Расчет рабочего и пускового конденсатора для трехфазного двигателя: Расчёт конденсатора для электродвигателя 380 на 220: особенности, принцип работы электромоторов

Определение емкостей фазосдвигающих конденсаторов. Рабочий и пусковой конденсаторы

Самый простой способ включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть, это с помощью одного фазосдвигающего конденсатора. В качестве такого конденсатора нужно использовать только неполярные конденсаторы, а не полевые (электролитические).

Фазосдвигающий конденсатор.

При подключении трехфазного электродвигателя к трехфазной сети пуск обеспечивается за счет переменного магнитного поля. А при подключении двигателя к однофазной сети достаточный сдвиг магнитного поля не создается, поэтому нужно использовать фазосдвигающий конденсатор.

Емкость фазосдвигающего конденсатора нужно рассчитать так:

• для соединения «треугольником»: Сф=4800•I/U;
• для соединения «звездой»: Сф=2800•I/U.

Об этих типах соединения можно подробнее ознакомиться тут: 

В этих формулах: Сф – емкость фазосдвигающего конденсатора, мкФ; I– номинальный ток, А; U– напряжение сети, В.

Номинальный ток, тоже можно высчитать, так: I=P/(1,73•U•n•cosф).

В этой формуле такие сокращения: P – мощность электродвигателя, обязательно в кВт; cosф – коэффициент мощности; n – КПД двигателя.

Коэффициент мощности или смещения тока к напряжению, а также КПД электродвигателя указывается в паспорте или в табличке (шильдике) на двигателе. Значения эти двух показателей часто бывают одинаковыми и чаще всего равны 0,8-0,9.

Грубо можно определить емкость фазосдвигающего конденсатора так: Сф=70•P. Получается так, что на каждые 100 Вт нужно по 7мкФ емкости конденсатора, но это не точно.

В конечном итоге правильность определения емкости конденсатора покажет работа электродвигателя. Если двигатель не будет запускаться, значит, емкости мало. В случае, когда двигатель при работе сильно нагревается, значит, емкости много.

Рабочий конденсатор.

Найденной по предложенным формулам емкости фазосдвигающего конденсатора достаточно только для пуска трехфазного электродвигателя, не нагруженного. То есть, когда на валу двигателя нет никаких механических передач.

Рассчитанный конденсатор будет обеспечивать работу электродвигателя и когда он выйдет на рабочие обороты, поэтому такой конденсатор еще называется рабочим.

Пусковой конденсатор.

Ранее было сказано, что ненагруженный электродвигатель, то есть небольшой вентилятор, шлифовальный станок можно запустить от одного фазосдвигающего конденсатора. А вот, запустить сверлильный станок, циркулярную пилу, водяной насос уже не получиться запустить от одного конденсатора.

Чтобы запустить нагруженный электродвигатель нужно к имеющемуся фазосдвигающему конденсатору кратковременно добавить емкости. А конкретно, нужно уже к подсоединенному рабочему конденсатору подключить параллельно еще один фазосдвигающий конденсатор. Но только на короткое время на 2 – 3 секунды. Потому что когда электродвигатель наберет высокие обороты, через обмотку, к торой подключены два фазосдвигающих конденсатора, будет протекать завышенный ток. Большой ток нагреет обмотку электродвигателя, и разрушит ее изоляцию.

Подключенный дополнительно и параллельно конденсатор к уже имеющемуся фазосдвигающему (рабочему) конденсатору называется пусковым.

Для слабонагруженных электродвигателей вентиляторов, циркулярных пил, сверлильных станков емкость пускового конденсатора выбирается равной емкости рабочего конденсатора.

Для нагруженных двигателей водяных насосов, циркулярных пил нужно выбирать емкость пускового конденсатора в два раза больше, чем у рабочего.

Очень удобно, для точного подбора нужных емкостей фазосдвигающих конденсаторов (рабочего и пускового) собрать батарею параллельно соединенных конденсаторов. Конденсаторы соединенные вместе нужно взять небольшими емкостями 2, 4, 10, 15 мкФ.

