Le moteur électrique est un condensateur asynchrone. Moteurs à condensateur - appareil, principe de fonctionnement, application
Un moteur à condensateur asynchrone a deux enroulements sur le stator, occupant le même nombre d'encoches et décalés dans l'espace l'un par rapport à l'autre de 90 el. deg. L'un des enroulements - le principal - est relié directement à réseau monophasé, et l'autre - auxiliaire - est inclus dans le même réseau, mais via un condensateur de travail C pa6 (Fig. 16.7, a).
Contrairement au moteur asynchrone monophasé précédemment considéré dans un moteur à condensateur, l'enroulement auxiliaire ne s'éteint pas après le démarrage et reste allumé pendant toute la durée de fonctionnement, tandis que la capacité C esclave crée un déphasage entre les courants et.
Ainsi, si monophasé moteur asynchroneà la fin du processus de démarrage, il fonctionne avec un stator MMF pulsé, puis un moteur à condensateur - avec un moteur rotatif. Par conséquent, les moteurs à condensateur sont proches des moteurs triphasés dans leurs propriétés.
Capacité nécessaire pour obtenir un champ tournant circulaire (µF)
C esclave \u003d 1,6 10 5 I A sin φ A / (f 1 U A k 2),(16.4)
dans ce cas, le rapport des tensions sur les enroulements principaux U A et sur les enroulements auxiliaires U B doit être
U A / U B = tg φ A ≠ 1.
Ici φ A est l'angle de phase entre le courant et la tension dans un champ circulaire ; k = ω B k B / ( w Alias ) - rapport de transformation, qui est le rapport
Riz. 16.7. Moteur à condensateur :
a - avec capacité de travail, b - avec capacités de travail et de démarrage, c - Charactéristiques mécaniques; 1 - à capacité de travail, 2 - à capacité de travail et de démarrage
nombre effectif de spires des enroulements auxiliaire et principal ; k A et k B - coefficients d'enroulement des enroulements du stator.
L'analyse (16.4) montre que pour un rapport de transformation k et un rapport de tension U A / U B donnés, la capacité C pa6 ne fournit un champ tournant circulaire que dans un mode de fonctionnement moteur bien particulier. Si le mode (charge) change, alors le courant I A et l'angle de phase φ A changeront, et, par conséquent, C esclave, correspondant au champ circulaire. Ainsi, si la charge du moteur diffère de celle calculée, alors le champ tournant du moteur devient elliptique et les performances du moteur se détériorent. Habituellement, le calcul de C esclave est effectué pour une charge nominale ou proche de celle-ci.
Possédant un rendement et un facteur de puissance relativement élevés (cos φ 1 = 0,80 ÷ 0,95), les moteurs à condensateur ont des propriétés de démarrage insatisfaisantes, car la capacité C esclave fournit un champ circulaire uniquement à la charge calculée, et lors du démarrage du moteur, le champ du stator est elliptique . Dans ce cas, le couple de démarrage ne dépasse généralement pas 0,5 M NOM.
Pour augmenter le couple de démarrage, en parallèle avec la capacité C esclave, incluez la capacité C start, appelée démarrage (Fig. 16.7, b) . La valeur C start est choisie en fonction de la condition d'obtention d'un champ statorique circulaire lors du démarrage du moteur, c'est-à-dire l'obtention du couple de démarrage le plus élevé. À la fin du démarrage, la capacité C doit être désactivée, car avec de petits glissements dans le circuit d'enroulement du stator contenant la capacité C, l'inductance L , une résonance de tension est possible, grâce à laquelle la tension sur l'enroulement et sur le condensateur peut être deux à trois fois supérieure à la tension du secteur.
