Asynchronní motory se aktivně používají v každodenním životě a ve výrobě. Při spuštění v některých případech nemusí mít dostatečný točivý moment. K vyřešení tohoto problému se používá spouštěcí obvod se speciálně vybraným kondenzátorem. Chcete-li jej správně vybrat a použít, musíte vědět, proč je v elektromotoru potřebný kondenzátor a jak správně určit jeho vlastnosti.
Co je startovací kondenzátor
Když je motor v provozu, jeho pohyb zajišťují vinutí. Když je však nutné zahájit rotaci v okamžiku spuštění, obvyklé úsilí motoru nestačí. Bez použití dalších finančních prostředků se začne jen mírně třást.
Obvykle je jedním z prvků motoru provozní kondenzátor. Akumuluje náboj, který je schopen překročit provozní napětí, a poté jej ve správný čas odevzdá. Zahájit jeho práci však nestačí. K tomu je potřeba paralelně zapojit další kondenzátor, který se nazývá startovací kondenzátor.
Spouští se na krátkou dobu, která nepřesáhne několik sekund. Někdy se to provádí krátkým stisknutím startovacího tlačítka a někdy se vypnutí provádí automaticky poté, co motor začne nabírat otáčky.
Použití spouštěcího kondenzátoru je zvláště důležité, když je třeba motor nastartovat pod zatížením. V tomto případě bude nutné během prvních sekund provozu zvýšit rozběhový moment.
V některých případech se motor nastartuje s mírným zatížením. V tomto případě nemusí být spouštěcí kondenzátor vyžadován. To platí pro motory, jejichž výkon nepřesahuje 1 kW. Odmítnutí jeho použití zjednoduší schéma a sníží náklady. Někdy může zatížení souviset s konstrukčními prvky. V takovém případě můžete přijmout opatření k jeho snížení, což v budoucnu usnadní spouštění motoru.
Co je to kondenzátor
Tato část obsahuje dvě kovové desky, mezi kterými je dielektrická vrstva. Když se na desky přivede napětí, vytvoří se na nich náboj. Elektrika je uvnitř kondenzátoru. Je tím silnější, čím větší je náboj na deskách.
Pokud odpojíte napětí od desek, kondenzátor se začne nabíjet. Při použití střídavého proudu se polarita napětí periodicky mění. V tomto případě budou mít desky střídavě kladný a poté záporný náboj.
Kapacita kondenzátoru je jeho nejdůležitější charakteristikou. Charakterizuje, jakou energii je schopen sám projít. Měří se ve faradech. Jelikož se bavíme o velmi velkém množství, většinou se používají předpony, které označují, jak malý díl je použit. Nejčastěji se používají mikrofarady (takové jednotky se rovnají 0,000001 farad).
Každý kondenzátor má jmenovité napětí. S ním je tato část schopna pracovat dlouho a spolehlivě. Musí být uvedena mezní hodnota doby provozu, která je vyjádřena počtem hodin.
Existují různé typy kondenzátorů:
- Polar jsou určeny pro použití ve stejnosměrných obvodech. Důležitou vlastností je nutnost připojení v souladu s polaritou uvedenou na nich. Obvykle jsou malých rozměrů a relativně velké kapacity.
- Nepolární lze připojit bez ohledu na polaritu. Používají se ve střídavých obvodech. Jsou větší než polární.
- Elektrolytické. Používají listy fólie jako desky a tenká vrstva oxidu je dielektrikum.
Pro použití jako spouštěcí kondenzátor jsou nejvhodnější elektrolytické. Často se používají při frekvenci střídavého proudu 50 Hz a napětí 220-600 voltů. Kondenzátory mohou mít poměrně vysokou kapacitu, mohou to být stovky tisíc mikrofaradů.
Tyto části jsou vysoce citlivé na účinky přehřátí. Pokud dojde k porušení tepelného režimu, rychle selžou. Nepolární kondenzátory tuto nevýhodu nemají, ale jsou několikanásobně dražší.
Při paralelním zapojení se kapacity sčítají. V případě, že by to nestačilo, lze pro zvýšení paralelně připojit další díl. V této situaci není nutné znovu sestavovat startovací obvod.
