Как рассчитать конденсатор для трехфазного двигателя в однофазной

Сайт для электриков

Для включения трехфазного электродвигателя (что такое электродвигатель ➠) в однофазную сеть обмотки статора могут быть соединены в звезду или треугольник.

Напряжение сети подводят к началам двух фаз. К началу третьей фазы и одному из зажимов сети присоединяют рабочий конденсатор 1 и отключаемый (пусковой) конденсатор 2, который необходим для увеличения пускового момента.

Пусковая емкость конденсаторов

После пуска двигателя конденсатор 2 отключают.

Рабочую емкость конденсаторного двигателя для частоты 50 Гц определяют по формулам:

где Ср — рабочая емкость при номинальной нагрузке, мкФ;
Iном — номинальный ток фазы двигателя, А;
U — напряжение сети, В.

Нагрузка двигателя с конденсатором не должна превышать 65—85% номинальной мощности, указанной на щитке трехфазного двигателя.

Если пуск двигателя происходит без нагрузки, то пусковая емкость не требуется — рабочая емкость будет в то же время пусковой. В этом случае схема включения упрощается.

При пуске двигателя под нагрузкой, близкой к номинальному моменту необходимо иметь пусковую емкость Сп = (2,5 ÷ 3) Ср.

Выбор конденсаторов по номинальному напряжению производят по соотношениям:

где Uк и U — напряжения на конденсаторе и в сети.

Основные технические данные некоторых конденсаторов приведены в таблице.

Если трехфазный электродвигатель, включенный в однофазную сеть, не достигает номинальной частоты вращения, а застревает на малой скорости, следует увеличить сопротивление клетки ротора проточкой короткозамыкающих колец или увеличить воздушный зазор шлифовкой ротора на 15—20%.

В том случае, если конденсаторы отсутствуют, можно использовать резисторы, которые включаются по тем же схемам, что и при конденсаторном пуске. Резисторы включаются вместо пусковых конденсаторов (рабочие конденсаторы отсутствуют).

Сопротивление (Ом) резистора может быть определено по формуле

,

где R — сопротивление резистора;
κ и I— кратность пускового тока и линейный ток в трехфазном режиме.

Пример расчета рабочей емкости конденсатора для двигателя

Определить рабочую емкость для двигателя АО 31/2, 0.6 кВт, 127/220 В, 4.2/2.4 А, если двигатель включен по схеме, изображенной на рис. а, а напряжение сети равно 220 В. Пуск двигателя без нагрузки.

1. Рабочая емкость Ср = 2800 x 2.4 / 220 ≈ 30 мкФ.

2. Напряжение на конденсаторе при выбранной схеме Uк = 1,15 x U = 1,15 x 220 = 253 В.

По таблице выбираем три конденсатора МБГО-2 по 10 мкФ каждый с рабочим напряжением 300 В. Конденсаторы включать параллельно.

Источник: В.И. Дьяков. Типовые расчеты по электрооборудованию.

Видео о том, как подключить электродвигатель на 220 вольт:

Подобные расчеты

Источник

Потомственный мастер

Электричество, сантехника, установка бытовой техники. Просто о сложном

Конденсатор для трёхфазного двигателя.

Наиболее частым вариантом включения трёхфазного двигателя в однофазную сеть является конденсаторный. В этой статье будут рассмотрены все тонкости и особенности такого включения. После прочтения статьи вряд ли у вас ещё останутся вопросы по выбору конденсатора.

Подключение трёхфазного двигателя через конденсатор в однофазную сеть

Здесь всё довольно просто и не просто. Дело в том, что в момент запуска асинхронного двигателя возникает большой пусковой ток. Поскольку двигатель это индуктивный элемент, а мы добиваемся определённого сдвига тока посредством конденсатора, то есть добиваемся оптимального баланса индуктивного и ёмкостного тока, то в момент запуска индуктивный ток преобладает над ёмкостным из-за своей большой величины и кругового магнитного поля не возникает. А для начала вращения вала двигателя нужно именно круговое поле, ну или хотя бы, почти круговое. Поэтому конденсаторы разделяются на пусковые и рабочие.