Lors du choix du type de condensateur, il convient de rappeler que sa tension de fonctionnement est déterminée par la valeur d'amplitude de la tension sinusoïdale appliquée au condensateur U c. Avec un champ tournant circulaire, cette tension (V) dépasse la tension secteur U 1 et est déterminée par l'expression
U c \u003d U 1 
(16.5)
Illustration 16.8. Schémas de mise en marche d'un moteur biphasé dans réseau triphasé
Les moteurs à condensateur sont parfois appelés moteurs biphasés. , puisque l'enroulement du stator de ce moteur contient deux phases. Les moteurs biphasés peuvent également fonctionner sans condensateur ou autre PV si un système de tension biphasé est appliqué aux phases de l'enroulement du stator (deux tensions de même valeur et fréquence, mais déphasées l'une par rapport à l'autre par 90°). Pour obtenir un système de tension biphasée, vous pouvez utiliser une ligne triphasée avec un fil neutre en allumant les enroulements du stator comme indiqué sur la fig. 16.8, un : un enroulement - à la tension linéaire U AB, et l'autre - à la tension de phase Uc via l'autotransformateur AT (pour égaliser la valeur de tension sur les enroulements de phase du moteur). Il est possible d'allumer le moteur sans fil neutre (Fig. 16.8, b ), mais dans ce cas, les tensions sur les enroulements du moteur seront déphasées de 120 °, ce qui entraînera une certaine détérioration des performances du moteur.
Existe différents régimes connexions, plus d'options pour les moteurs triphasés, différant par la manière dont les enroulements du moteur sont connectés et la composition des éléments supplémentaires, mais le circuit minimum utilisable contient un condensateur, d'où vient le nom.
En règle générale, l'un des enroulements (la "phase moteur") est alimenté directement à partir d'un réseau monophasé, tandis que les autres enroulements sont alimentés via un condensateur électrique, qui décale la phase du courant d'entrée de près de +90 °, ou via une inductance, qui décale la phase de près de -90 ° . Pour éviter que le champ magnétique rotatif résultant ne soit elliptique, une résistance filaire variable est connectée en série avec le condensateur, avec lequel un champ magnétique rotatif circulaire est obtenu.
Application
Les moteurs à condensateur industriels sont généralement basés sur un moteur biphasé (la fabrication et le schéma de raccordement sont plus simples). Les moteurs triphasés sont convertis en un réseau monophasé, généralement en production privée ou à petite échelle en raison du caractère massif de ces types de moteurs et de réseaux, tout en choisissant entre la complexité des circuits et la sous-utilisation de la puissance du moteur.
Ces moteurs sont principalement utilisés dans les appareils électroménagers. batterie faible: activateur machines à laver, mécanismes d'enregistreurs à bobines et à cassettes fixes, platines vinyles bon marché, ventilateurs et autres équipements similaires.
De plus, ces moteurs sont utilisés dans les pompes de circulation pour les systèmes de plomberie et de chauffage (par exemple, les entreprises Grundfos), et dans les ventilateurs et extracteurs de fumée des appareils de chauffage et de production d'eau chaude (par ex. Budérus).
Moteurs asynchrones triphasés en monophasé réseau électrique connecté via un condensateur de déphasage.
La sortie d'un enroulement du moteur électrique est connectée au fil "phase", la sortie du deuxième enroulement est connectée au fil neutre. La sortie du troisième enroulement est connectée via un condensateur dont la capacité est sélectionnée selon les formules, en fonction de la manière dont les enroulements du moteur sont connectés - "étoile" ou "triangle".
Si les enroulements sont connectés par une "étoile", la capacité du condensateur "de travail" doit être
CRABE . Z V E Z D UNE = 2800 I U (\displaystyle C_(RAB.ZVEZDA)=2800(\frac (I)(U))).
Si les enroulements sont connectés par un "triangle", la capacité du condensateur "de travail" doit être
CRABE . T R E U G O L N I K = 4800 I U (\displaystyle C_(RAB.TREUGOLNIK)=4800(\frac (I)(U))), où
U (\displaystyle U)- tension du réseau, volt ;
Je (\displaystyle je)- courant de fonctionnement du moteur, ampères ;
C (\displaystyle C)- capacité électrique, microfarad.
