Зачем конденсатор на электродвигателе 12 вольт

Arduino.ru

Вопрос, вроде как, простой. Но туплю что-то. И во всемирном разуме, как-то не много информации.

Итак — двигатель DC (12V, 2A). Знаю, что на контакты двигателя обычно нужно вешать конденсатор, дабы двигатель не искрил.

1. Какую-нибудь фунцию конденсатор еще на себе несет? Например, для старта двигателя.

2. (и самый важный) как расчитать параметры конденсатора (емкость, реактивная мощность)? Короче какой конденсатор нужен для указанного двигателя?

Заранее благодарен за ответы.

Войдите на сайт для отправки комментариев

Подпишусь, т.к. хочу почитать, что специалисты напишут. Общую идею расчёта я понимаю, но могу ошибаться, лучше спецов послушать. По любому, кроме тока, Вам надо ещё знать количество оборотов — ёмкость конденсатора от неё в первую очередь зависит (не от неёёё самой, а от частоты прерываний на щётках, но это одно и тоже)

Войдите на сайт для отправки комментариев

Фиг его знает какие на нем обороты, посокольку на выходе стоит коробка передач под названием «gear» , которая эту скорость переводит в 300RPM

Войдите на сайт для отправки комментариев

Celestron, Главная характеристика двигателя -его тип. Из вашего описания не понятно к чему его отнести, если это бесщёточный -то ему не нужен конденсатор. Если коллекторный, то снова же смотря как вы им управляете. Если через ШИМ, то ёмкость обычно не ставят. В некторых моделях ёмкость уже стоит в двигателе, и установка дополнительной никакого рояля не играет..

Читайте также:

D link des 1005a что это такое

Войдите на сайт для отправки комментариев

для коллекторного вешают часто керамику 0,1-10мкф 3 шт: 1 между выводами, еще 2 между каждым выводом и корпусом

Войдите на сайт для отправки комментариев

Была у меня эпопея недавно с этим. Схема с автономным питанием 3шт 18650, грубо говоря 12В. От них dc/dc в 7В, от них на стабилизатор ардуино мини. Ардуина через транзисторные ключи управляет 2-я релюхами, которые включают довольно мощный движек в реверсивном включении 12В из линейного привода силой 350Н, там ток под нагрузкой до 3А. На столе имею проблему, при остановке движка нафиг ребутится контроллер, и это без какой либо нагрузки. Победил только этим конденсатором, паралельно движку 3,3мкф. Обычный вариант с диодами для реверсивного привода не прокатит. Вот такой бросок дает двигатель при коммутации, 2 стабилизатора не помогало! Может правда по земле или еще как проходило, но ребутало при останове часто, процентов в 30 при работе в одну сторону и процентов 10 в другую. Почему неравномерно — тоже не понятно.

Войдите на сайт для отправки комментариев

dimax, согласен, не сказал, прошу прощения: коллекторный, управляется чистым напряжением (подтверждено осциллографом), которое выходит от драйвера, который, в свою очередь, управляется по ШИМ от ардуины Mega.

Войдите на сайт для отправки комментариев

для коллекторного вешают часто керамику 0,1-10мкф 3 шт: 1 между выводами, еще 2 между каждым выводом и корпусом

jeka_tm, спасибо, но вот хоца понять и посчитать, какой конкретно и главное какие иные характеристики должны быть при указанных параметрах двигателя, чтобы не разорвало или перегрело (имею ввиду конденсатор).

Войдите на сайт для отправки комментариев

не знаю я таких расчетов. опытном путем

Войдите на сайт для отправки комментариев

не знаю я таких расчетов. опытном путем

т.е. смотреть в щели: есть искра/нет искры?

Читайте также:

Тормозные диски infiniti qx70 какие лучше

Войдите на сайт для отправки комментариев

искры будут в любом случае. это же щетки. щетка отходит от контакта, но ток не может мгновенно перестать течь в катушке, возникает индукция

а вообще тут смешно пишут от катушке и токе))))

Войдите на сайт для отправки комментариев

а вообще тут смешно пишут от катушке и токе))))

Это ссылка как бы с намеком что на коллекторе искры — не искры, вот искра

Войдите на сайт для отправки комментариев

да нет. попробуй понять из того текста что правда, а что нет

и как включение и отключение катушки (щетка скользит по контактам) равно импусьсный сигнал подается на катушку

Войдите на сайт для отправки комментариев

Поясните мне темному каким образом конденсатор избавит от искрения коллектора? Физика в чем? Теоретически конденсатор на роторе паралельно катушкам мог бы снизить искрение, работал бы как снуббер по кажению всплесков самоиндукции. Но на коллекторе как? Все что генерят катушки ротора должно сначала пройти коллектор (с искрением) и только потом погасится конденсатором

маленькие емкости как описано выше работают как фильтр высокочастотных помех, но не влияют на искрение

еще ставят большие электролиты, но их смысл в другом — они должны компенсировать провал напряжения при старте мотора когда ток максимальный. Это позволяет увеличить крутящий момент на старте и уменьшить низкочастотные помехи. Здесь кондер работает как блокирующий, буферный. На искрение не влияет, скорее наоборот, чем больше стартовый ток тем выше искрение

Читайте также:

Какие аккумуляторы нужно разряжать полностью

Войдите на сайт для отправки комментариев

в вашем случае сами реле тоже нехилые помехи генерят, как катушки так и контакты которые наверняка искрят при старте такого движка. Лучше использовать полномостовой полупроводниковый драйвер. В них обычно есть защитные диоды в каждом плече. Можно еще на питание ставить диод в обратном включении или быстрый или шотки. Он будет гасить прилетающую самоиндукцию обратной полярности. Tvs в прямом включении тоже не помешает — гасить всплески прямой полярности. Саму ардуину надо отделить от силовой части LC фильтром и правильно развести землю — от ардуины свой провод до минуса батареи, от силовой части свой

Войдите на сайт для отправки комментариев

маленькие емкости как описано выше работают как фильтр высокочастотных помех, но не влияют на искрение

Понял, спасибо! Помехи меня пока мало интересуют, а вот про старт двигателя если можно по-подробнее. Что считается большой емкостью?