Používají se i jiné typy kondenzátorů. Může to být například vakuum, kapalina, plyn a další. Nepoužívají se však jako spouštěcí kondenzátory.
Někdy se kondenzátor, který je v návrhu, nevyrovná se spuštěním. V tomto případě se doporučuje jej odstranit a místo toho dát ten, který má velkou kapacitu. U motorů s nízkým výkonem je přípustné, aby jeden kondenzátor plnil funkce pracovního a spouštěcího.
Použití polárních kondenzátorů v podmínkách střídavého napětí je možné, když je spojení provedeno přes diodu. Nyní se polarita kontaktů nezmění. Pokud je však dioda vadná, součást selže.
Použití indukčních motorů
Třífázové a jednofázové asynchronní motory se aktivně používají v různých odvětvích hospodářství. Důvodů je několik:
- Jednoduchost designu.
- Spolehlivost a životnost při používání.
- Aby bylo možné nastartovat motor, není potřeba používat drahá a vzácná zařízení.
- Motor nevyžaduje příliš častou údržbu.
Podle vzhledu snadno rozeznáte třífázové motory od jednofázových. První mají vždy 6 svorek, zatímco druhé mají dvě nebo čtyři svorky.
U třífázových motorů jsou vinutí připojena dvěma způsoby: hvězdou nebo trojúhelníkem. Předpokládají použití napětí 380 voltů. V každodenním životě se však používá jen zřídka. Chcete-li takový motor používat, musíte vědět, jak jej správně připojit.
To se provádí pomocí kondenzátoru s fázovým posunem. To umožní použití třífázových motorů při připojení k jednofázové síti. V tomto případě bude výkon motoru roven 50% -60% jmenovitého.
Optimální provoz třífázového motoru je zajištěn při použití proměnné kapacity. K tomu se v první fázi používají pracovní a spouštěcí kondenzátory a ve druhé pouze první z nich.
V každodenním životě se často používají asynchronní jednofázové motory. Startování obvykle vyžaduje přídavné vinutí.
Při volbě kapacity kondenzátoru je třeba vzít v úvahu, jak na ní závisí hodnota rozběhového momentu. S nárůstem této charakteristiky se zvyšuje úsilí. Při určité hodnotě se stává maximální. Po dalším zvýšení se rozběhový moment sníží.
Jaké vlastnosti se berou v úvahu při výběru
Instalace kondenzátoru musí být provedena přísně podle příslušných předpisů. Jeho výběr se provádí na základě následujících informací:
- Typ motoru (jednofázový nebo třífázový) a způsob připojení vinutí (trojúhelník nebo hvězda).
- Použitá napájecí síť. V domácích podmínkách se můžete nejčastěji setkat s 220 V. Je použito i napájecí napětí 380 V za předpokladu, že síť je třífázová. Druhá možnost se často používá v průmyslovém prostředí.
- Výkon motoru.
- Účiník je ve většině případů 0,9.
- Účinnost elektromotoru.
Tyto údaje lze získat z návodu k obsluze elektromotoru. Data mřížky musí být dostupná z jiných zdrojů. Pro výpočty můžete použít online kalkulačku nebo provést výpočty sami.
Existují další parametry, které je také třeba vzít v úvahu:
- Přípustná odchylka od vypočtené hodnoty.
- Teplotní rozsah, ve kterém musí součást pracovat. U některých odrůd může překročení vést k rozbití.
- Úroveň odporu použitého dielektrika.
- Ztrátová tečna.
Tyto parametry nejsou kritické. Proto se na ně často zapomíná. Čím pečlivěji je však vybrán spouštěcí kondenzátor, tím spolehlivější a odolnější bude provoz motoru.
Kromě toho musíte věnovat pozornost velikosti a umístění součásti. Obvykle se s rostoucí kapacitou zvětšují rozměry dílu. Někdy může být na výběr mezi značkami různých výrobců. Musíte si vybrat ty, které vyrábějí lepší a spolehlivější díly.
Jak vybrat startovací kondenzátor
Aby to fungovalo co nejefektivněji, je potřeba zvolit správnou nádobu. K jeho výpočtu se používají různé vzorce v závislosti na způsobu připojení vinutí. Výpočty se provádějí následovně:
- Je nutné určit provozní proud a napětí motoru. Při provádění výpočtů se pro ně používají označení I a U. Hodnota proudu je převzata z návodu k obsluze motoru a jako U se bere ta, kterou poskytuje napájecí napětí.
