Електрическият двигател е асинхронен кондензатор. Кондензаторни двигатели - устройство, принцип на действие, приложение
Асинхронен кондензаторен двигател има две намотки на статора, заемащи еднакъв брой слотове и изместени в пространството една спрямо друга с 90 el. град. Една от намотките - основната - е свързана директно към еднофазна мрежа, а другият - спомагателен - е включен в същата мрежа, но чрез работещ кондензатор C pa6 (фиг. 16.7, а).
За разлика от разглеждания по-рано еднофазен асинхронен двигател в кондензаторен двигател, спомагателната намотка не се изключва след стартиране и остава включена през целия период на работа, докато капацитетът C slave създава фазово изместване между токовете и.
Така, ако е еднофазен асинхронен двигателв края на процеса на стартиране работи с пулсиращ статорен MMF, след това кондензаторен двигател - с въртящ се. Следователно кондензаторните двигатели в техните свойства са близки до трифазните двигатели.
Капацитет, необходим за получаване на кръгово въртящо се поле (µF)
C подчинен \u003d 1.6 10 5 I A sin φ A / (f 1 U A k 2),(16.4)
в този случай съотношението на напреженията на главната U A и на спомагателните U B намотки трябва да бъде
U A / U B = tg φ A ≠ 1.
Тук φ A е фазовият ъгъл между тока и напрежението в кръгово поле; k = ω B k B / ( w A k A ) - коефициент на трансформация, който е отношението
Ориз. 16.7. Кондензаторен двигател:
a - с работоспособност, b - с работоспособност и стартови способности, c - механични характеристики; 1 - при работоспособност, 2 - при работни и стартови мощности
ефективен брой навивки на спомагателната и основната намотка; k A и k B - коефициенти на намотка на намотките на статора.
Анализът (16.4) показва, че за даден коефициент на трансформация k и съотношение на напрежение U A / U B, капацитетът C pa6 осигурява кръгово въртящо се поле само в един, доста специфичен режим на работа на двигателя. Ако режимът (натоварването) се промени, тогава както токът I A, така и фазовият ъгъл φ A ще се променят и, следователно, C slave, съответстващ на кръговото поле. По този начин, ако натоварването на двигателя се различава от изчисленото, тогава ротационното поле на двигателя става елиптично и работата на двигателя се влошава. Обикновено изчисляването на C slave се извършва за номинално натоварване или близко до него.
Притежавайки относително висока ефективност и коефициент на мощност (cos φ 1 = 0,80 ÷ 0,95), кондензаторните двигатели имат незадоволителни стартови свойства, тъй като капацитетът C slave осигурява кръгово поле само при изчисленото натоварване, а при стартиране на двигателя полето на статора е елиптично . В този случай началният въртящ момент обикновено не надвишава 0,5M NOM.
За да увеличите началния въртящ момент, успоредно с капацитета C slave, включете капацитета C start, наречен начален (фиг. 16.7, b) . Стойността C start се избира въз основа на условието за получаване на кръгово статорно поле при стартиране на двигателя, т.е. получаване на най-висок стартов въртящ момент. В края на старта капацитетът C трябва да бъде изключен, тъй като при малки приплъзвания във веригата на намотката на статора, съдържаща капацитет C, индуктивността L , е възможен резонанс на напрежението, поради което напрежението на намотката и на кондензатора може да бъде два до три пъти по-високо от мрежовото напрежение.
При избора на типа кондензатор трябва да се помни, че неговото работно напрежение се определя от амплитудната стойност на синусоидалното напрежение, приложено към кондензатора U c. При кръгово въртящо се поле това напрежение (V) надвишава мрежовото напрежение U 1 и се определя от израза
U c \u003d U 1 
(16.5)
Фигура 16.8. Схеми за включване на двуфазен двигател трифазна мрежа
Кондензаторните двигатели понякога се наричат двуфазни двигатели. , тъй като намотката на статора на този двигател съдържа две фази. Двуфазните двигатели могат също да работят без кондензатор или друг PV, ако към фазите на намотката на статора се приложи двуфазна система от напрежение (две напрежения, които са еднакви по стойност и честота, но изместени във фаза едно спрямо друго от 90 °). За да получите двуфазна система на напрежение, можете да използвате трифазна линия с неутрален проводник, като включите намотките на статора, както е показано на фиг. 16.8, а : едната намотка - към линейното напрежение U AB, а другата - към фазовото напрежение Uc през автотрансформатора AT (за изравняване на стойността на напрежението върху фазовите намотки на двигателя). Възможно е да включите двигателя без неутрален проводник (фиг. 16.8, b ), но в този случай напреженията на намотките на двигателя ще бъдат фазово изместени със 120 °, което ще доведе до известно влошаване на работата на двигателя.
