Электрическая схема конденсаторного двигателя

Схемы подключения электродвигателя через конденсаторы

1. Почему применяется запуск двигателя 220 В через конденсатор?
2. 1 вариант
3. 2 вариант
4. 3 вариант
5. Методы подключения трёхфазного электродвигателя
6. Заключение

Асинхронные двигатели получили широкое применение, потому что они малошумны и легки в эксплуатации. Особенно это касается трехфазных короткозамкнутых асинхронников с их прочной конструкцией и неприхотливостью.

Основным условием для преобразования электрической энергии в механическую является факт наличия вращающегося магнитного поля. Для формирования такого поля требуется трехфазная сеть, при этом электрообмотки должны быть смещенными между собой на 120 0 . Благодаря вращающемуся полю система начнёт работать. Однако бытовая техника, как правило, используется в домах, имеющих лишь однофазную сеть 220 В.

Подключение однофазного коллекторного двигателя — переменного тока

В этой теме необходимо понять, — как именно подключается однофазный коллекторный двигатель переменного тока, допустим, после его ремонта. Электрическая схема рис.1 дает нам представление о характере электрических соединений, то-есть, здесь мы можем заметить, что две обмотки статора электродвигателя в электрической цепи состоят в последовательном соединении, а две обмотки ротора электродвигателя относительно внешнего источника напряжения — соединены параллельно и электрическая цепь для данного примера замыкается на обмотках ротора электродвигателя.

Кто разбирал из нас бытовые потребители электроэнергии как:

и далее, со мной согласятся, что для электрической схемы рис.1 недостает еще одного элемента — конденсатора. Следовательно, к данному названию типа двигателя можно еще добавить такое название как конденсаторный электродвигатель . Если следовать логическому мышлению, то конденсатор в схеме электродвигателя в обязательном порядке соединяется с пусковой обмоткой статора, который служит для первоначального сдвига ротора. Соответственно мы пришли к выводу, что конденсатор непосредственно должен состоять в последовательном соединении с пусковой обмоткой. Для примера, приведена схема однофазного двигателя с рабочей и пусковой обмотками статора, где сопротивление на каждой обмотке будет принимать свое значение рис.2.

В зависимости от типов асинхронных двигателей и их применения рис.3, существуют следующие схемы подключения к однофазной сети:

а) омический сдвиг фаз, биффилярный способ намотки пусковой обмотки;

б) емкостной сдвиг фаз с пусковым конденсатором;

в) емкостной сдвиг фаз с пусковым и рабочим конденсатором;

г) емкостной сдвиг фаз с рабочим конденсатором.

В схемах указаны следующие обозначения:

Перед подключением коллекторного однофазного двигателя, необходимо определить:

обмотки статора. Конденсатор, с его номинальными значениями по емкости и напряжению, и соответствующими данными для определенного типа двигателя, следует подключать к пусковой обмотке статора — последовательно. Сопротивление обмоток статора принимает следующие средние значения:

• рабочая обмотка 10-13 Ом;
• пусковая обмотка 30-35 Ом;
• общее сопротивление обмоток 40-45 Ом,

— для некоторых видов бытовой техники. Выполняя замеры сопротивлений на выводах проводов обмоток статора можно определить пусковую обмотку с ее средним значением. То-есть, сопротивление пусковой обмотки принимает среднее значение между рабочей обмоткой и общим сопротивлением двух обмоток — рабочей и пусковой.

Как подбирать конденсаторы?

Если вы собрались подключить электродвигатель, то выбор конденсатора осуществляется по таким принципам:

• Номинальное напряжение выбирается из соотношения 1,15 от подаваемого на мотор. Если брат больше, это увеличит стоимость установки и ее габариты. Если емкость рассчитать впритык, конденсатор перегреется и перегорит.
• Тип конденсатора – наиболее распространенные модели – бумажные, но они обладают большими габаритами. Поэтому выгоднее приобретать полипропиленовые. От электролитических лучше отказаться.
• Чтобы выбрать емкость пускового и рабочего конденсатора, необходимо воспользоваться таблицей соответствия по мощности электродвигателя:

Таблица: определение емкости конденсаторов

Если нужной вам мощности в таблице нет, можно воспользоваться расчетными формулами:

С_раб = (2800*I)/U — для включения трехфазного двигателя звездой

C_раб = (4800*I)/U — для включения трехфазного двигателя треугольником

где I – величина ток, протекающего через обмотки электродвигателя, а U – напряжение сети. Чтобы узнать емкость пускового конденсатора для подключения трехфазного агрегата, необходимо полученную величину рабочего умножить на два.