Войдите на сайт для отправки комментариев

речь про тысячи и десятки тысяч микрофарад

расчитать его сложно, много переменных часть из которых может быть не известна (например стартовая кривая двигателя). Но если есть осциллограф то не сложно оценить достаточно микрофарад или нет. На емкость сильно влияют стартовый ток мотора, внутреннее сопротивление источника питания и сопротивление подводящих проводов. Важно. Конденсатор надо ставить до управляющего ключа, а не после. На момент запуска конденсатор должен быть полностью заряжен. Если поставить после ключа эффект будет обратный — кондер часть тока заберет на себя. Провода до мотора при том должны быть максимально короткие и достаточного сечения

Войдите на сайт для отправки комментариев

От искрения может и не избавит, а вот переменную составляющую, возникающую в момент рацепления контактов, через себя замкнет. Помеха будет гасится поблизости от места возикновения, а не путешествовать по цепям питания.

Читайте также:

Сколько масла заливать в привод реостатного контроллера

Войдите на сайт для отправки комментариев

С релюхами все четко — на обмотках диоды висят.

При старте проблем не наблюдалось.

Диоды защитные — вешал много и разных, не помогало. Получается что при таком включении, (я предполагаю — мы друг друга понимаем каком — движок к переключающим контактам реле, обычнозамкнутые контакты, пусть на землю, разомкнутые на питание) замкнуть токи самоиндукции не через питающие цепи не получается, а через питающие — фигня с ребутами выходит.

Драйвер хороше — но проблема обнаружилась уже на готовой плате, я даже не предполагал о ней сразу. Но подозреваю что его защитные диоды не помогли бы, т.к. направляли бы помеху в питание.

Вести 2 земли не пробовал — конструкционно не выходило, раземы уже запаяны.

Про LC — думал, но дело не дошло, плату резать не хотелось.

Но кондер помог, причем явно и принципиально, о проблеме забыл вообще.

Еще был занятный момент. Аналогично ребутило при реверсе движка. Этот момент после кондера не пропал, но исправился програмно, паузой всего в 50мсек. Т.е. выключаем движек, делаем паузу, включаем в другую сторону, был удивлен что такая малая пауза оказалась значимой.

Войдите на сайт для отправки комментариев

про кондер как фильтр помех я пишу в своем посте чуть ниже вашей цитаты, но это, с вами согласен, не про искры

Войдите на сайт для отправки комментариев

речь про тысячи и десятки тысяч микрофарад

Про ключ мысль понятна, хоть и не сразу врубился! СПАСИБО! Постараюсь попробовать. По емкости, к сожалению, я так и подозревал. Стоят уже не копейки, хотя и не заоблачно.

Войдите на сайт для отправки комментариев

Logik защитные диоды при мостовом включении (в вашем случае через реле) вешаются на каждое плече, т.е. 4 штуки

да, при этом они коротят всплески на источник питания. при правильной разводке силовых проводов это нормально. у мощной нагрузки должен быть источник с низким внутренним сопротивлением, для него помехи не проблема, он их «коротит» на себя

помехи лучше минимизировать, чем просто бороться с их последствиями

Войдите на сайт для отправки комментариев

Logik защитные диоды при мостовом включении (в вашем случае через реле) вешаются на каждое плече, т.е. 4 штуки

да, при этом они коротят всплески на источник питания. при правильной разводке силовых проводов это нормально.

Диоды защитные — вешал много и разных, не помогало. замкнуть токи самоиндукции не через питающие цепи не получается, а через питающие — фигня с ребутами выходит.

Возможно конечно диод+отдельное питание+раземы другие+провода новые+может вторую АКБ и тоже помогло бы. Но один кондер как бы лучше со всех сторон.

у мощной нагрузки должен быть источник с низким внутренним сопротивлением, для него помехи не проблема, он их «коротит» на себя

помехи лучше минимизировать, чем просто бороться с их последствиями

Причем минимизировать возле места возникновения. Вот кондер на движке это и делает.

Еще момент, если не реле а мост транзисторный, то с кондером надо быть аккуратным, он ключи нагрузит сильно, а реле потерпят.

Войдите на сайт для отправки комментариев

Диоды защитные — вешал много и разных, не помогало. замкнуть токи самоиндукции не через питающие цепи не получается

На всякий случай уточню — т.н. superfast и ultrafast диоды тоже пробовали? То есть, не простые выпрямительные, а быстрые с малым временем открытия?

Войдите на сайт для отправки комментариев

Я позволю себе несколько простых теоретических рассуждений о подборе конденсатора.

Все рассуждения будут не сильно количественными и базироваться будут на формулах из школьного учебника физики и здравом смысле.

1. Конденсатор помехозащитный. Нужно знать частоту, амплитуду и ток помех.

2. Нельзя поставить очень большой конденсатор, так как двигателем нужно управлять. Это ограничение «снизу».

Природа помех у ЭДПТ (Электро-Двигателя Постоянного Тока) в переключении обмоток на щеточном узле.

Напряжение на катушке, при изменении тока =L * dI/dt. Частота переключений это число оборотов в секунду умножить число ламелей коллектора.

К счастью частоту можно оценить почти ничего не зная. Число ламелей пропорционально диаметру двигателя. не стану объяснять почему — долго и не нужно. Диаметр обратно пропорционален числу оборотов(строго говоря не диаметр, а объем, но тоже опустим для простоты). Поэтому взяв типичные значения в 12 ламелей и 3000 об/мин получим частоту в 12*50=600Гц. То есть наша частота, по порядку величины, а точнее нам не нужно, лежит в диапазоне от 100 до 1000 Гц. dI/dt никак не больше, чем I умножить на эту частоту (потому, что щетка имеет размер и уходит с ламели — плавно, а не скачком).

Индуктивность обмотки одного зубца якоря — неизвестная величина, но, по соображениям сохранения энергии может быть оценена исходя из того, что энергия магнитного поля равна L * I^2 / 2. Не стану мучить читателя расчетами — L, по порядку величина оценивается как 2*U / (I * f), где f — уже оцененная частота.