При выборе по напряжению любого конденсатора нужно пользоваться универсальным правилом. Напряжение, на которое конденсатор рассчитан должно быть в 1,5 раз выше того напряжения, куда он будет подключен.

Статьи

Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть

Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть

Если, например, в паспорте электродвигателя указано напряжение его питания 220/380, то двигатель включают в однофазную сеть по схеме, представленной на рис. 1

Схема включения трехфазного электродвигателя в сеть 220В:

Ср – рабочий конденсатор;

Сп – пусковой конденсатор;
П1 – пакетный выключатель

После включения пакетного выключателя П1 замыкаются контакты П1.1 и П1.2, после чего необходимо сразу же нажать кнопку “Разгон”. После набора оборотов кнопка отпускается. Реверсирование электродвигателя осуществляется путем переключения фазы на его обмотке тумблером SA1.

Емкость рабочего конденсатора Ср в случае соединения обмоток двигателя в ТРЕУГОЛЬНИК определяется по формуле:

, где
Ср – емкость рабочего конденсатора в мкФ;
I – потребляемый электродвигателем ток, А;
U — напряжение в сети, В

А в случае соединения обмоток двигателя в ЗВЕЗДУ определяется по формуле:

, где
Ср – емкость рабочего конденсатора в мкФ;
I – потребляемый электродвигателем ток в А;
U -напряжение в сети, В

Как видно, гораздо эффективнее соединение в ТРЕУГОЛЬНИК. При соединении в ЗВЕЗДУ мощность двигателя падает в разы.

Потребляемый электродвигателем ток при известной мощности электродвигателя можно вычислить из следующего выражения:

, где
Р – мощность двигателя в Вт, указанная в его паспорте;
h – КПД;
cos j – коэффициент мощности;
U — напряжение в сети, В

Емкость пускового конденсатора Сп выбирают в 2..2,5 раза больше емкости рабочего конденсатора. Эти конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение в 1,5 раза больше напряжения сети.

На практике величину емкостей рабочих и пусковых конденсаторов выбирают в зависимости от мощности двигателя (см. таблицу)

 

Значение емкостей рабочих и пусковых конденсаторов трехфазного электродвигателя в зависимости от его мощности при включении в сеть 220В

 

Мощность трехфазного двигателя, кВт	Минимальная емкость  рабочего конденсатора Ср, мкФ	Минимальная емкость пускового конденсатора Ср, мкФ
0,4	40	80
0,6	60	120
0,8	80	160
1,1	100	200
1,5	150	250
2,2	230	300

 

Следует отметить, что у электродвигателя с конденсаторным пуском в режиме холостого хода по обмотке, питаемой через конденсатор, протекает ток, на 20-30 % превышающий номинальный.

Если двигатель часто используется в недогруженном режиме или вхолостую, то емкость конденсатора С_р следует уменьшить. Может случиться, что во время перегрузки электродвигатель остановился, тогда для его запуска снова подключают пусковой конденсатор, сняв нагрузку вообще или снизив ее до минимума.
Емкость пускового конденсатора С_п можно уменьшить при пуске электродвигателей на холостом ходу или с небольшой нагрузкой. Для включения, например, электродвигателя мощностью 2,2 кВт на 1420 об/мин можно использовать рабочий конденсатор емкостью 230 мкФ, а пусковой – 150 мкФ. В этом случае электродвигатель уверенно запускается при небольшой нагрузке на валу.

 

Немного о РЕЗИСТОРАХ…

Резистор – это самый распространенный электронный компонент, название которого произошло от английского слова «resistor» и от латинского «resisto» — сопротивляюсь. Основным параметром резистора считается сопротивление, которое характеризуется его способностью в препятствии протекания электрического тока.

Единицами сопротивления у резисторов являются – Омы (?), Килоомы (1000 Ом или 1К?) и Мегаомы (1000000 Ом или 1М?).