Lors du démarrage du moteur avec le bouton, le condensateur de démarrage est connecté C P U S K (\displaystyle C_(PUSK)), dont la capacité doit être le double de la capacité du travailleur. Dès que le moteur prend la vitesse souhaitée, le bouton "Démarrer" est relâché.
Changer B 2 (\displaystyle B_(2)) permet de changer le sens de rotation du moteur. Changer B 1 (\displaystyle B_(1))éteint le moteur.
En utilisant les données de passeport du moteur électrique, vous pouvez déterminer son courant de fonctionnement Je (\displaystyle je) selon la formule :
je = P 1 , 73 U η cos φ (\displaystyle I=(\frac (P)(1(,)73~U~\eta ~\cos \varphi ))), où
Dans cet article, nous parlerons des moteurs à condensateur, qui sont essentiellement des moteurs asynchrones ordinaires, ne différant que par la manière dont ils sont connectés au réseau. Nous aborderons le sujet de la sélection des condensateurs, nous analyserons les raisons de la nécessité d'une sélection précise de la capacité. Nous notons les formules de base qui aideront à une évaluation approximative de la capacité requise.
Un moteur à condensateur est appelé, dans le circuit du stator dont une capacité supplémentaire est incluse afin de créer un déphasage du courant dans les enroulements du stator. Cela s'applique souvent aux circuits monophasés lors de l'utilisation de moteurs asynchrones triphasés ou biphasés.
Les enroulements du stator d'un moteur à induction sont physiquement décalés les uns par rapport aux autres, et l'un d'eux est connecté directement au réseau, tandis que le second, ou les deuxième et troisième sont connectés au réseau via un condensateur. La capacité du condensateur est choisie pour que le déphasage des courants entre les enroulements soit égal ou au moins proche de 90°, alors le couple maximum sera fourni au rotor.
Dans ce cas, les modules de l'induction magnétique des enroulements doivent s'avérer être les mêmes pour que champs magnétiques les enroulements du stator seraient décalés les uns par rapport aux autres de sorte que le champ total tournait dans un cercle, et non dans une ellipse, entraînant le rotor avec lui avec la plus grande efficacité.
Évidemment, le courant et sa phase dans l'enroulement connecté à travers le condensateur sont liés à la fois à la capacité du condensateur et à l'impédance effective de l'enroulement, qui à son tour dépend de la vitesse de rotation du rotor.
Lors du démarrage du moteur, l'impédance de l'enroulement est déterminée uniquement par son inductance et résistance active, il est donc relativement petit au moment du démarrage, et un condensateur est nécessaire ici plus grande capacité pour assurer un démarrage optimal.
Lorsque le rotor accélère à la vitesse nominale, le champ magnétique du rotor induira une force électromotrice dans les enroulements du stator, qui sera dirigée contre la tension alimentant l'enroulement - la résistance effective de l'enroulement augmente maintenant et la capacité requise est réduite .
Avec une capacité sélectionnée de manière optimale dans chaque mode (mode de démarrage, mode de fonctionnement), le champ magnétique sera circulaire, et ici, la vitesse et la tension du rotor, le nombre de tours d'enroulement et la capacité actuellement connectée sont importants. Si la valeur optimale d'un paramètre n'est pas respectée, le champ devient elliptique et les performances du moteur diminuent en conséquence.
Pour les moteurs à des fins différentes, les schémas de connexion des conteneurs sont différents. Lorsqu'un couple de démarrage important est requis, un condensateur plus important est utilisé pour assurer un courant et une phase optimaux au moment même du démarrage. Si le couple de démarrage n'est pas particulièrement important, l'attention est portée uniquement à la création conditions optimales le mode de fonctionnement, à la vitesse nominale, et la capacité est sélectionnée pour la vitesse nominale.
Assez souvent, un condensateur de démarrage est utilisé pour un démarrage de haute qualité, qui est connecté en parallèle à un condensateur de travail d'une capacité relativement faible pour le temps de démarrage, de sorte que le champ magnétique tournant est circulaire lors du démarrage, puis le condensateur de démarrage est éteint et le moteur continue de fonctionner uniquement avec un condensateur de travail. Dans des cas particuliers, recourir à un ensemble de condensateurs avec la possibilité de commuter pour différentes charges.