Мы уже все знаем: Индуктивность не больше 12*2/200=120мГн. Следовательно амплитуда помех не выше 0.120*2*1000=240В.

То есть по напряжению конденсатор должен быть на 300-400В. Достаточно.

Емкость оценим так: за время 1/f *k (k=отношение ширины бороздки к ламели) в током I, конденсатор должен зарядиться до напряжения не выше питания U. Итак: I * (k/f) / C < U => C > I *k/(f*U). C > 2*k/(1000*12) > k*160 мкФ. Вот k нам совсем не известно, а помеха длится пока край щетки проходит расстояние между ламелями — -то есть борозду. Потом помеха тоже продолжается, но уже с незначительной амплитудой, и связана с тем, что следующая обмотка не параллельна предыдущей. Так что «от балды» можем взять 0.01. Тогда С > 1.6 мкФ.

Вот Логик писал, что у него на 3 А движке помогло 3.3 мкФ, что очень похоже на расчет.

Ограничение сверху состоит в том, что при отключении питания нужно хотя бы за один оборот (t=10/f) остановить двигатель: C < 1600 мкФ.(такие только в старых АТС бывали ;))

Чем больше емкость — тем хуже управляемость. Тут сами решаете, но получается так (для 12В, 2А, остальное — неведомо):

НЕ электролит (полярность помех разная) от 200В, 2.2 мкФ. Если скорость управления не столь важна, то лучше пусковой кондер взять. Они, собственно, для этого и придуманы. Там и емкости порядка 100мкФ и выше. Но будут заметные задержки в управлении.

Как работает конденсаторный электродвигатель и для чего он нужен

своим параметрам. Вместе с тем, довольно часто в приборах и оборудовании необходимы электродвигатели с возможностью подключения к однофазной сети. Одним из подходящих вариантов выступает конденсаторный электродвигатель, устройство и принцип работы которого мы рассмотрим в пределах данной статьи.

Устройство и принцип работы

Говоря о конденсаторных асинхронных двигателях, речь в первую очередь будет идти об электромоторах, изначально рассчитанных для подключения к однофазной сети. Это несколько перекликается с двухфазными или трехфазными двигателями, переделанными для подключения в обычную однофазную сеть на 220 Вольт. Но существенным отличием этих электродвигателей выступает то, что здесь конденсатор выступает как обязательное условие электрической схемы и включение в трёхфазную сеть 380 Вольт такого асинхронного двигателя просто невозможно.

Устройство и принцип работы конденсаторного двигателя основаны на физических свойствах асинхронного двигателя, но для создания движущей силы и вращения магнитного поля в цепь обмоток включен пусковой конденсатор.

По своему устройству он не отличается от обычного асинхронника и в составе имеет:

Неподвижный статор в массивном корпусе с рабочей и пусковой обмотками.
Закрепленный на валу ротор, приводимый в движение силой электромагнитного поля, создаваемого обмотками статора.

Обе части электродвигателя соединены между собой на подшипниках качения или скольжения (втулки), закрепленных в крышках корпуса статора.

По принципу работы конденсаторный электродвигатель, как отмечалось выше, относится к асинхронным – движение осуществляется за счет создания электромагнитного поля обмотками статора, сдвинутыми относительно друг друга на 90 градусов. Единственное отличие от трехфазных асинхронных электродвигателей заключается во включенном в цепь конденсаторе, через который включаются вторая обмотка электродвигателя.

Обычный асинхронный двигатель при включении в сеть начинает работу с пусковой обмоткой. После того как ротор набрал обороты, пусковая обмотка отключается и работу продолжает только рабочая обмотка. Минусом такого электромотора с пусковой обмоткой выступает момент пуска, когда ротор начинает набор оборотов. Для электродвигателя важно чтобы в этот момент не было нагрузки, или нагрузка была небольшой. Пусковой момент получается ниже, чем у аналогичных по мощности трёхфазных моторов.

В схеме подключения конденсаторного асинхронного двигателя есть фазосдвигающий конденсатор. При подключении в сеть через конденсатор во второй обмотке возникает сдвиг фаз, равный 90 градусам (на практике немного меньше). Это способствует тому, что в работу ротор включается с максимально возможным крутящим моментом.

Такой запуск обеспечивает включение двигателя как на холостом ходу, так и под нагрузкой. Это очень важно для подключения двигателя под нагрузкой. На практике по такой схеме подключается мотор от стиральной машины старых моделей. В момент пуска двигатель должен начать вращать воду в баке, а это существенная нагрузка на электродвигатель. При отсутствии пускового конденсатора двигатель не будет запускаться, он будет гудеть, греться, но работать не будет.

Виды конденсаторных двигателей

Схема подключения, при которой конденсаторный асинхронный двигатель запускается только от пускового конденсатора, имеет один существенный минус. Во время работы магнитное поле не остается круговым или эллиптическим, показатели работы падают, а электродвигатель греется. В таком случае для оптимального режима в цепь включается рабочий конденсатор, обеспечивающий постоянный сдвиг фаз, а не только в момент пуска.

Отметим, что можно выделить две группы конденсаторных двигателей:

Конденсатор нужен только для пуска, тогда его называют пусковым. Обычно это маломощные приборы.
Конденсатор нужен для постоянной работы, в этом случае его называют рабочим. В машинах большой мощности (несколько кВт) для пуска под нагрузкой может не хватать момента, и тогда подключают дополнительно еще один пусковой конденсатор. Чаще всего это делают с помощью кнопки ПНВС.

Подробнее со схемой подключения и тем как отличить эти типы однофазных двигателей вы можете ознакомиться в следующем видео ролике:

В международной классификации применяются обозначения для типов конденсаторных асинхронных двигателей:

двигатель с пуском через конденсатор/работа через обмотку (индуктивность) (CSIR);
двигатель с пуском через конденсатор/работа через конденсатор (CSCR);
двигатель с постоянным разделением емкости (PSC).

Как работает такая схема представить несложно: пусковой конденсатор большой емкости обеспечивает пуск двигателя, а после набора мощности рабочий меньшей емкости обеспечивает максимально подходящий режим работы и скорости вращения ротора.

