Jak vybrat a vypočítat kapacitu kondenzátoru pro třífázový motor

Připojení silových zařízení do jednofázové sítě (220V) se nejčastěji provádí kapacitní metodou. V tomto případě musíte vědět, jak vybrat kondenzátory pro třífázový motor, ze kterého je pohon prováděn. Z nich je sestaven spouštěcí obvod, který vytváří potřebný kroutící moment a fázovou nerovnováhu. V tomto článku se pokusíme stručně zvážit otázky výpočtu a výběru kapacity a také možná schémata připojení asynchronního elektromotoru.

- stator
- Rotor

Co je to třífázový motor?

Většina pohonných jednotek, které přeměňují elektrickou energii na tepelnou energii, jsou asynchronní stroje. Pokud rozeberete jakýkoli třífázový motor, je jasné, že má dvě klíčové součásti, na jejichž interakci je veškerá jeho práce postavena.

stator

Jedná se o pevnou část motoru, která má prstencový tvar - dutý válec. Ihned by mělo být objasněno, že není pevný, zhruba řečeno, vyrobený soustružením kulatého ocelového polotovaru. Stator je rekrutován z prstencových desek (magnetický obvod), což zabraňuje vzniku tzv. povrchových Foucaultových proudů, které mohou kov silně zahřívat. Na vnitřním průměru jsou podélné drážky, do kterých je uloženo vinutí drátu. Většina standardních motorů je třífázová, což znamená, že mají tři statorová vinutí (jedno pro každou fázi). Geometricky je každé vinutí/fáze posunuto vůči ostatním o 120°. Takový výpočet umožňuje, když je na fázové svorky přivedeno napětí 380V, vybudit točivé magnetické pole ve vinutích.

Rotor

Jedná se o pohyblivou (otočnou) část, konstrukčně integrovanou s hnací hřídelí. Má také naskládané lamelové jádro (magnetický obvod), ale na rozdíl od statoru jsou drážky pro vinutí umístěny na vnějším průměru. Navíc je lze nazvat vinutími pouze z funkčního hlediska, protože ve skutečnosti se jedná o měděné tyče určitého průměru, nikoli o svazky (cívky) drátu.

Na obou stranách jsou tyče spojeny s prstencovými omezovacími deskami, které tvoří jakousi klec pro veverky. Toto uspořádání je nejběžnější a nazývá se „rotor nakrátko“. Při přivedení napětí existuje také magnetické pole, ale má o něco nižší rychlost otáčení (asynchronní) než u statoru. Tento rozdíl se nazývá skluz a je asi 2...10%. Díky němu se mezi poli indukuje EMF (elektromotorická síla), která způsobí otáčení hřídele na pracovní frekvenci.

Jak připojit třífázový motor k jednofázové síti?

Spuštění motoru se třemi pracovními vinutími je možné, protože má standardně fáze posunuté o 120°. Pokud přivedete napětí jen na jednu fázi, pak se absolutně nic nestane analogicky s jednofázovým 220V motorem, kde v tomto případě vznikají ekvivalentní vícesměrná magnetická pole. Formálně k tomu musí být do práce zahrnuta ještě alespoň jedna fáze, aby došlo k posunu a nabylo potřebné dynamiky. Připojení k síti s napětím 220V se nejčastěji provádí pomocí přídavného obvodu - obvodu pracovních a startovacích kondenzátorů.

Obecný startovací obvod, když je spojen s hvězdou (vlevo) a trojúhelníkem (vpravo), bude vypadat takto:

Chcete-li ušetřit na účtech za elektřinu, naši čtenáři doporučují Electricity Saving Box. Měsíční platby budou o 30–50 % nižší, než byly před použitím spořiče. Odstraňuje jalovou složku ze sítě, v důsledku čehož se snižuje zátěž a v důsledku toho i spotřeba proudu. Elektrické spotřebiče spotřebují méně elektřiny, čímž se snižují náklady na její platbu.