Съществува различни схемивръзки, повече възможности за трифазни двигатели, различаващи се по начина на свързване на намотките на двигателя и състава на допълнителните елементи, но минимално работещата верига съдържа един кондензатор, от което идва името.
Обикновено една от намотките ("моторната фаза") се захранва директно от еднофазна мрежа, докато другите намотки се захранват през електрически кондензатор, който измества фазата на входния ток с почти +90 ° или през индуктор, който измества фазата с почти -90 ° . За да се предотврати елипсовидността на полученото въртящо се магнитно поле, последователно с кондензатора е свързан променлив жичен резистор, с което се постига кръгово въртящо се магнитно поле.
Приложение
Индустриалните кондензаторни двигатели обикновено се основават на двуфазен двигател (диаграмата за производство и свързване е по-проста). Трифазните двигатели се преобразуват в еднофазна мрежа, обикновено в частно или дребномащабно производство поради масовия характер на такива видове двигатели и мрежи, като същевременно се избира между сложността на веригата и недостатъчното използване на мощността на двигателя.
Такива двигатели се използват главно в домакински уреди. ниска мощност: активатор перални машини, механизми на ролкови и стационарни касетофони, евтини грамофони, вентилатори и друго подобно оборудване.
Също така такива двигатели се използват в циркулационни помпи за водопроводни и отоплителни системи (например компании Grundfos), и в вентилатори и димоотводи на отоплителни и водонагревателни агрегати (напр. Будерус).
Трифазни асинхронни двигатели в монофазни електрическа мрежасвързан чрез фазоизместващ кондензатор.
Изходът на една намотка на електродвигателя е свързан към "фазовия" проводник, изходът на втората намотка е свързан към нулевия проводник. Изходът на третата намотка е свързан чрез кондензатор, чийто капацитет се избира по формулите, в зависимост от това как са свързани намотките на двигателя - "звезда" или "триъгълник".
Ако намотките са свързани чрез "звезда", тогава капацитетът на "работния" кондензатор трябва да бъде
РАК . Z V E Z D A = 2800 I U (\displaystyle C_(RAB.ZVEZDA)=2800(\frac (I)(U))).
Ако намотките са свързани с "триъгълник", тогава капацитетът на "работния" кондензатор трябва да бъде
РАК . T R E U G O L N I K = 4800 I U (\displaystyle C_(RAB.TREUGOLNIK)=4800(\frac (I)(U))), където
U (\displaystyle U)- мрежово напрежение, волта;
аз (\displaystyle аз)- работен ток на двигателя, ампери;
C (\displaystyle C)- електрически капацитет, микрофарад.
При стартиране на двигателя с бутона е свързан стартовият кондензатор C P U S K (\displaystyle C_(PUSK)), чийто капацитет трябва да бъде два пъти по-голям от капацитета на работника. Веднага след като двигателят набере желаната скорост, бутонът "Старт" се освобождава.
Превключване B 2 (\displaystyle B_(2))ви позволява да промените посоката на въртене на двигателя. Превключване B 1 (\displaystyle B_(1))изключва мотора.
Използвайки паспортните данни на електродвигателя, можете да определите неговия работен ток аз (\displaystyle аз)по формулата:
I = P 1 , 73 U η cos φ (\displaystyle I=(\frac (P)(1(,)73~U~\eta ~\cos \varphi ))), където
В тази статия ще говорим за кондензаторни двигатели, които по същество са обикновени асинхронни двигатели, различаващи се само по начина, по който са свързани към мрежата. Ще се докоснем до темата за избора на кондензатори, ще анализираме причините за необходимостта от точен избор на капацитет. Отбелязваме основните формули, които ще помогнат за приблизителна оценка на необходимия капацитет.
Извиква се кондензаторен двигател, в статорната верига на който е включен допълнителен капацитет, за да се създаде фазово изместване на тока в намотките на статора. Често това се отнася за еднофазни вериги при използване на трифазни или двуфазни асинхронни двигатели.
Намотките на статора на асинхронен двигател са физически изместени една спрямо друга и едната от тях е свързана директно към мрежата, докато втората или втората и третата са свързани към мрежата чрез кондензатор. Капацитетът на кондензатора е избран така, че фазовото изместване на токовете между намотките да бъде равно или поне близо до 90 °, тогава максималният въртящ момент ще бъде осигурен на ротора.
В този случай модулите на магнитната индукция на намотките трябва да се окажат еднакви, така че магнитни полетанамотките на статора ще бъдат изместени една спрямо друга, така че общото поле да се върти в кръг, а не в елипса, увличайки ротора със себе си с най-голяма ефективност.
Очевидно токът и неговата фаза в намотката, свързана през кондензатора, са свързани както с капацитета на кондензатора, така и с ефективния импеданс на намотката, който от своя страна зависи от скоростта на въртене на ротора.