Si le condensateur de démarrage n'est pas accidentellement déconnecté après que le moteur a atteint la vitesse nominale, le déphasage dans les enroulements diminuera, il ne sera plus optimal et le champ magnétique du stator deviendra elliptique, ce qui dégradera les performances du moteur. Il est extrêmement important de choisir les bonnes capacités de démarrage et de fonctionnement pour que le moteur fonctionne efficacement.
La figure montre des circuits typiques pour la mise en marche des moteurs à condensateur utilisés dans la pratique. Par exemple, considérons un moteur biphasé avec rotor à cage d'écureuil, dont le stator comporte deux enroulements pour l'alimentation en deux phases A et B.
Un condensateur C est inclus dans le circuit de la phase statorique supplémentaire, de sorte que les courants IA et IB circulent dans les deux enroulements statoriques en deux phases. Par la présence d'une capacité, un déphasage des courants IA et IB de 90° est obtenu.
Le diagramme vectoriel montre que le courant total du réseau est formé par la somme géométrique des courants des deux phases IA et IB. En sélectionnant la capacité C, une telle combinaison avec les inductances des enroulements est obtenue de sorte que le déphasage des courants soit exactement de 90 °.
L'IA actuelle est en retard par rapport à la tension secteur UA par l'angle φA, et le courant IB - par l'angle φB par rapport à la tension UB appliquée aux bornes du deuxième enroulement à l'instant courant. L'angle entre la tension secteur et la tension appliquée au deuxième enroulement est de 90°. La tension aux bornes du condensateur UC fait un angle de 90° avec le courant IB.
Le diagramme montre que la compensation complète du déphasage à φ = 0 est obtenue lorsque la puissance réactive consommée par le moteur à partir du réseau est égale à puissance réactive condensateur C. Près de la figure montre des circuits typiques pour allumer des moteurs triphasés avec des condensateurs dans les circuits d'enroulement du stator.
L'industrie produit aujourd'hui des moteurs à condensateur basés sur des moteurs biphasés. Les triphasés sont facilement modifiables manuellement pour l'alimentation à partir d'un réseau monophasé. Il existe aussi des petits modifications triphasées, déjà optimisé avec un condensateur pour un réseau monophasé.
Souvent, de telles solutions peuvent être trouvées dans les appareils électroménagers tels que les lave-vaisselle et les ventilateurs de pièce. Les pompes de circulation industrielles, les soufflantes et les extracteurs de fumée utilisent également souvent des moteurs à condensateur dans leur travail. Si vous souhaitez activer moteur triphasé dans un réseau monophasé - un condensateur de déphasage est utilisé, c'est-à-dire que, encore une fois, le moteur est converti en condensateur.
Pour un calcul approximatif de la capacité du condensateur, des formules bien connues sont utilisées, dans lesquelles il suffit de substituer la tension d'alimentation et le courant de fonctionnement du moteur, et il est facile de calculer la capacité requise pour.
Pour trouver le courant de fonctionnement du moteur, il suffit de lire les données sur sa plaque signalétique (puissance, rendement, cosinus phi), et également de les remplacer dans la formule. Comme condensateur de démarrage Il est d'usage d'installer un condensateur deux fois plus grand que celui qui fonctionne.
Les avantages des moteurs à condensateur, en fait - asynchrones, comprennent principalement une chose - la possibilité d'allumer un moteur triphasé dans un réseau monophasé. Parmi les inconvénients figurent la nécessité d'une capacité optimale pour une charge spécifique et l'inadmissibilité de l'alimentation à partir d'onduleurs à onde sinusoïdale modifiée.
Nous espérons que cet article vous a été utile et que vous comprenez maintenant ce que sont les condensateurs pour les moteurs à induction et comment sélectionner leur capacité.