Для особых случаев, когда необходимо поддерживать необходимую скорость вращения ротора при разных нагрузках для рабочих конденсаторов, подбирают разные емкости с возможностью их переключения.

Чтобы изменить направление вращение, иначе говоря, включить реверс, нужно поменять местами концы одной из обмоток. Для этого удобно использовать 6 контактный тумблер.

Как подобрать емкость для пускового конденсатора

Сразу стоит сказать, что на шильдике двигателя обычно указывается ёмкость пускового и рабочего конденсатора (или только рабочего, если пусковой не нужен). При этом указываются точные данные характерные для конкретно этого электродвигателя с его особенностями устройства и работы.

Если шильдик затёрт или отсутствует, то рассчитать ёмкость рабочего и пускового конденсатора для однофазного можно скорее не по формуле, а по мнемоническому правилу:

Сумма рабочего и пускового конденсатора должна составлять 100 мкФ на 1 кВт мощности (70% пусковой и 30% рабочий). Если двигатель 1 кВт, то рабочий конденсатор нужен на 30 мкФ, а пусковой – на 70. А сами конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение больше чем в питающей сети. Обычно выбирают порядка 400 Вольт.

Но в литературе можно встретить и рекомендации о том, что, что ёмкость пускового конденсатора должна быть больше, чем емкость рабочего в 2 раза.

Сфера практического применения

Конденсаторные асинхронные электродвигатели используются в бытовых электровентиляторах, холодильниках, некоторых современных стиральных машинах, практически во всех стиральных машинах производства СССР. Но в вытяжках чаще применяются двигатели с расщепленными полюсами без конденсатора, тем не менее, можно встретить модели и с рассматриваемым типом электродвигателя.

Кроме бытовой техники их сфера применения распространяется и на насосы мощностью до 2-3 кВт, компрессоры и различные станки с однофазным питанием, в общем, на все, что должно вращаться и работать от 220 Вольт.

Вот мы и рассмотрели, что такое конденсаторный двигатель, как он устроен и для чего нужен. Надеемся, предоставленная информация помогла вам разобраться в вопросе!

Конденсаторы для запуска электродвигателя: какие нужны, как подключить

В быту часто возникает такая ситуация, когда необходимо подключить электродвигатель, но нет нужного источника питания. Тогда требуется использование другого типа напряжения. Обычно это происходит, если двигатель нужно подсоединить к стороннему оборудованию (токарному станку, самодельному устройству). Для этой цели применяют конденсаторы. Они бывают нескольких видов, поэтому необходимо иметь хотя бы базовое понятие о том, какие конденсаторы для запуска электродвигателя использовать в каждом конкретном случае.

Простые способы подключения электродвигателя

Проще всего будет подключить мотор при помощи частотного преобразователя. Существуют модели этих устройств, которые делают преобразование однофазного напряжения в трехфазное. Преимущество такого способа очевидно – нет потерь мощности в электродвигателе. Но вот стоимость такого частотного преобразователя довольно высокая – самый дешевый экземпляр обойдется в 5-7 тыс. рублей.

Есть еще один способ, который используется реже, – применение трехфазной обмотки асинхронника для преобразования напряжения. В этом случае вся конструкция окажется намного больше и массивнее. Поэтому проще окажется рассчитать, какие конденсаторы нужны для запуска электродвигателя и установить их, подключив по схеме. Главное – не потерять мощность, так как работа механизма будет происходить намного хуже.

Читать также: Почему не поступает бензин в карбюратор бензопилы

Как работает конденсаторный электродвигатель и для чего он нужен

В современном оборудовании используется несколько разные виды электродвигателей. Разные по конструкции, характеристиками и принципу работы все эти двигатели подбираются для каждого конкретного случая по своим параметрам. Вместе с тем, довольно часто в приборах и оборудовании необходимы электродвигатели с возможностью подключения к однофазной сети. Одним из подходящих вариантов выступает конденсаторный электродвигатель, устройство и принцип работы которого мы рассмотрим в пределах данной статьи.

Особенности схемы с конденсаторами

Обмотки всех трехфазных электромоторов могут соединяться по двум схемам:

«Звезда» – при этом концы всех обмоток подключаются в одной точке. А начала обмоток соединяются с питающей сетью.
«Треугольник» – начало обмотки соединяется с концом соседней. В итоге получается, что точки соединения двух обмоток подключаются к сети питания.

Выбор схемы зависит от того, каким напряжением питается мотор. Обычно при подключении к сети переменного тока 380 В обмотки соединяются в «звезду», а при работе под напряжением 220 В – в «треугольник».

На рисунке выше:

а) схема соединения «звезда»;

б) схема соединения «треугольник».

Так как в однофазной сети явно не хватает одного питающего провода, нужно его сделать искусственно. Для этого применяются конденсаторы, которые сдвигают фазу на 120 градусов. Это рабочие конденсаторы, их оказывается недостаточно при пуске электромоторов мощностью свыше 1500 Вт. Чтобы осуществить запуск мощных двигателей, потребуется дополнительно включать еще одну емкость, которая облегчит работу во время старта.

Особенности трёхфазного двигателя

Асинхронные электродвигатели с тремя обмотками на статоре преобладают в различных отраслях сельского хозяйства. Их применяют для привода устройств вентиляции, уборки навоза, приготовления кормов, подачи воды. Популярность таких моторов обусловлена рядом преимуществ:

простота строения;
надёжность в работе;
при подключении в нормальном режиме не используются дорогие и дефицитные устройства;
количество технических обслуживаний невелико.

Подключить трехфазный двигатель на 220 можно пытаться, зная различия схем соединения обмоток. Количество фаз, на которое рассчитан двигатель, можно определить по числу зажимов в его клеммной коробке: у трёхфазного в ней будет 6 выводов, а у однофазного два или четыре. Обмотки мотора с тремя фазами соединяются по установленной схеме, называемой «звездой» или «треугольником». Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. При соединении в звезду концы обмоток соединены. В клеммной коробке эта схема соединения будет отображена использованием двух перемычек между зажимами с обозначениями «С6», «С4», «С5».

