Comment choisir et calculer la capacité d'un condensateur pour un moteur triphasé

Le raccordement des équipements électriques à un réseau monophasé (220V) se fait le plus souvent par la méthode capacitive. Dans ce cas, vous devez savoir comment sélectionner les condensateurs pour un moteur triphasé, à partir duquel l'entraînement est effectué. Un circuit de démarrage est assemblé à partir d'eux, créant le couple nécessaire et le déséquilibre de phase. Dans cet article, nous allons essayer d'examiner brièvement les problèmes de calcul et de sélection de la capacité, ainsi que les schémas de connexion possibles pour un moteur électrique asynchrone.

- stator
- Rotor

Qu'est-ce qu'un moteur triphasé ?

La plupart des unités de puissance qui convertissent l'énergie électrique en énergie thermique sont des machines asynchrones. Si vous démontez un moteur triphasé, il devient clair qu'il a deux composants clés, sur l'interaction desquels tout son travail est construit.

stator

C'est la partie fixe du moteur, qui a une forme annulaire - un cylindre creux. Il convient de préciser immédiatement qu'il n'est pas solide, grosso modo, fabriqué en tournant une ébauche ronde en acier. Le stator est recruté à partir de plaques annulaires (circuit magnétique), ce qui évite la formation des courants de Foucault dits de surface, qui peuvent échauffer fortement le métal. Sur le diamètre intérieur, il y a des rainures longitudinales dans lesquelles l'enroulement du fil est placé. La plupart des moteurs standard sont triphasés, ce qui signifie qu'ils ont trois enroulements de stator (un pour chaque phase). Géométriquement, chaque enroulement/phase est décalé par rapport aux autres de 120°. Un tel calcul permet, lorsqu'une tension de 380V est appliquée aux bornes des phases, d'exciter un champ magnétique tournant dans les bobinages.

Rotor

Il s'agit d'une pièce mobile (rotative), structurellement intégrée à l'arbre d'entraînement. Il a également un noyau lamellaire empilé (circuit magnétique), mais contrairement au stator, les rainures pour les enroulements sont situées sur le diamètre extérieur. De plus, ils ne peuvent être appelés enroulements que d'un point de vue fonctionnel, puisqu'il s'agit en réalité de barres de cuivre d'un certain diamètre, et non de faisceaux (bobines) de fil.

De part et d'autre, les barres sont reliées à des plaques de limitation annulaires, formant une sorte de cage d'écureuil. Cette disposition est la plus courante et est appelée "rotor en court-circuit". Lorsqu'une tension est appliquée, il existe également un champ magnétique, mais il a une vitesse de rotation légèrement inférieure (asynchrone) à celle du stator. Cette différence est appelée glissement et est d'environ 2...10 %. Grâce à elle, une FEM (force électromotrice) est induite entre les champs, ce qui fait tourner l'arbre à la fréquence de fonctionnement.

Comment connecter un moteur triphasé à un réseau monophasé ?

Le démarrage d'un moteur avec trois enroulements de travail est possible car il a des phases décalées de 120° par défaut. Si vous appliquez une tension sur une seule phase, il ne se passera absolument rien par analogie avec un moteur 220V monophasé, où dans ce cas des champs magnétiques multidirectionnels équivalents apparaissent. Formellement, pour cela, au moins une phase supplémentaire doit être incluse dans les travaux afin de créer un décalage et de gagner l'élan nécessaire. La connexion à un réseau avec une tension de 220V est le plus souvent réalisée via un circuit supplémentaire - un circuit de condensateurs de travail et de démarrage.

Le circuit de démarrage général lorsqu'il est connecté avec une étoile (à gauche) et un triangle (à droite) ressemblera à ceci :

Pour économiser sur les factures d'électricité, nos lecteurs recommandent l'Electricity Saving Box. Les paiements mensuels seront de 30 à 50 % inférieurs à ce qu'ils étaient avant d'utiliser l'épargnant. Il supprime le composant réactif du réseau, ce qui réduit la charge et, par conséquent, la consommation de courant. Les appareils électriques consomment moins d'électricité, ce qui réduit le coût de son paiement.