- Kapacita je určena vzorcem C uXNUMXd (K x I) / U.
Pokud jsou vinutí zapojena do trojúhelníku, použije se K = 4800 a v případě zapojení do hvězdy by to mělo být K = 2800. Výsledkem výpočtu je kapacita vyjádřená v mikrofaradech.
Při výpočtu je třeba vzít v úvahu jmenovitý proud. Toto je maximální přípustný provozní proud za podmínek, kdy motor pracuje v normálním režimu. V praxi jeho hodnota závisí na stávající zátěži. Pokud ne, pak bude hodnota minimální.
Tato hodnota se nazývá proud naprázdno. Jde vlastně o kompenzaci ztrát spojených se ztrátami energie ve vinutích, dielektrikách, tření a dalších podobných příčinách.
Pokud postupně zvyšujete zátěž, proud se zvýší. Poté dosáhne nominální hodnoty. S následným zvýšením bude proud dále růst, ale rychlost začne klesat. Delší pobyt v tomto režimu povede ke zvýšenému opotřebení zařízení a možnému poškození.
Jmenovitý proud můžete určit nejen z návodu k obsluze, ale i sami změřit. V druhém případě bude jeho hodnota určena přesněji. Toto měření lze provést následovně:
- Vypněte kondenzátory.
- Nastartujte motor v provozním režimu.
- Pomocí proudových kleští se určí síla proudu.
Na základě získané hodnoty se určí požadovaná kapacita. Pak si pořiďte správný díl a nainstalujte jej. V tomto případě je povolena odchylka od vypočtené hodnoty nejvýše o 15 %.
Při připojení jednofázového motoru se kapacita pracovního kondenzátoru určí následovně. Na každých 100 wattů jmenovitého výkonu je nutné odebírat 7 mikrofarad. Pro počáteční kapacitu zvolte 2-3krát více. V domácích spotřebičích se často používají jednofázové asynchronní motory.
Pro tento účel se obvykle volí kondenzátory následujících konstrukcí:
- kovovo-papírové, vysokofrekvenční, které mají označení MBGCH;
- žáruvzdorný typ papíru související s odrůdou BGT;
- papír v zapečetěném kovovém pouzdře – KBG-MN.
Pokud je nutné zajistit, aby se motor otáčel v opačném směru, pak bude nutné změnit připojení ke kondenzátoru. K tomu bude stačit pouze prohodit terminály. Pokud mluvíme o výměně stávajícího dílu, pak je nejvhodnější zvolit jej se stejnými vlastnostmi jako dříve.
Provozní kondenzátor musí být nepolární kondenzátor určený pro použití se střídavým proudem. To je způsobeno skutečností, že v procesu práce se polarita neustále mění. Je však přípustné použít jako odpalovací zařízení polární. Aby nedošlo ke změně znaménka napětí, je nutné tuto část propojit přes diodu.
Kontrola instalace
Po výběru vhodného spouštěcího kondenzátoru je nutné jej zkontrolovat. Chcete-li to provést, musíte provést následující kroky:
- Nejprve musíte vypnout napájení z elektromotoru.
- Kondenzátor je nutné odpojit od napětí, protože by na něm mohl zůstat zbytkový náboj. Chcete-li to provést, musíte zkratovat jeho vinutí.
- Nyní musíte odstranit jednu ze svorek a připojit zařízení pro měření kapacity.
- Sondy jsou připojeny ke svorkám kondenzátoru. Poté měřicí zařízení ukáže přesnou hodnotu kapacity.
Při použití multimetru musíte nejprve nastavit hlavní vypínač do režimu měření kapacity.
Při provádění výpočtů můžete použít zjednodušenou verzi. Je známo, že startovací proud může překročit jmenovitý proud 3-8krát. Proto můžete jednoduše použít kapacitu 2-3krát větší, než je kapacita pracovního kondenzátoru. Pokud není dostatečná kapacita pro spuštění, stačí vzít vhodnější kondenzátor.