Jak vidíte, v prvním i druhém případě jsou dvě ze tří vinutí připojena přímo k jednofázové síti 220V. Třetí fáze je smyčkována zpět na jednu ze dvou předchozích pomocí meziobvodu kondenzátorů: C slave - hlavní / pracovní a C p - pro spouštění. Druhý je připojen paralelně přes klíč SA. Ten má normálně otevřené kontakty a krajní poloha tlačítka není pevná - aby proud procházel spouštěcím kondenzátorem, musí být přidržen.

Proč se používají paralelní nádrže?

Každý, kdo najednou na hodinách fyziky nezíval, by si měl pamatovat, že maximální spotřeba energie třífázového motoru je pozorována přesně v okamžiku jeho spuštění, kdy se rychlost otáčení zvýší z 0 na nominální. Čím vyšší je výkon, tím vyšší je tato špičková spotřeba elektřiny. Z čehož plyne logický závěr - kapacita, která bude podporovat provoz na 220V, s největší pravděpodobností na rozjezd nestačí. Proto, aby se motor uvedl do režimu, musí být podle výpočtu přibližně dvojnásobný oproti pracovnímu.

Po nastartování, při dosažení optimálních otáček (alespoň 70% jmenovitých), se rozběhové kondenzátory vypnou uvolněním tlačítka SA. To musí být provedeno, jinak velká celková kapacita způsobí vážnou fázovou nerovnováhu a přehřátí vinutí.

Pokud je výkon motoru nízký nebo nefunguje při vážném zatížení, bude pravděpodobně možné vystačit se startováním přes pracovní okruh.

Jak vypočítat kapacitu a vybrat kondenzátor

Je zřejmé, že otázka volby kapacit pro spouštění a provoz třífázového motoru v jednofázové síti závisí na jeho výkonu, jmenovitém (fázovém) proudu a napětí. Výpočet se obvykle provádí pomocí následujících vzorců:

V této rovnici jsou dvě veličiny:

U - napětí v jednofázové síti (220V);
I N - jmenovitý nebo fázový proud, A.

Obě schémata zapojení poskytují různé hodnoty lineárních a fázových charakteristik, jak je vidět na následujících obrázcích:

Požadovaný proud mezi vinutími můžete vypočítat pomocí svorek nebo pomocí vzorců. Pokud se obě možnosti zdají komplikované, můžete vypočítat a vybrat kondenzátor pomocí empirické závislosti: 7 mikrofaradů na 100 W výkonu.

U spouštěcích kondenzátorů se jejich výběr provádí s předpokladem, že kapacita musí být vyšší než u pracovníků, aby byla pokryta špičková spotřeba při spouštění. Různé zdroje uvádějí různé hodnoty proporcionálního koeficientu: od 1,5 do 3. V praxi se nejčastěji používá doporučení zdvojnásobit zvýšení.

Dále můžete vyzvednout kondenzátory a pokračovat v rozložení. Pro organizaci startování motoru se používají papírové (MBGP, KBP, MBGO), elektrolytické nebo metalizované polypropylenové (SVV) modely. První z nich jsou zpravidla masivní a levné, ale mají poměrně velké rozměry s malou kapacitou, což je nutí sbírat celé baterie. Elektrolytické modely vyžadují použití diodových prvků a odporů v řídicím obvodu, jejichž poškození nebo porucha povede ke zničení kondenzátoru. UHV modely jsou modernější, a proto prakticky nemají nedostatky, které jsou přítomny v analogech. Tvar kapacitních bloků může být vyroben buď čtvercový nebo kulatý (sud).

Dále byste měli zvolit provozní napětí kondenzátoru, které by podle výpočtu mělo být přibližně 1,15x vyšší než v jednofázové síti 220V. Menší hodnoty mají negativní dopad na životnost bloků a větší - na rozměry sestavy.