Рабочий конденсатор для электродвигателя

Назначение этого конденсатора в том, чтобы поддерживать круговое магнитное поле когда двигатель уже находится в рабочем режиме. Конденсатор обязательно должен быть рассчитан на работу в переменном напряжении. Такие конденсаторы обычно называют не электролитические. Напряжение конденсатора должно быть в √2 раз больше напряжения сети. Тип конденсатора может быть абсолютно любой. Это относится ко всем конденсаторам для переменного напряжения. Мы привыкли считать, что напряжение в сети 220 вольт, однако это действующее значение (усреднённое), а вот максимальное (амплитудное), как раз в √2 раз больше или около 310 вольт. Чуть позже я напишу статью по действующему и амплитудному значению и более подробно всё разъясню, а пока просто поверьте.

Пусковой конденсатор для электродвигателя

Назначение этого конденсатора в том, чтобы обеспечить магнитное поле, когда двигатель только-только запускается. Как я уже говорил, в момент запуска возникает очень большой пусковой ток (в 3-8 раз превышающий номинальный рабочий ток), поэтому для создания кругового магнитного поля требуется бóльший по ёмкости конденсатор. В качестве пускового можно использовать и электролитический (это конденсаторы, которые используются для постоянного напряжения). И довольно часто так и делают. В этом случае рекомендуется подключать электролитические конденсаторы через диод. Связано это с тем, что электролитические конденсаторы дешевле. Но лучше для этой цели использовать специальные конденсаторы с пометкой «Motor starter». Так будет меньше риска повредить конденсатор, поскольку он хоть и электролитический, но серия рассчитана именно на запуск двигателей переменного тока.

Рабоче-пусковой конденсатор для электродвигателя

Как правило, один конденсатор, который используется одновременно, как рабочий и пусковой устанавливают на двигатели мощностью менее 1 кВт. Связано это с тем, что у маломощных двигателей не такой большой пусковой ток. В этом случае расчёт производится по номинальному току. Расчёта коснёмся чуть ниже. Рабоче-пусковой конденсатор должен быть исключительно не электролитическим и с рабочим напряжением в √2 раз больше сетевого. При расчёте такого конденсатора в формулу подставляется номинальное значение тока двигателя.

Схема подключения двигателя через конденсатор

Собственно, сама схема не очень сложная. Как в случае соединения обмоток звездой, так и в случае соединения обмоток треугольником у нас имеется только три фазных вывода, куда должны подключаться фазы «А», «В» и «С». Поскольку у нас имеется только одна фаза, то мы подключаем ее на два любых имеющихся вывода (предположим на «А» и «В»). А конденсаторы подключаем на любой из задействованных и оставшийся свободный вывод (например на «А» и «С» или на «В» и «С»). В зависимости от того, куда будет подключен конденсатор будет меняться направление вращения. То есть, для того, чтобы сменить направление вращения двигателя, достаточно поменять местами любые два провода на двигателе. Например, мы включали фазу на выводы «А» и «В», а конденсаторы на «А» и «С». То есть, если мы включим конденсаторы не на «А» и «С», а на «В» и «С», направление вращения двигателя изменится на противоположное.

Теперь внимательно присмотритесь к схеме. Вы видите на ней кнопку «Разгон». А если присмотритесь еще внимательнее то увидите, что С_П (пусковой конденсатор) и С_Р (рабочий конденсатор) по сути соединены параллельно, с тем отличием, что пусковой конденсатор мы включаем только тогда, когда нам необходимо, а именно в момент запуска. С этим разобрались, идем дальше.

Расчёт рабочего конденсатора для асинхронного двигателя — нюансы

Рабочий конденсатор формула расчёта

Расчёт рабочего конденсатора производится по формулам для «звезды» и для «треугольника». Отличие этих формул только в коэффициенте.