Основные типы резисторов

По физическому устройству резисторы бывают следующих типов:

• углеродные пленочные;

• углеродные композиционные;

• металлооксидные;

• пленочные металлические;

• проволочные

04.02.2014 Подробнее…

Как запустить трехфазный двигатель от однофазного источника питания?

В зависимости от типа источника питания переменного тока асинхронные двигатели делятся на два типа; трехфазный асинхронный двигатель и однофазный асинхронный двигатель. В большинстве промышленных и сельскохозяйственных приложений трехфазный асинхронный двигатель широко используется по сравнению с однофазным асинхронным двигателем.

Из-за нехватки электроэнергии трехфазное питание не всегда доступно в сельском хозяйстве. При этом одна фаза отключается от группового оперативного выключателя (ГОС). Таким образом, в большинстве случаев доступны две из трех фаз. Но при любом особом расположении невозможна работа трехфазного двигателя от однофазного источника питания.

Как известно, трехфазный асинхронный двигатель является двигателем с самозапуском. Так как обмотка статора трехфазного асинхронного двигателя создает вращающееся магнитное поле. Это создаст фазовый сдвиг на 120˚. Но в случае однофазного асинхронного двигателя индуцируется пульсирующее магнитное поле. Следовательно, однофазный асинхронный двигатель не является самозапускающимся двигателем. Для старта требуется дополнительное вспомогательное оборудование.

• Связанный пост: Что произойдет, если вы подключите 3-Φ асинхронный двигатель к однофазной сети?

То же самое здесь, нам нужно сделать некоторые дополнительные меры, чтобы привести трехфазный асинхронный двигатель в однофазную сеть. Есть три метода;

• Использование статического конденсатора (метод фазового сдвига)
• Использование VFD (преобразователь частоты)
• Использование поворотного преобразователя

В этой статье мы кратко обсудим каждый метод.

Использование статического конденсатора

При подаче трехфазного переменного тока на статор трехфазного асинхронного двигателя создается сбалансированное вращающееся магнитное поле, изменяющееся во времени на 120° друг от друга. Но в случае однофазного асинхронного двигателя индуцируется пульсирующее магнитное поле. И в этом случае начальный крутящий момент (пусковой момент) не создается. В однофазном асинхронном двигателе дополнительная обмотка используется для создания фазового сдвига. Вместо пусковой обмотки также используется конденсатор или дроссель для создания смещения фаз.

Аналогично этому принципу можно использовать трехфазную обмотку трехфазного асинхронного двигателя и сдвинуть одну обмотку с помощью конденсатора или индуктора. После запуска трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети он постоянно работает с пониженной мощностью. Полезная мощность или КПД двигателя снижается на 2/3 ^rd от его номинальной мощности.

Этот метод также известен как метод статического преобразователя фазы или метод фазового сдвига или метод перемотки

.

В некоторых схемах используются два конденсатора; один для запуска, второй для работы. Емкость пускового конденсатора в 4-5 раз выше по сравнению с рабочим конденсатором. Принципиальная схема такого устройства показана на рисунке ниже.

Пусковой конденсатор используется только для запуска. Он отключится от цепи после запуска. Рабочий конденсатор всегда остается в цепи. Здесь, как показано на рисунке, двигатель соединен звездой. И оба конденсатора подключены между двумя фазами обмотки.

Однофазное питание имеет две клеммы. Одна клемма соединена с последовательной комбинацией обмотки, а вторая клемма соединена с оставшейся клеммой трехфазной обмотки. Иногда используется только один конденсатор. Такой тип расположения показан на рисунке ниже.

В большинстве случаев небольшие асинхронные двигатели подключаются по схеме «звезда». Здесь мы взяли трехфазный асинхронный двигатель, соединенный звездой. Для повышения уровня напряжения используется автотрансформатор. Потому что уровень напряжения трехфазного питания составляет 400-440 В, а уровень напряжения однофазного питания составляет 200-230 В для 50 Гц питания.

