram of a compensation unit ready for installation: Schematic circuit diagram of a compensation unit ready for installation: Рисунок 3 - Принципиальная электрическая схема блока компенсации, готового к установке:

Где:

  • (a) Блок управления, включая реле коэффициента мощности
  • (b) Базовая единица с шагами 1–6
  • (c) Удлинитель с шагами 7–12
  • F1 - главные предохранители
  • F2 - предохранители управления
  • F3 - предохранители конденсаторов
  • K1 – K12 - контакторы
  • P1 - реле коэффициента мощности
  • T1 - силовой трансформатор
  • T2 - трансформатор тока (устанавливается на распределительной панели)
  • X1 - терминал управления
  • X2 - штекерные соединения между модулями

В течение проектного периода следует учитывать возможное продление в будущем.Это должно спланировать достаточно места для модуля расширения и, кроме того, установить реле коэффициента мощности с дополнительными выходами управления.

Большинство электронных реле коэффициента мощности, имеющихся на рынке, способны автоматически распознавать незанятые шаги и выводить их из строя . Если модуль расширения установлен, существующая компенсация должна быть «без напряжения», включая реле коэффициента мощности.

После завершения установки модуль расширенной компенсации будет снова включен.Прежде всего, реле коэффициента мощности проверяет все выходы с самого начала и распознает шаги нового конденсатора (см. Рис. 4a и 4b).

Power factor controller: 30–525 V, 50/60 Hz; up to 12 control outputs - suitable for four-quadrant operation Power factor controller: 30–525 V, 50/60 Hz; up to 12 control outputs - suitable for four-quadrant operation Рисунок 4 - Контроллер коэффициента мощности: 30–525 В, 50/60 Гц; до 12 выходов управления - подходит для работы в четырех квадрантах (фото предоставлено: Condensator Dominit GmbH, Германия) Reactive power control relay: 400 V/230 V, 50 Hz; 12 control outputs; suitable for four-quadrant-operation Reactive power control relay: 400 V/230 V, 50 Hz; 12 control outputs; suitable for four-quadrant-operation Рисунок 5 - Реле контроля реактивной мощности: 400 В / 230 В, 50 Гц; 12 управляющих выходов; подходит для четырехквадрантной операции (фото предоставлено Frako Kondensatoren und Anlagenbau GmbH, Германия)

Старые реле коэффициента мощности, все еще работающие на многих станциях по всему миру, следуют строгой программе переключения, например, переключение с шага 1 на 6 или вниз с 6 на 1 или 0 (см. Рисунок 2, арифметическая последовательность).

Эта программа имеет существенный недостаток в отношении количества часов работы на шаг: В худшем случае на шаг 1 все время подается питание по сравнению с шагом 6, который никогда не переключался в !

Поэтому современные реле коэффициента мощности были заменены на так называемую программу вращения или круговой коммутации , как показано на рисунке 5. Эта программа распределяет часы работы равномерно по конденсаторам.

Circular or rotational switching program, illustrated as desired Circular or rotational switching program, illustrated as desired Рисунок 5 - Круговая или ротационная программа переключения, показанная по желанию

Конденсатор, находящийся под напряжением в течение самого длительного времени во время процедуры управления, будет сначала отключен, а затем будет подключен конденсатор, который был отключен дольше всего.Даже, например, во время окончания работы в пятницу (см. Секторы A и B), если все конденсаторы будут отключены, утром в понедельник тогда на конденсатор 7 или 3 будет подано напряжение в первую очередь, обращаясь к секторам C и D, при условии, что не было отключение при нулевом напряжении.

Как упоминалось выше, меньшие компенсационные блоки работают с конденсаторами разных размеров, например, 10 кВАр, 20 кВар и двумя конденсаторами по 40 кВар каждый. Благодаря соотношению мощностей 1: 2: 4: 4 , так называемая геометрическая последовательность (см. Рисунок 2) используется много раз.

Первый шаг в 10 квар символизирует размер шага компенсационного банка и имеет наибольшее количество операций переключения в течение срока его службы. Он будет включен и выключен четыре раза до последнего шага 7, строго следуя программе переключения.

Однако современные микропроцессорные реле коэффициента мощности всегда «выбирают» соответствующий конденсатор, в зависимости от фактического отклонения реактивной мощности .

Это экономит операции переключения, особенно для конденсаторов 10 и 20 кВАр; они будут включены в процедуру контроля, если фактическое отклонение реактивной мощности превышает две трети (66%) только 10 или 20 кВар.Это определяет так называемое значение «C / k» - значение, которое рассчитывается по размеру шага C, деленному на отношение k трансформатора тока .


Пороговый уровень C / k Значение

Большинство банков компенсации контролируются поэтапно. Для этого важно «знать» , когда разрешено (де) активировать ступень конденсатора с помощью реле коэффициента мощности.

Так называемое значение C / k рассчитывается на величиной шага C, деленной на отношение k трансформатора тока .

Ясно, что конденсатор с, например, 50 кВАр не может быть включен, если реле коэффициента мощности измеряет отклонение реактивной мощности всего 10 кВар относительно предварительно отрегулированного целевого коэффициента мощности. Если это так, 40 кВар «зависнет» на другой стороне линии, представляющей целевой коэффициент мощности (см. Рисунок 6).

Function between cos φd line and C/k line Function between cos φd line and C/k line Рисунок 6 - Функция между линией cos φ d и линией C / k

Реле отключится из-за уровня 10 кВАР. Эта процедура, называемая «охотой» (колеблющейся), будет повторяться постоянно.Эта опасность возникла в более старых реле коэффициента мощности с ручной регулировкой C / k, когда они были установлены неправильно или слишком низко . По крайней мере, две трети (66%) размера шага должны существовать как отклонение, чтобы войти в процедуру контроля. Процент может варьироваться от 65 до 85% в зависимости от реалистичных допусков конденсатора, трансформатора тока и самого реле коэффициента мощности.

Значение C / k символизирует пороговый уровень, проходящий параллельно обеим сторонам симметрично так называемой «обратной линии» , представляющей желаемый целевой коэффициент мощности cos φ d (см. Рисунок 6).Таким образом возникает полоса пропускания нечувствительной зоны.

  • Если обнаруженный вектор кажущегося тока находится в пределах полосы пропускания, любое управление реактивной мощностью должно быть остановлено.
  • Если вектор превышает пороговый уровень вправо, реле коэффициента мощности должно переключаться с шагом конденсатора.
  • Если вектор превышает пороговый уровень влево, ступени конденсатора должны быть отключены, чтобы вектор снова попал в полосу пропускания.

Все реле коэффициента мощности должны соответствовать математическому описанию, чтобы избежать «охоты»:

‘C/k’ value – value that is calculated by the step size C divided by the ratio k of the current transformer. ‘C/k’ value – value that is calculated by the step size C divided by the ratio k of the current transformer.

Где:

  • C / k - необходимый уровень реактивного тока для входа в процедуру управления (Ar = ампер реактивный)
  • Qc - ступень конденсатора (квар)
  • U - дельта-напряжение сети (кВ)
  • к - коэффициент трансформации трансформатора тока

В современных микропроцессорных реле правильная регулировка C / k происходит автоматически .Они также поддаются минимальной чувствительности в 1%; при более низких значениях реле не способны «распознавать» ступени конденсатора. Поэтому значение C / k и его значение очень важны для понимания.

Со временем реле коэффициента реактивной мощности с ручной настройкой C / k предназначены для выключения.

Ссылка // Компенсация реактивной мощности Вольфганга Хофмана, Юргена Шлаббаха и Вольфганга Джаста (Покупка печатной копии у Amazon)

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о