При стартиране на двигателя импедансът на намотката се определя само от нейната индуктивност и активно съпротивление, така че е сравнително малък в момента на стартиране и тук е необходим кондензатор по-голям капацитетза осигуряване на оптимален старт.
Когато роторът се ускори до номинална скорост, магнитното поле на ротора ще индуцира ЕМП в намотките на статора, което ще бъде насочено срещу напрежението, захранващо намотката - ефективното съпротивление на намотката сега нараства и необходимият капацитет намалява .
При оптимално избран капацитет във всеки режим (режим на стартиране, режим на работа), магнитното поле ще бъде кръгло и тук има значение както скоростта на ротора, напрежението, броят на навивките на намотката и текущо свързаният капацитет. Ако оптималната стойност на който и да е параметър е нарушена, полето става елипсовидно и мощността на двигателя съответно намалява.
За двигатели с различни цели схемите за свързване на контейнерите са различни. Когато се изисква значителен начален въртящ момент, се използва по-голям кондензатор, за да се осигури оптимален ток и фаза в самия момент на стартиране. Ако началният въртящ момент не е особено важен, тогава се обръща внимание само на създаването оптимални условиярежим на работа при номинална скорост, а капацитетът е избран за номинална скорост.
Доста често за качествен старт се използва стартов кондензатор, който е свързан успоредно на работния кондензатор с относително малък капацитет за начално време, така че въртящото се магнитно поле да е кръгло по време на стартиране, тогава стартовият кондензатор е се изключва и двигателят продължава да работи само с работещ кондензатор. В специални случаи прибягвайте до набор от кондензатори с възможност за превключване за различни товари.
Ако стартовият кондензатор не бъде случайно изключен, след като двигателят достигне номиналната скорост, фазовото изместване в намотките ще намалее, то вече няма да бъде оптимално и магнитното поле на статора ще стане елиптично, което ще влоши работата на двигателя. Изключително важно е да изберете правилния стартов и работен капацитет, за да може двигателят да работи ефективно.
Фигурата показва типични схеми за включване на кондензаторни двигатели, използвани в практиката. Например, помислете за двуфазен двигател с ротор с катерица, чийто статор има две намотки за захранване в две фази А и В.
Във веригата на допълнителната фаза на статора е включен кондензатор C, така че токовете IA и IB протичат в двете намотки на статора в две фази. Чрез наличието на капацитет се постига фазово изместване на токовете IA и IB от 90 °.
Векторната диаграма показва, че общият ток на мрежата се формира от геометричната сума на токовете на двете фази IA и IB. Чрез избора на капацитет C се постига такава комбинация с индуктивностите на намотките, така че фазовото изместване на токовете да е точно 90 °.
Текущият IA изостава спрямо прилагания мрежово напрежение UA от ъгъла φA, а токът IB - от ъгъла φB спрямо напрежението UB, приложено към клемите на втората намотка в текущия момент. Ъгълът между мрежовото напрежение и напрежението, приложено към втората намотка, е 90 °. Напрежението върху кондензатора UC образува ъгъл от 90° с тока IB.
Диаграмата показва, че пълната компенсация на фазовото изместване при φ = 0 се постига, когато реактивната мощност, консумирана от двигателя от мрежата, е равна на реактивна мощносткондензатор C. Близо до фигурата показва типични схеми за включване на трифазни двигатели с кондензатори в веригите на намотката на статора.
Индустрията днес произвежда кондензаторни двигатели, базирани на двуфазни двигатели. Трифазните лесно се модифицират ръчно за захранване от еднофазна мрежа. Има и дребномащабни трифазни модификации, вече оптимизиран с кондензатор за монофазна мрежа.
Често такива решения могат да бъдат намерени в домакински уреди като съдомиялни и стайни вентилатори. Индустриалните циркулационни помпи, вентилатори и димоотводи също често използват кондензаторни двигатели в работата си. Ако искате да активирате трифазен двигателв еднофазна мрежа - използва се фазоизместващ кондензатор, т.е. отново двигателят се преобразува в кондензатор.
За приблизително изчисляване на капацитета на кондензатора се използват добре известни формули, в които е достатъчно да се замени захранващото напрежение и работния ток на двигателя и е лесно да се изчисли необходимия капацитет.
За да намерите работния ток на двигателя, достатъчно е да прочетете данните на табелката му (мощност, ефективност, косинус фи) и да го замените във формулата. Като стартов кондензаторОбичайно е да се инсталира кондензатор два пъти по-голям от работния.
Предимствата на кондензаторните двигатели, всъщност - асинхронни, включват основно едно нещо - възможността за включване на трифазен двигател в еднофазна мрежа. Сред недостатъците са необходимостта от оптимален капацитет за конкретен товар и недопустимостта на захранване от инвертори с модифицирана синусоида.
Надяваме се, че тази статия е била полезна за вас и сега разбирате какви са кондензаторите за асинхронни двигатели и как да изберете техния капацитет.