Мы можем использовать эту схему без использования автотрансформатора. В этом случае уровень напряжения остается на уровне однофазного питания (200-230 В). В этом состоянии двигатель также будет работать. Но поскольку напряжение низкое, крутящий момент, создаваемый двигателем, низкий. Эту проблему можно решить, подключив дополнительный пусковой конденсатор (рис. 1). Этот конденсатор известен как пусковой конденсатор или конденсатор фазовой синхронизации.

Если вам нужно изменить направление вращения двигателя, измените схему подключения, как показано на рисунке ниже.

Ограничения:

Ограничения метода статического конденсатора перечислены ниже.

• Выходная мощность трехфазного асинхронного двигателя уменьшена на 2/3 ^rd от полной мощности нагрузки.
• Этот метод можно использовать для временных целей. Он не подходит для непрерывно работающих приложений.
• В этом методе эффект загрузки постоянно состоит из двух фаз. Это сократит срок службы двигателя.

Похожие сообщения:

• Что происходит с трехфазным двигателем, когда 1 из 3 фаз теряется?
• Что происходит с трехфазным двигателем при потере двух из трех фаз?

Использование ЧРП

ЧРП означает частотно-регулируемый привод . Это устройство, которое используется для управления двигателем (регулируемая скорость при работе). ЧРП регулирует входной ток двигателя в соответствии с потребностью (нагрузкой). Это устройство позволяет двигателю эффективно работать при различных условиях нагрузки.

Этот метод лучше всего подходит для работы трехфазного асинхронного двигателя с однофазным питанием. В этом случае доступное однофазное питание подается на вход частотно-регулируемого привода. VFD преобразует однофазное питание в постоянный ток путем выпрямления. Опять же, он преобразует источник постоянного тока в трехфазный источник переменного тока. А частота трехфазного выхода регулируется частотно-регулируемым приводом.

Следовательно, доступная мощность (однофазная) подается на ЧРП, а выходная мощность (трехфазная) ЧРП используется в качестве входа трехфазного двигателя. Это также устраняет бросок тока во время запуска двигателя. Он также обеспечивает плавный пуск двигателя от состояния покоя до полной скорости. Существуют различные типы и характеристики ЧРП для различных применений и двигателей. Вам нужно всего лишь выбрать подходящий частотно-регулируемый привод для ваших приложений.

Стоимость частотно-регулируемого привода превышает стоимость статического конденсатора. Но это дает лучшую производительность двигателя. Стоимость частотно-регулируемого привода меньше, чем у преобразователя с вращающейся фазой. Таким образом, в большинстве приложений частотно-регулируемый привод используется вместо вращающихся преобразователей фазы.

Преимущества ЧРП:

Преимущества использования ЧРП для работы трехфазного асинхронного двигателя от однофазного источника питания.

• Регулируя параметр частотно-регулируемого привода, мы можем добиться плавного пуска двигателя.
• Легко работать с максимальной производительностью и большей эффективностью.
• Имеет функцию самодиагностики, которая используется для защиты двигателя от перенапряжения, перегрузки, перегрева и т.д.
• Запрограммирован на автоматическое управление двигателем.

Использование вращающегося преобразователя фаз

Другой используемый метод заключается в работе трехфазного асинхронного двигателя от однофазного источника питания с использованием вращательного преобразователя фаз (RPC). Этот процесс очень дорогой. Это даст наилучшую производительность по сравнению со всеми другими методами. Потому что поворотный фазоинвертор выдает на выходе идеальный трехфазный сигнал. Кроме того, он не используется широко, поскольку стоимость вращающегося преобразователя очень высока.

Схема подключения поворотного преобразователя фаз показана на рисунке ниже.