Емкость рабочего конденсатора

Для того чтобы узнать, какие конденсаторы нужны для запуска электродвигателя при работе в сети 220 В, нужно использовать такие формулы:

При подключении по схеме «звезда» С (раб) = (2800 * I1) / U (сети).
При подключении в «треугольник» С (раб) = (4800 * I1) / U (сети).

Ток I1 можно измерить самостоятельно, используя клещи. Но можно использовать и такую формулу: I1 = P / (1,73 · U (сети) · cosφ · η).

Значение мощности Р, напряжения питания, коэффициента мощности cosφ, КПД η можно найти на бирке, которая приклепана на корпусе электродвигателя.

Почему применяется запуск двигателя 220 В через конденсатор?

Для начала определимся с терминологией. Конденсатор (лат. condensatio — «накопление») – это электронный компонент, хранящий электрический заряд и состоящий из двух близкорасположенных проводников (обычно пластин), разделенных диэлектрическим материалом. Пластины накапливают электрический заряд от источника питания. Одна из них накапливает положительный заряд, а другая – отрицательный.

Метод подключения двигателя через конденсатор – этот способ применяют для достижения мягкого пуска агрегата. На статоре однофазного движка с короткозамкнутым ротором размещают дополнительно к основной электрообмотке ещё одну. Две обмотки соотнесены между собой на угол 90. Одна из них является рабочей, её предназначение заставить работать мотор от сети 220 В, другая – вспомогательная, нужна для запуска.

Рассмотрим схемы подключения конденсаторов:

с выключателем,
напрямую, без выключателя;
параллельное включение двух электролитов.

Пусковой конденсатор

В том случае, если на мотор воздействуют большие нагрузки либо его мощность свыше 1500 Вт, одним только сдвигом фазы не обойтись. Потребуется знать, какие необходимы еще конденсаторы для запуска электродвигателя 2,2 кВт и выше. Пусковой подключается в параллель с рабочим, но вот только он исключается из цепи при достижении оборотов холостого хода.

Обязательно пусковые конденсаторы должны отключаться – в противном случае происходит перекос фаз и перегрев электродвигателя. Пусковой конденсатор должен быть по емкости больше рабочего в 2,5-3 раза. Если вы посчитали, что для нормальной работы мотора требуется емкость 80 мкФ, то для запуска нужно подключать еще один блок конденсаторов на 240 мкФ. В продаже вряд ли можно встретить конденсаторы с такой емкостью, поэтому нужно производить соединение:

При параллельном емкости складываются, напряжение рабочее остается таким, как указано на элементе.
При последовательном соединении складываются напряжения, а общая емкость будет равна С (общ) = (С1*С2*..*СХ)/(С1+С2+..+СХ).

Желательно устанавливать пусковые конденсаторы на электромоторы, мощность которых – свыше 1 кВт. Лучше немного снизить показатель мощности, чтобы увеличить степень надежности.

Принцип действия

Обмотки статора при помощи переменного тока образуют магнитные поля. Они имеют одинаковую амплитуду и частоту, но действуют в разных направлениях, поэтому статический ротор начинает вращаться.

Если в двигателе отсутствует пусковой механизм, ротор останавливается, потому что результирующий крутящий момент равен нулю. В случае, когда ротор начинает вращаться в одном направлении, соответствующий крутящий момент становится выше, когда вал двигателя продолжает вращаться в заданном направлении.

Момент запуска

Сигналом к запуску становится магнитное поле двух обмоток, вращающее подвижную часть двигателя. Оно создается 2 обмотками: главной и пусковой. Дополнительная обмотка меньшего размера является пусковой и подключается к основной схеме включения однофазного двигателя через ёмкостное или индуктивное сопротивление.

Пусковая обмотка может работать кратковременно. Более длительное время нахождения под нагрузкой может вызвать перегревание и воспламенение изолирующих элементов, что приведет к выходу из строя.

Надежность повышается за счет встраивания в схему однофазного асинхронного двигателя таких элементов как тепловое реле и центробежный выключатель. Последний отключает пусковую фазу в тот момент, когда ротор разгоняется до номинальной скорости. Отключение происходит автоматически.

Работа реле происходит следующим образом: когда обмотки нагреваются до предельного значения, установленного на реле, механизм прерывает подачу питания на обе фазы, предотвращая отказ из-за перегрузки или по любой другой причине. Это защищает от возгорания.

Возможно, вам будет интересно также почитать все, что нужно знать о шаговых электродвигателях в другой нашей статье.

Варианты подключения

Для того, чтобы мотор заработал необходимо иметь одну 220-вольтовую фазу. Это значит, что подойдет любая стандартная розетка. Благодаря этой простоте двигатели завоевали популярность в быту. Любой прибор, начиная от стиральной машины и до соковыжималки, имеет подобные механизмы в своем составе.

Известны два типа однофазных двигателей в зависимости от способа подключения:

Однофазный асинхронный двигатель с пусковой обмоткой.
Однофазный двигатель с конденсатором.

Схема подключения однофазного асинхронного двигателя с помощью конденсаторов изображена на рисунке.

Схема содержит пусковую обмотку с конденсатором. После ускорения ротора происходит выключение катушки. Рабочий конденсатор не позволяет размыкаться пусковой цепи, и запускающая обмотка работает через конденсатор в постоянном режиме.

Одновременно с рабочей обмоткой пусковая катушка снабжена током через конденсатор. При использовании в режиме пуска у катушки более высокое активное сопротивление. Фазовый сдвиг при этом имеет достаточную величину, чтобы началось вращение.

Допускается брать пусковую обмотку, с меньшей индуктивностью и большим сопротивлением. Запуск конденсатора осуществляется при подключении его к пусковой обмотке и временному источнику питания.

Чтобы достичь максимального значения пускового момента требуется вращающееся магнитное поле. Для этого нужно добиться положения обмоток под углом 900. При правильно рассчитанной емкости конденсатора обмотки могут быть смещены на 900 градусов. Расчет однофазного асинхронного двигателя зависит от схем подключения, которые приведены ниже.

Различные варианты подключения:

временное включение электрического тока на стартовую обмотку через конденсатор;
подача на пусковое устройство через резистор, без конденсатора;
запуск через конденсатор на пусковую обмотку постоянно, одновременно с работой рабочей обмотки.