Rozdíl mezi startovacím a provozním kondenzátorem
Abyste lépe pochopili, proč je potřeba spouštěcí kondenzátor, jaké jsou vlastnosti jejich aplikace, musíte vědět o jejich rozdílech. Hlavní jsou následující:
- Mají různá místa instalace. Pracovník je součástí obvodu pracovních vinutí motoru. Startér je součástí obvodu spouštění motoru.
- Kondenzátory se liší v tom, kdy přesně by měly fungovat. Odpalovací zařízení je zařazeno do okruhu prvních pár sekund po startu. Poté se ručně nebo automaticky vypne. Pracovník vykonává své funkce po celou dobu chodu motoru.
- Každý z nich má své vlastní funkce. Startér zajišťuje fázový posun mezi vinutími, aby poskytl hlavní sílu během počátečního startu motoru. Pracovník zajišťuje rotaci fází nezbytných pro normální provoz elektromotoru.
- Každý typ kondenzátoru má jiné požadavky na provozní napětí. Odpalovací zařízení by mělo být navrženo pro takový, který převyšuje zásobu 2-3krát. Pracovník by měl být navržen pro pracovníka, který je 1,15krát větší než ten příchozí.
V obou případech se nejčastěji používají kondenzátory typu MBGO, MBGCH.
Jak hodnota zatížení ovlivňuje výběr kondenzátorů
Pokud je díl vybrán v souladu se zde uvedenými výpočty, bude dobře fungovat s rovnoměrným zatížením. Příkladem takové situace je provoz ventilátoru.
Pokud se zatížení změní, pak v tomto případě můžete použít následující trik. Můžete uvažovat například o kotoučové pile, pomocí které se řežou prkna a kulatiny. V prvním případě je zřejmé, že zatížení je menší a ve druhém – více.
Například, pokud byly provedeny výpočty pro jmenovitý proud a byla získána kapacita rovnající se 10 mikrofaradům, musí být takový pracovní kondenzátor použit při řezání desek. Pro práci s logy to s největší pravděpodobností stačit nebude. V tomto případě jsou při provádění práce dvě takové části zapojeny paralelně.
Pokud tak neučiníte, motor ztratí výkon. V důsledku toho se začne přehřívat a práce na něm bude vyžadovat přestávky, aby motor mohl vychladnout.
Nejběžnější modely v Rusku
Nejčastěji můžete najít v prodeji tyto značky:
- Kondenzátory značky SVV-60 s metalizovanou polypropylenovou verzí. Jsou poměrně drahé.
- Filmové značky HTC mají poměrně vysokou úroveň kvality, ale stojí o něco méně než SVV-60.
- E92 jsou cenově dostupné možnosti pro startovací kondenzátory. Mají relativně nízkou cenu, ale v kvalitě a spolehlivosti jsou nižší než předchozí dvě možnosti.
Existuje také řada dalších modelů, ale ty jsou méně obvyklé.
Tipy pro použití
Stanovení požadovaných vlastností a výběr modelu obvykle vyžaduje značné úsilí. V tomto ohledu má smysl vzít v úvahu několik tipů:
- Při práci s motory s vysokým výkonem nebo v případech, kdy musíte spustit otáčení hřídele se zátěží, je povinné používat spouštěcí kondenzátor.
- Motory menší než 1 kW lze obvykle provozovat bez použití rozběhového kondenzátoru. Takové motory se často používají v domácích spotřebičích.
Při zapojování startovacího okruhu musíte pečlivě dodržovat všechna nezbytná pravidla. Chyba může vést k poruše nebo nouzové situaci.
Závěr
Zapojení spouštění kondenzátoru je užitečné, když je motor pod zatížením a vyžaduje velkou sílu k jeho spuštění. Startovací kondenzátor je také užitečný při připojení třífázového motoru k jednofázové síti. Jeho kapacita se musí vypočítat na základě jmenovitého proudu a síťového napětí. Pokud hodnota nestačí, musíte vyměnit kondenzátor za ten, který má větší výkon.
Asynchronní třífázový motor lze bez většího poškození připojit k běžné jednofázové elektrické síti přes kondenzátory. S jejich pomocí je zajištěno spuštění a dosažení požadovaných provozních režimů s takovým systémem napájení. Existují pracovní a spouštěcí kondenzátory.