Формула расчета рабочего конденсатора для «треугольника»

Формула расчета рабочего конденсатора для «звезды»

Как видите, формулы просты, но как я уже говорил, сложность заключается в правильном подборе значения I_н. Самый простой способ заключается в замере тока двигателя (сделать это можно токоизмерительными клещами ) и подстановки его в формулу. Для этого надо запустить двигатель, отключить полностью конденсаторы, замерить ток, а затем подобрать нужную ёмкость конденсаторов.

Но все эти методы подходят только в том случае, если нагрузка на валу постоянная (например, вентилятор). И здесь возникает вопрос, обязательно ли значение конденсатора должно быть «пуля в пулю». Нет, не обязательно. Достаточно 15% попадания в обе стороны. То есть, если в расчёте у нас получится ёмкость 10 мкФ, то вполне допустимыми будут значения от 8,5 до 11,5 мкФ.

Расчёт пускового конденсатора

В сети встречается много разных рекомендаций на этот счёт. Но суть сводится к тому, что пускового конденсатора должно хватить для запуска двигателя. Самый простой вариант, взять двукратное значение номинального тока двигателя и подставить в формулу для расчёта. Мы знаем, что пусковой ток двигателя в 3-8 раз превышает номинальный. Рабочий и пусковой конденсатор включаются параллельно. При параллельном соединении конденсаторов их ёмкость суммируется, следовательно, взяв двукратное значение по номинальному току для пускового конденсатора и добавив рабочие мы получим ёмкость в два с небольшим — три раза больше требующейся ёмкости для работы. Если двигатель не запустится, ничего страшного. Просто надо будет ещё увеличить ёмкость пусковых конденсаторов.

Расчёт конденсатора онлайн для трёхфазного двигателя

Для удобства расчётов предлагаю вам воспользоваться онлайн-калькуляторами

Другие методы расчёта конденсатора для трехфазного двигателя

Расчёт конденсатора по мощности двигателя

Это довольно грубый расчёт и заключается он в том, что ёмкость подбирается по мощности. Существуют различные формулы, но все они сводятся к тому, что нужно брать 6-7 мкФ на 100 ватт мощности или 60-70 мкФ на 1 кВт. Насколько верны эти расчёты? Простой реальный пример. Двигатель 1,1 кВт имеет номинальный ток около 4,8 ампера при соединении обмоток треугольником. Следовательно, конденсатор для номинального режима будет 105 мкФ (не 60 и не 70).

Расчёт конденсатора через напряжение

Вспоминаем закон Ома, делаем небольшие умозаключения и понимаем, что полученный ток посредством электромагнитной индукции и магнитных потоков будет создавать напряжение. Обмотки сдвинуты на угол 120°. Дальше углубляться в теорию не будем, но из сказанного можно понять, что сдвигая конденсатором ток мы получаем как бы трехфазное напряжение. Следовательно, если токи в обмотках будут равны, то и напряжения тоже будут равны. Исходя из этого понимания можно подобрать точное значение конденсатора имея под рукой только вольтметр. Этот метод подбора ёмкости конденсатора можно назвать самым точным. Внимание на экран:

Частные случаи

Наверное, вы уже поняли принцип подбора конденсатора. Поэтому сделаю небольшой лайф-хак, как это сейчас принято называть. Предположим, у вас есть циркулярка, на которой вы пилите и доски и бревна. Соответственно, нагрузка на двигатель будет разной. В этом случае я вам рекомендую поставить два рабочих конденсатора одинаковой ёмкости. Допустим, вы посчитали по номинальному току и получили ёмкость 10 мкФ. Значит ставите два конденсатора по 5 мкФ. Один включен постоянно и на нём вы будете распиливать доски, которые не очень сильно загружают двигатель, а когда вы будете распиливать брёвна, то будете подключать второй рабочий конденсатор.