Какой тип конденсаторов использовать

Теперь вы знаете, как подобрать конденсаторы для запуска электродвигателя при работе в сети переменного тока 220 В. После подсчета емкости можно приступить к выбору конкретного типа элементов. Рекомендуется применять однотипные элементы в качестве рабочих и пусковых. Неплохо показывают себя бумажные конденсаторы, обозначения у них такие: МБГП, МПГО, МБГО, КБП. Можно также использовать и зарубежные элементы, которые устанавливаются в блоках питания компьютеров.

На корпусе любого конденсатора обязательно указывается рабочее напряжение и емкость. Один недостаток у бумажных элементов – они имеют большие габариты, поэтому для работы мощного двигателя потребуется немаленькая батарея элементов. Применять зарубежные конденсаторы намного лучше, так как они имеют меньшие размеры и большую емкость.

Как рассчитать емкость

Емкость конденсатора, который устанавливается в схему подключения трехфазного электродвигателя, подсоединяемого к сети напряжением в 220В, зависит от самой схемы. Для этого существуют специальные формулы.

Cр = 2800•I/U, где Ср – это емкость, I – сила тока, U – напряжение. Если производится подсоединение треугольником, то используется та же формула, только коэффициент 2800 меняется на 4800.

Хотелось бы обратить ваше внимание на тот факт, что сила тока (I) на бирке мотора не указывается, поэтому ее надо будет рассчитать по вот этой формуле:

I = P/(1.73•U•n•cosф), где Р- это мощность электрического двигателя, n – КПД агрегата, cosф – коэффициент мощности, 1,73 – это поправочный коэффициент, он характеризует соотношение между двумя видами токов: фазным и линейным.

Так как чаще всего подключение трехфазного двигателя к однофазной сети 220В производится по треугольнику, то емкость конденсатора (рабочего) можно подсчитать по более простой формуле:

C = 70•Pн, здесь Рн – это номинальная мощность агрегата, измеряемая в киловаттах и обозначаемая на бирке прибора. Если разобраться в этой формуле, то можно понять, что существует достаточно простое соотношение: 7 мкФ на 100 Вт. К примеру, если устанавливается мотор мощностью 1 кВт, то для него необходим конденсатор на 70 мкФ.

Как определить, точно ли подобран конденсатор? Это можно проверить только в рабочем режиме.

Если в процессе эксплуатации мотор перегревается, то, значит, емкость прибора больше требуемой.
Низкая мощность двигателя, значит, емкость занижена.

Даже расчет может привести к неправильному выбору, ведь условия эксплуатации мотора будут влиять на его работу. Поэтому рекомендуется начинать подбор с низких величин, и при необходимости наращивать показатели до необходимых (номинальных).

Что касается пусковой емкости, то здесь в первую очередь учитывается, какой пусковой момент необходим для запуска электродвигателя

Хотелось бы обратить ваше внимание на то, что пусковая емкость и емкость пускового конденсатора – это не одно и то же. Первая величина – это сумма емкостей рабочего и пускового конденсаторов

В качестве рабочих можно использовать бумажные, металлизированные или пленочные аналоги. При этом необходимо учитывать тот факт, что допустимое напряжение должно быть в полтора раза быть больше номинального. Как видите, подобрать точно конденсатор под электродвигатель достаточно непростым. Даже расчет является процессом неточным.

Использование электролитических конденсаторов

Можно применять даже электролитические конденсаторы, но у них есть особенность – они должны работать на постоянном токе. Поэтому, чтобы установить их в конструкцию, потребуется использовать полупроводниковые диоды. Без них использовать электролитические конденсаторы нежелательно – они имеют свойство взрываться.

Но даже если вы установите диоды и сопротивления, это не сможет гарантировать полную безопасность. Если полупроводник пробивается, то на конденсаторы поступит переменный ток, в результате чего произойдет взрыв. Современная элементная база позволяет использовать качественные изделия, например конденсаторы полипропиленовые для работы на переменном токе с обозначением СВВ.

Читать также: Устройство домкрата гидравлического 5 т шааз

Например, обозначение элементов СВВ60 говорит о том, что конденсатор имеет исполнение в цилиндрическом корпусе. А вот СВВ61 имеет прямоугольной формы корпус. Эти элементы работают под напряжением 400. 450 В. Поэтому они могут без проблем использоваться в конструкции любого аппарата, где требуется подключение асинхронного трехфазного электродвигателя в бытовую сеть.

Рабочее напряжение

Обязательно нужно учитывать один важный параметр конденсаторов – рабочее напряжение. Если использовать конденсаторы для запуска электродвигателя с очень большим запасом напряжения, это приведет к увеличению габаритов конструкции. Но если применить элементы, рассчитанные на работу с меньшим напряжением (например, 160 В), то это приведет к быстрому выходу из строя. Для того чтобы конденсаторы функционировали нормально, нужно, чтобы их рабочее напряжение было примерно в 1,15 раза больше, чем в сети.

Причем нужно учитывать одну особенность – если применяете бумажные конденсаторы, то при работе в цепях переменного тока их напряжение нужно уменьшать в 2 раза. Другими словами, если на корпусе указано, что элемент рассчитан на напряжение 300 В, то эта характеристика актуальна для постоянного тока. Такой элемент можно использовать в цепи переменного тока с напряжением не более 150 В. Поэтому лучше набирать батареи из бумажных конденсаторов, суммарное напряжение которых – около 600 В.

Характеристики

Напряжение, создаваемое на обкладках двухполюсника, равно разности потенциалов:

Зная напряжение и заряд, можно вычислить ёмкость (С). Это одна из основных характеристик двухполюсника:

Электроёмкость является физической величиной, которую определяют, разделив заряд пластины на разность потенциалов между пластинами. Единица измерений C – фарада (Ф).

К сведению. Ёмкость, равная 1 Ф, – большая величина, поэтому на практике её измеряют: в микрофарадах (мкФ), пикофарадах (пФ), нанофарадах (нФ).

К остальным параметрам двухполюсника относятся:

плотность энергии;
номинальное напряжение;
полярность.