Похожие сообщения:

• Разница между однофазным и трехфазным асинхронным двигателем
• Разница между однофазным и трехфазным источником питания
• Почему трехфазное питание? Почему не 6, 12 или больше для силовой передачи?
• Если 1-фазное питание 230 В, почему 3-фазное 400 В, а не 690 В?
• Преимущества трехфазной системы по сравнению с однофазной системой
• Значения трехфазного тока в трехфазной системе
• Соединение звездой (Y): значения трехфазной мощности, напряжения и тока
• Соединение треугольником (Δ): 3-фазная мощность, значения напряжения и тока

URL скопирован

Показать полную статью

Связанные статьи

Кнопка «Вернуться к началу»

Как рассчитать ток полной нагрузки однофазного и трехфазного двигателя (FLC) ~ Изучение электротехники

Расчет полного тока нагрузки однофазного или трехфазного двигателя переменного тока довольно прост. Однако необходимо полностью понимать термины входная мощность и мощность на валу двигателя, иначе в этом предполагаемом простом расчете будут допущены ошибки.

Входная мощность двигателя переменного тока — это мощность, которую он потребляет при подключении к однофазному или трехфазному источнику напряжения. Затем двигатель ускоряется, развивает крутящий момент и выдает мощность на валу.

Мощность на валу представляет собой выходную механическую мощность двигателя после учета потерь двигателя в статоре, роторе, обмотках и других потерь. Соотношение между входной электрической мощностью и механической мощностью на валу определяется следующим образом:

Выходная мощность двигателя на валу в кВт = Входная электрическая мощность в кВт x КПД двигателя , потребляемый ток и КПД.

Однако, как это обычно бывает с большинством электродвигателей, номинальная мощность в кВт или л.с. обычно представляет собой мощность на валу, которую двигатель может передать нагрузке. Эта мощность на валу зависит от сетевого напряжения, коэффициента мощности, тока полной нагрузки и КПД двигателя, как показано ниже:

В Европе мощность на валу обычно измеряется в киловаттах (кВт). Однако в США мощность на валу измеряется в лошадиных силах (л.с.).

Мощность на валу однофазного двигателя определяется по формуле:

Мощность на валу однофазного двигателя, кВт    =

U * I *CosØ*ɳ/1000

Где:

U = Напряжение сети I = ток сети или ток полной нагрузки CosØ = Коэффициент мощности ɳ = КПД двигателя

Вал Мощность трехфазного двигателя определяется по формуле:

3-фазный Мощность на валу двигателя, кВт    =

U * I *CosØ*√3*ɳ/1000

Где:

U = Напряжение сети I = Линейный ток или Полный Ток нагрузки CosØ = Коэффициент мощности ɳ = КПД двигателя

Как рассчитать ток нагрузки 1-фазного и 3-фазного двигателя

Чтобы рассчитать ток нагрузки двигателя, используя приведенные выше формулы, мы представляем некоторые примеры расчетов:

Предположим, у нас есть однофазный двигатель переменного тока мощностью 1,5 л. дать ток полной нагрузки двигателя как:

Ток полной нагрузки, I =	Одиночная мощность в кВт *1000/(U* CosØ* ɳ) Здесь: U = 240 CosØ = 0,8 ɳ = 0,85 Мощность в кВт = 1,5 * 746/1000 = 1,119 Примечание 1 HP = 746 Вт
Следовательно, я =	(1,119*1000)/(240*0,8*0,85) = 6,86 Ампер

Предположим, у нас есть 3-фазный двигатель переменного тока мощностью 10 кВт с напряжением 415 В, 3-фазным источником питания с линейным напряжением, коэффициентом мощности 0,8 и КПД 88 %. Полный ток нагрузки будет получен путем изменения формулы мощности для 3-фазные двигатели, чтобы дать двигателю полный ток нагрузки, как:

Ток полной нагрузки, I =	Мощность трехфазного двигателя в кВт *1000/( U * I *CosØ*√3*ɳ) Здесь: У = 415 CosØ = 0,8 ɳ = 0,88
Следовательно, я =	(10*1000)/(415 * 0,8*0,88*√3) = 19,76 Ампер

Важные замечания по расчету мощности двигателя

Электрическая мощность, потребляемая однофазным двигателем в кВт = U * I *CosØ/1000

нагрузки или сетевого тока, которые ДОЛЖНЫ быть заданы для расчета мощности, потребляемой двигателем.