Comme vous pouvez le voir, dans le premier comme dans le deuxième cas, deux des trois enroulements sont connectés directement à un réseau monophasé 220V. La troisième phase est rebouclée sur l'une des deux précédentes au moyen d'un circuit intermédiaire de condensateurs: C esclave - principal / travail et C p - pour le démarrage. Le second est connecté en parallèle via la clé SA. Ce dernier a des contacts normalement ouverts et la position extrême du bouton n'est pas fixe - pour que le courant circule dans le condensateur de démarrage, il doit être maintenu enfoncé.

Pourquoi utilise-t-on des réservoirs parallèles ?

Toute personne qui, à un moment donné, n'a pas bâillé dans les cours de physique doit se rappeler que la consommation d'énergie maximale d'un moteur triphasé est observée précisément au moment de son démarrage, lorsque la vitesse de rotation passe de 0 à la valeur nominale. Plus la puissance est élevée, plus ce pic de consommation électrique est important. D'où la conclusion logique - la capacité qui prendra en charge le fonctionnement à 220V n'est probablement pas suffisante pour démarrer. Par conséquent, pour amener le moteur en mode, selon le calcul, il doit être approximativement doublé par rapport à celui qui fonctionne.

Après le démarrage, lorsque la vitesse optimale est atteinte (au moins 70% de la valeur nominale), les condensateurs de démarrage sont désactivés en relâchant le bouton SA. Cela doit être fait, sinon une grande capacité totale provoquera un grave déséquilibre de phase et une surchauffe des enroulements.

Si la puissance du moteur est faible ou s'il ne fonctionne pas sous une charge importante, il sera probablement possible de s'en sortir en démarrant via le circuit de travail.

Comment calculer la capacité et choisir un condensateur

Il est évident que la question du choix des capacités de démarrage et de fonctionnement d'un moteur triphasé dans un réseau monophasé dépend de sa puissance, de son courant (phase) nominal et de sa tension. Le calcul est généralement effectué à l'aide des formules suivantes :

Il y a deux quantités dans cette équation :

U - tension dans un réseau monophasé (220V);
I N - courant nominal ou de phase, A.

Les deux schémas de connexion donnent des valeurs différentes de caractéristiques linéaires et de phase, comme on peut le voir dans les illustrations suivantes :

Vous pouvez calculer le courant requis entre les enroulements à l'aide de pinces ou à l'aide de formules. Si les deux options semblent compliquées, vous pouvez alors calculer et sélectionner un condensateur grâce à une relation empirique : 7 microfarads pour 100 W de puissance.

Quant aux condensateurs de démarrage, leur sélection est effectuée dans l'hypothèse que la capacité doit être supérieure à celle des travailleurs afin de couvrir le pic de consommation au démarrage. Différentes sources indiquent différentes valeurs du coefficient proportionnel: de 1,5 à 3. En pratique, la recommandation de doubler l'augmentation est le plus souvent utilisée.

Ensuite, vous pouvez ramasser les condensateurs et procéder à la mise en page. Pour organiser le démarrage du moteur, des modèles en papier (MBGP, KBP, MBGO), en polypropylène électrolytique ou métallisé (SVV) sont utilisés. Les premiers, en règle générale, sont massifs et bon marché, mais ils ont des dimensions relativement importantes avec une petite capacité, ce qui les oblige à collecter des batteries entières. Les modèles électrolytiques nécessitent l'utilisation d'éléments à diodes et de résistances dans le circuit de commande, dont l'endommagement ou la défaillance entraînera la destruction du condensateur. Les modèles UHV sont plus modernes et ne présentent donc pratiquement pas les défauts présents dans les analogues. La forme des blocs capacitifs peut être réalisée carrée ou ronde (tonneaux).

Vous devez également sélectionner la tension de fonctionnement du condensateur qui, selon le calcul, doit être environ 1,15 fois plus élevée que dans un réseau monophasé 220V. Les valeurs plus petites ont un impact négatif sur la durabilité des blocs, et les plus grandes - sur les dimensions de l'assemblage.