Когда масса корпуса детали значительно меньше, чем общая масса электролита и пластин, тогда достигается максимально высокая плотность энергии.

Номинальным называется такое напряжение, при котором элемент может работать длительное время, без нарушения (отклонения) рабочих характеристик.

Емкостные двухполюсники бывают:

неполярными;
полярными (электролитическими).

Неполярные детали при подключении не ориентированы на полярность выводов заряда источника питания. Особенность электролитических элементов связана с химической реакцией между диэлектриком и электролитом. У таких моделей есть анод (положительный вывод) и катод (отрицательный вывод).

Подключение электромотора: практический пример

Допустим, у вас имеется электрический двигатель асинхронного типа, рассчитанный на подключение к сети переменного тока с тремя фазами. Мощность – 0,4 кВт, тип мотора – АОЛ 22-4. Основные характеристики для подключения:

Мощность – 0,4 кВт.
Напряжение питания – 220 В.
Ток при работе от трехфазной сети составляет 1,9 А.
Соединение обмоток двигателя производится по схеме «звезда».

Теперь осталось провести расчет конденсаторов для запуска электродвигателя. Мощность мотора сравнительно небольшая, поэтому, чтобы его использовать в бытовой сети, нужно подобрать только рабочий конденсатор, в пусковом надобности нет. По формуле вычисляете емкость конденсатора: С (раб) = 66*Р (двиг) = 66*0,4 = 26,4 мкФ.

Можно использовать и более сложные формулы, значение емкости будет отличаться от этого незначительно. Но если нет подходящего по емкости конденсатора, нужно произвести соединение нескольких элементов. При параллельном соединении емкости складываются.

Сфера практического применения

Обратите внимание

Теперь вы в курсе, какие конденсаторы для запуска электродвигателя лучше всего использовать. Но мощность упадет примерно на 20-30 %. Если приводится в движение простой механизм, то это не почувствуется. Частота вращения ротора останется примерно такой же, какая указана в паспорте. Учтите, что если мотор рассчитан на работу от сети 220 и 380 В, то в бытовую сеть он включается только при условии, что обмотки соединены в треугольник. Внимательно изучите бирку, если на ней имеется только обозначение схемы «звезда», то для работы в однофазной сети придется вносить изменения в конструкцию электромотора.

Функция стабилизаторов сводится к тому, что они выполняют роль емкостных наполнителей энергии для выпрямителей фильтров стабилизаторов. Также они могут производить передачу сигнала между усилителями. Для запуска и работы в течение продолжительного количества времени, в системе переменного тока для асинхронных двигателей тоже используют конденсаторы. Время работы такой системы можно варьировать с помощью емкости выбранного конденсатора.

Первым и единственно главным параметром вышеупомянутого инструмента является емкость. Она зависит от площади активного подключения, который изолирован слоем диэлектрика. Этот слой практически невиден человеческому глазу, небольшое количество атомных слоев формируют ширину пленки.

То есть конденсатор создан для того, чтоб накапливать, хранить и передавать определенное количество энергии. Так зачем они нужны, если можно подключить источник питания напрямую к двигателю. Все тут не так просто. Если подключить двигатель непосредственно к источнику питания, то в лучшем случае он не будет работать, в худшем сгорит.

Для того чтоб трехфазный мотор работал в однофазной цепи нужен аппарат, который сможет сдвинуть фазу на 90° на рабочем (третьем) выводе. Также конденсатор играет роль, такой себе катушки индуктивности, за счет того что через него проходит переменный ток – его скачки нивелируются за чет того что, перед работой, в конденсаторе отрицательные и положительные заряды равномерно накапливаются на пластинах, а потом передаются принимающему устройству.

Всего существует 3 основных вида конденсаторов:

Устройство и принцип работы

По своему устройству он не отличается от обычного асинхронника и в составе имеет:

Неподвижный статор в массивном корпусе с рабочей и пусковой обмотками.
Закрепленный на валу ротор, приводимый в движение силой электромагнитного поля, создаваемого обмотками статора.

Описание разновидностей конденсаторов и расчет удельной емкости

Схема подключения пусковых конденсаторов

Для электродвигателей с низкой частотой идеальным вариантом будет электролитический конденсатор, он обладает максимальной возможной емкостью, может достигать значения в 100000 мкФ. При этом напряжение может колебаться от стандартных 220 В до 600 В. Электродвигатели, в этом случае, могут использоваться в тандеме с фильтром источника энергии. Но при этом при подключении необходимо строго соблюдать полярность. Оксидная пленка, являющаяся очень тонкой, выступает в роли электродов. Зачастую электрики их называют оксидными.

Читать также: Автоматическое зарядное устройство для авто своими руками

Полярные лучше не использовать в системе подключенных к сети переменного тока, в этом случае разрушается слой диэлектрика и происходит нагрев аппарата и, как следствие, замыканию накоротко.
Неполярные являются хорошим вариантом, но их стоимость и габариты значительно выше электролитических.

Подбирая лучший вариант нужно учитывать несколько факторов. Если подключение происходит через однофазную сеть с напряжением в 220 В, то для пуска нужно использовать фазосдвигающий механизм. Притом их должно быть два, не только для самого конденсатора, но и для двигателя. Формулы, по которым вычисляется удельная емкость конденсатора, зависит от типа подключения к системе, их всего два: треугольник и звезда.

I1 – номинальный ток фазы двигателя, А (Амперы, чаще всего указывается на упаковке двигателя);

Uсети – напряжение в сети (самые стандартные варианты 220 и 380 В). Есть и большее напряжение, но для них нужны совершенно другие типы соединения и более мощные двигатели.

где Сп – Пусковая емкость, Ср – рабочая емкость, Со – отключаемая емкость.

Чтоб не напрягаться с расчетами умные люди вывели средние, оптимальные значения, зная оптимальную мощность электродвигателей, которая обозначается – М. Важным правилом является то, что пусковая емкость должна быть больше рабочей.