Rozdíly mezi nimi
Spočívají v jejich účelu, kapacitě, způsobu připojení a také v pracovních podmínkách. První rozdíl je v tom, že pracovník (první) kondenzátor slouží k posunu fází. V důsledku toho se mezi vinutími objevuje točivé magnetické pole, které je nutné k uvedení motoru, který je bez mechanické zátěže, do pohybu. Takový elektromotor je například v brusce.
Startování (druhé) poskytuje zvýšení startovacího momentu motoru, který je pod mechanickým zatížením, díky čemuž snadněji přejde do požadovaného režimu. Prostředky jednoho pracovníka nemusí stačit, a proto se rotor motoru jednoduše nezačne otáčet. Aplikace je opodstatněná společně s obráběcími stroji, zdvihacími mechanismy, čerpadly a podobnými těžkými zařízeními. Lze jej použít i se silnějším třífázovým motorem, pokud není dostatek pracovníka, který by jej spolehlivě nastartoval.
Liší se také kapacita obou kondenzátorů. Je přímo úměrná výkonu elektromotoru a nepřímo úměrná síťovému napětí. V závislosti na schématu připojení vinutí je zaveden korekční faktor. Kapacita odpalovacího zařízení může být dvakrát větší než kapacita pracovníka.
Způsoby připojení
První kondenzátor je v nejběžnějším případě připojen k přerušení jednoho z vinutí asynchronního motoru, který se také často nazývá “pomocný”. Druhý je připojen přímo k elektrické síti a třetí zůstává nevyužit. Typ tohoto schématu se nazývá “hvězda”. Je zde i návaznost na „trojúhelník“. Liší se způsobem připojení a složitostí.
Druhý kapacitní prvek, na rozdíl od pracovního, je připojen paralelně k poslednímu přes tlačítko nebo odstředivý spínač. V prvním případě je ovládání prováděno osobou a ve druhém – samotným pohonem. Oba tyto spínače tento obvod v okamžiku spuštění elektromotoru na krátkou dobu uzavřou a po přechodu do provozního režimu jej rozepnou.
Provozní podmínky
Pro každý z kondenzátorů jsou jiné. Protože první z nich je trvale připojen k vinutí motoru, tvoří tento obvod elementární oscilační obvod. Kvůli tomu se v určitých okamžicích na jeho svorkách generuje napětí, které převyšuje vstupní napětí dvaapůlkrát až třikrát. Tuto okolnost je třeba vzít v úvahu při výběru, je třeba se zaměřit na díly určené pro 500-600 voltů.
Startovací kondenzátory pro elektromotory – 220 V pracují na rozdíl od dělníků v jiných, méně náročných podmínkách. Napětí přivedené na tento kapacitní prvek převyšuje hlavní napětí asi 1,15krát. Čas od času se zapojí do řetězů, což má také pozitivní vliv na jeho pracovní podmínky a výrazně prodlužuje životnost.
Nejčastěji používané domácí papírové nebo olejové kondenzátory značky MBGO nebo MBGCH. Jejich výhodou je odolnost vůči vysokému střídavému napětí. Ale je tu také nevýhoda – velká velikost. Jako alternativní řešení je povoleno použití oxidových kondenzátorů. Nejsou připojeny přímo, ale prostřednictvím diod, podle určitých schémat.
Konvenční elektrolytické kondenzátory používané v různých zařízeních, a určené pro značná provozní napětí, jsou vhodné pro asynchronní motory pouze jako spouštěcí. To je způsobeno tím, že jimi prochází velký jalový výkon kvůli nízkému odporu vinutí. Připojení kapacitních článků s porušením nebo odchylkami od schématu povede k poškození nebo varu elektrolytu, což může poškodit motor a personál.
Z toho lze vyvodit několik tipů, jak rozlišit spouštěcí kondenzátor od pracovního:
- První z nich hraje vedlejší roli. Je zapojen paralelně s pracovníkem v okamžiku spouštění motoru – na pár sekund pro snadnější startování.
- Druhý z nich je připojen trvale a poskytuje potřebný fázový posun, v důsledku čehož může třífázový motor pracovat z jednofázové sítě.
Pokud zaměníte kondenzátory, dojde k vážným problémům. Kapacita pracovníka by také neměla být příliš velká, jinak se motor zahřeje a nárůst výkonu a točivého momentu se mírně zvýší.