С чем связана такая сложность? Если вы не создадите круговое магнитное поле, то как минимум вы потеряете мощность, как максимум это будет вызывать повышенный нагрев двигателя и его чаще придется отключать. В нормальном же режиме достаточно естественного охлаждения двигателя собственным вентилятором в виде крыльчатки, расположенной с противоположной стороны вала.

Подведём итоги

После рассмотрения данной темы можно сделать следующие выводы. Конденсаторный метод включения используется в том случае, если у вас имеется трёхфазный асинхронный двигатель и только одна фаза. Кстати, при использовании линейного напряжения 380 вольт (когда есть две фазы, а не три) можно включать двигатель как на напряжение 220 вольт (тогда используется фаза и ноль), так и на 380 вольт, тогда используются обе фазы. Меняется лишь ёмкость пусковых и рабочих конденсаторов и не забывайте про схему соединения обмоток на соответствующее напряжение. Ну и при напряжении 380 вольт будут меньшие пусковые и рабочие токи. Электрическая мощность двигателя при этом останется прежней. Но меняется механическая мощность. Правда механическая мощность зависит не от напряжения или конденсаторов, а в первую очередь от схемы соединения обмоток. В статье я говорил про то, что соединение обмоток «звездой» более подвержено эффекту снижения оборотов при увеличении нагрузки. Поэтому, если вам нужно получить максимальную механическую мощность, необходимо использовать схему соединения обмоток «треугольником» или синхронные двигатели.

На этом откланиваюсь.

С наилучшими пожеланиями, Я!

Конденсатор для трёхфазного двигателя. : 20 комментариев

Александр, здравствуйте. Почему же изменится мощность? Согласно закону Ома мы поднимаем напряжение, но уменьшаем ток за счет увеличения сопротивления посредством изменения схемы соединения обмотки, но изменяя схему соединения мы возвращаемся к моменту, что двигатель на «звезде» начнет раньше терять обороты при увеличении нагрузки за счет своей «асинхронной особенности». Механическая мощность снижается, согласен. Но для того, чтобы не снижалась механическая мощность придется использовать синхронные двигатели.
Способы раскрутить есть, но задача заключается не только в раскрутке, но и поддержании работоспособного состояния посредством создания кругового магнитного поля на нужном уровне. В остальном все верно. Сейчас немного изменю статью. Спасибо!

Вот теперь ближе к истине.
Я же зацепился за случай соединения звездой при 220\380В, чаще всего используемая схема, так как требует вдвое меньшую емкость пускового\рабочего конденсатора.
в Этом,частном случае все мои утверждения верны.
В случае переключения схемы в соответствии с напряжением 220\380, 380 предпочтительна, по двум причинам мощность и меньшая емкость фазосдвигающего конденсатора, хотя его рабочее напряжение возоастет с 400В до 630В.
Ниже использовать не рекомендую,чревато пиротехническими эффектами.
Кстати тип конденсаторов тоже имеет огромное значение. Пусковые конденсаторы могут быть даже встречно включенными электролитами, а вот рабочие — должны быть качественными, рассчитанными на длительное протекание больших токов и стоят такие не дешево.
Раскрутить, не запустить, не стартануть подразумевает выход двигателя на рабочий режим.
Если говорить о мощностях в 0,5 — 3КВт можно фазу сдвинуть конденсатором, но я сторонник частотного привода с однофазным питанем, все что выше 3 КВт однозначно тянуть ТРИ фазы (если временно — использовать трехфазный дизель-генератор)
В крайнем случае перемотать двигатель под одну фазу с пусковой обмоткой(не всякий можно пересчитать, есть свои нюансы), до 5 КВт приемлемо работают.

Александр, здравствуйте. Я с вами соглашусь, но лишь отчасти. Не потому, что вы что-то неправильно говорите, наоборот, ваши слова абсолютно верны. А потому, что мы с вами еще можем разговаривать про частотный привод и прочие «высокие» достижения, а люди, которые заходят на сайт чаще всего имеют очень поверхностное представление об электричестве. Ну и немного поясню, что я упомянул возможность включения двигателя на 380 вольт по двум фазам, только это очень редкий случай, потому что обычно бывает либо одна фаза, либо три. И да, существует возможность перемотки двигателя, но это снова стоит денег, а зачастую надо просто запустить и все тут, а не ждать. Да и статья про запуск двигателя, а не переделки двигателя. В остальном, да и в целом, с вами согласен.