При мощности От 0,4 до 0,8 кВт: рабочая емкость – 40 мкФ, пусковая мощность – 80 мкФ, От 0,8 до 1,1 кВт: 80 мкФ и 160, мкФ, соответственно. От 1,1 до 1,5 кВт: Ср – 100 мкФ, Сп – 200 мкФ. От 1,5- 2,2 кВт: Ср – 150 мкФ, Сп 250 мкФ; При 2,2 кВт рабочая мощность должна быть не меньше 230 мкФ, а пусковая – 300 мкФ.

При подключении двигателя, рассчитанного на работу при 380 В, в сеть переменного тока с напряжением 220 В, происходит потеря половины номинальной мощности, хотя это никак не влияет, но скорость вращения ротора. При расчете мощности это является важным фактором, уменьшить эти потери можно при схеме подключения «треугольник», КПД двигателя в этом случае будет равно 70%.

Полярные конденсаторы лучше не использовать в системе подключенных к сети переменного тока, в этом случае разрушается слой диэлектрика и происходит нагрев аппарата и, как следствие, замыканию накоротко

Назначение и преимущества

Используются конденсаторы рассматриваемого типа в системе подключения асинхронного двигателя. В данном случае, он работает только на момент пуска, до набора рабочей скорости. Наличие подобного элемента в системе определяет следующее:

Пусковая емкость позволяет приблизить состояние электрического поля к круговому.
Проводится значительное повышение показателя магнитного потока.
Повышается пусковой момент, значительно улучшается работа двигателя.

Без наличия этого элемента в системе, срок службы двигателя значительно уменьшается. Это связано с тем, что сложный пуск приводит к определенным сложностям.

Преимущества сети, которая имеет подобный элемент, заключаются в следующем:

Более простой пуск двигателя.
Срок службы двигателя значительно больше.

Пусковой конденсатор работает на протяжении нескольких секунд на момент старта двигателя.

Схема подключения «Треугольник»

Само подключение является относительно легким, происходит присоединения токопроводящего провода к пусковому конденсатору и к клеммам двигателя (или мотора). То есть если более упрощенно взять есть мотор в нем находятся три токопроводящие клеммы. 1 – ноль, 2 – рабочая, 3 –фаза.

Провод питания заголяется и в нем есть два основных провода в синей и коричневой обмотке, коричневая присоединяется к 1 клемме, ней же присоединяется и один из проводов конденсатора, ко второй рабочей клемме происходит присоединение второго провода конденсатора, ну а к фазе подключается синий провод питания.

Если мощность двигателя является маленькой, до полтора кВт, о в принципе можно использовать только один конденсатор. Но при работе с нагрузками и с большими мощностями обязательное использование двух конденсаторов, они между собой последовательно соединены, но между ними установлен пусковой механизм, в народе называемый «тепловой», который отключает конденсатор при достижении необходимого объёма.

Нужно понять – сама обмотка двигателя уже имеет подключение по схеме «звезда», но электрики ее с помощью проводов превращают в «треугольник». Тут главное распределить провода, которые входят в распределительную коробку.

Схема подключения “Треугольник” и “Звезда”

Как отличить на однофазном двигателе

Однофазные двигатели оснащаются двумя типами обмотки для того, чтобы их ротор мог вращаться, поскольку только одной для этого недостаточно. Поэтому перед подключением двигателя необходимо разобраться, какой моток является основным, а какой вспомогательным. Сделать это можно несколькими способами.

По цветовой маркировке

К какому типу относится конкретный моток, можно определить по цветовой маркировке во время визуального осмотра двигателя. Как правило, красные провода относятся к рабочему типу, а вот синие – вспомогательному.

Но во всех правилах есть свои исключения, поэтому всегда необходимо обращать внимание на бирку электродвигателя, на которую наносится расшифровка всех маркировок.

Однако если двигатель уже был в ремонте или на нем отсутствует бирка, данный способ проверки является не эффективным. В первом случае во время ремонтных работ могло полностью поменяться внутреннее содержимое мотора, а во втором – нет возможности безошибочно расшифровать цветные обозначения. К тому же иногда маркировка может вообще отсутствовать. Поэтому в таких ситуациях, лучше прибегнуть к другому, более достоверному способу.

По толщине проводов

Толщина проводов, которые выходят из электромашины небольшой мощности, поможет отличить пусковую катушку от рабочей. Поскольку вспомогательная работает непродолжительное время и не испытывает серьезной нагрузки, то провода, относящиеся к ней, будут более тонкими.

Однако не всегда можно определить толщину сечения проводов невооруженным глазом, иногда разница между ними совсем незаметна человеку.

Но даже если она бросается в глаза, опираться только на это не стоит. Поэтому многие всегда измеряют сопротивление проводов.

При помощи мультиметра

Мультиметр – специальный прибор, позволяющий измерить сопротивление проводов, а также их целостность. Для этого необходимо следовать следующему алгоритму:

Возьмите мультиметр и выберите нужную функцию.

Схема подключения «Звезда»

А вот если двигатель имеет 6 выходов – клемм для подключения, то его нужно раскрутить и посмотреть какие клеммы между собой взаимосвязаны. После этого она пере подключается все в тот же треугольник.

Для этого меняются перемычки, допустим на двигателе имеется 2 ряда клемм по 3 штуки, их номеруют слева направо (123,456), с помощью проводов последовательно соединяются 1 с 4, 2 с 5, 3 с 6, нужно в первую очередь найти нормативные документы и посмотреть на каком именно реле происходит пуск и окончание обмотки.

В этом случае условные 456 станут: нулем, рабочей и фазой – соответственно. К ним подключается конденсатор, как и в предыдущей схеме.

Когда конденсаторы подключены остается только опробовать собранную схему, главное не запутаться в последовательности соединения проводов.

Зачем конденсатор на электродвигателе 12 вольт

Видел в китайской детской игрушке мотор-редуктор, где к электродвигателю параллельно был подключён конденсатор на 100 uF. Зачем его подключали?

Парарельно подключил минуя резисторы три конденсатора всё вместе 1300 uF. На их обкладках напряжение источника — 5 В. Двигатель всё так же запускается только с толчка. Может я чего то не понимаю? Вроде должен стартовый ток повыситься, и двигатель должен сам раскручиваться.