Да, описать невозможно, хотя есть формулы приведения емкостного и индуктивного сопротивления. Но суть не в этом. Я же написал, что +/- 15% вполне допустимый разбег и не настаиваю на точности, скорее задача статьи расписать смысл применения конденсатора, ибо в большинстве случаев этот момент не рассматривается и не объясняется. Приводится либо формула по току, либо упрощенная по мощности двигателя. И чаще всего вопросы возникают, когда расчет по току не совпадает с расчетом по мощности. Прочитав эту статью человек, надеюсь, поймет назначение конденсатора и сам сможет определиться, какой конденсатор поставить, и как рассчитать его емкость. Скажем так, человек сможет произвести более профессиональный расчет с учетом конкретных случаев.

Да это не кино, это цирк 🙂 Тут момент такой, что данные расчеты для полной нагрузки, которая редко бывает при использовании таких мощных двигателей. Да, частотник предпочтительнее, но часто бывает так, что от дедушки осталось наследство на несколько тыщ микрофарад и надо пристроить. По частотникам еще будет отдельная статья и в ней я рассмотрю подобный вариант включения двигателя. В статье про подключения я про него упомянул. Эта статья целиком и полностью посвящена выбору и расчету конденсатора 😛 Ну а циркулярка 5,5 кВт это очень круто. Мне 3 кВт хватало, чтобы бревна распиливать на 15 см диск в дерево входил.

А вот еще один, оригинальный способ питания трехфазного асинхронного двигателя
http://cm001.narod.ru/new_index/publik/generator.html
сам не проверял, но теоретически должно работать.

Александр, здравствуйте. Да, посмотрел. Не теоретически, а практически должно работать. Но я бы подумал насчет «треугольника», а не звезды. Не зря на подстанциях по высокой стороне используется треугольник. В треугольнике напряжения более жестко зафиксированы, чем в звезде. В случае с трехфазной равномерной нагрузкой проблем фатальных быть не должно, а вот с однофазной нагрузкой могут быть последствия. Ну и есть несколько нюансов. Наверное, я как-нибудь рассмотрю этот вариант отдельной статьей.

Там ничего нового для меня нет 🙂 Я по этой причине и говорил про треугольник. На треугольнике больше вариантов фазное напряжение 220 вольт (но оно в этом случае будет линейным, а вот фазное 127 вольт будет плавающим), в звезде же мы получаем линейное 380, а фазное может плавать (смещение нейтрали) при неравномерной нагрузке). Скажи мне такой момент. Если современные блоки питания бестрансформаторные запитать постоянным напряжением, будут работать?

Все импульсные блоки питания на входе имеют мостовой выпрямитель, следовательно работать будут. Те которые расчитаны на диапазон 90-264, точно будут работать.
220Вольтовые желательно запитывать от 280-310 постоянки.
110Вольтовые желательно запитывать от 150 понаястоянки.
А вот как себя поведет активная PFC надо проверять.
Вижу, к Солнышку потянуло, а?

Давно к нему тянет :))))) Просто исследую различные моменты 🙂

Это отдельная тема, очень много интересного можно реализовать.

У тебя есть карт-бланш :)))))) Если будет такое желание.

Осталось дом построить:))))).

Ну, тебе обязательно, мне желательно :)))))))))))))

что верно, то верно 🙁

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики

Как со мной связаться

По телефонам:
89145792216 (доступен WhatsApp)
89140486361

Время работы
Понедельник—Суббота: 8:00–20:00
Воскресенье: выходной
Срочный вызов (в течение часа), если такая возможность имеется оплачивается по двойному тарифу.
Вызов вне рабочего времени от 1500 рублей.

Источник