Подключение конденсаторов для запуска однофазных электродвигателей

Перед подключением к двигателю можно проверить конденсатор мультиметром на работоспособность.

При выборе схемы у пользователя всегда есть возможность выбрать именно ту схему, которая ему подходит. Обычно все выводы обмоток и выводы конденсаторов выведены в клеммную коробку двигателя.

Наличие трехжильной проводки в частном доме предполагает использование системы заземления, которую можно сделать своими руками. Как заменить электропроводку в квартире по типовым схемам, можно узнать здесь.

Выводы:

1. Однофазный асинхронный двигатель широко используется в бытовых приборах.
2. Для запуска такого агрегата необходима дополнительная (пусковая) обмотка и фазосдвигающий элемент — конденсатор.
3. Существуют различные схемы подключения однофазного электродвигателя через конденсатор.
4. Если надо иметь больший пусковой момент, то используется схема с пусковым конденсатором, при необходимости получения хороших рабочих характеристик двигателя используется схема с рабочим конденсатором.

Схема подключения двигателя и тип конденсаторов

Подключить трехфазный двигатель можно по схеме «звезда» или «треугольник». Для каждой из этих схем существуют свои формулы расчета конденсаторной емкости, но можно использовать и общую формулу, которая была приведена выше.

Теперь настало время поговорить про тип конденсаторов, которые можно использовать для подключения трехфазного двигателя в однофазной сети. Для пускового и рабочего конденсаторов рекомендуется использовать один и тот же тип.

Для этого подойдут бумажные конденсаторы типа: МБГО, МПГО, КБП или МБГП. Допускается использовать для подключения асинхронного двигателя и электролитические конденсаторы, но несколько по другой схеме. Здесь важно предусмотреть установку диодного моста и резисторов. В противном случае, электролитические конденсаторы могут взорваться.

Наилучшим типом конденсаторов для подключения асинхронного двигателя считаются полипропиленовые конденсаторы переменного тока. Это современные конденсаторы, предназначенные для рабочего напряжения 400-450 Вольт.

Способы включения двигателя в сеть 220 В

Они определяются той схемой, по которой соединены обмотки.

«Звезда»

Такой электродвигатель менее эффективен при подключении к 220 В, так как данное соединение обмоток снижает мощность примерно на 60 – 65%. Но иногда выбора просто нет.

«Треугольник»

Для подключения к сети 220 лучше выбрать этот вариант. Мощность также будет утеряна, но не более чем наполовину.

Но соединение обмоток – это еще не все. Сколько конденсаторов придется включить в схему?

Один – если мощность электродвигателя не превышает 1 500 Вт.

Два – при Pдв ˃ 1,5 кВт.

Расчет номинала конденсаторов

Условные обозначения: Сп – пусковой, Ср – рабочий.

Существует несколько несложных формул, но они будут малополезны читателю. Уж поверьте на слово.

Во-первых, для производства вычислений нужно будет замерить силу тока в какой-либо обмотке электродвигателя, а для этого его придется сначала включить в сеть 3 ф, да к тому же использовать специальные клещи. А они есть не у всех, даже у электриков. Это касается тех движков, у которых надписи на шильдике стерты или отсутствует паспорт на изделие. Кстати, для самоделок в основном такие образцы и используются – категории б/у.

Во-вторых, и самое главное – автор на практике убедился, что даже предельно точный расчет не является гарантией корректной работы движка.

В-третьих, не все принимают во внимание, что расчеты делаются «под нагрузку». На холостом ходу двигатель начнет перегреваться. Это еще раз доказывает, что целесообразнее конденсаторы подбирать практически.

Что учесть?

• Для тех, кто подзабыл школу – номиналы емкостей складываются при их параллельном включении. Последовательное дает сумму обратных величин, то есть 1/С. Это поможет подобрать оптимальное значение. «Фишка» в том, что промышленность выпускает конденсаторы, рассчитанные на определенную емкость, и найти именно тот, который требуется по результатам расчетов, вряд ли получится (проверено!). Вот и нужно быть готовым к тому, что придется экспериментировать.
• Момент включения для электродвигателя – самый «трудный». Поэтому значение номинала конденсатора пускового (Сп) должно быть равно примерно трем рабочего (Ср). Иначе с запуском движка будут проблемы.

Особенности схем и их сборки

• Как произвести подключение? Любой трехфазный электродвигатель имеет 3 провода, которые соединяются с его обмотками. Проводники могут просто торчать из корпуса или заводиться в клеммную коробку, которая на нем расположена. Это не важно. На схемах ясно показано, что с чем соединяется. Нюанс в том, что направление вращения ротора заранее угадать не получится. Если вал крутится не в ту сторону, достаточно поменять местами провода, присоединенные к емкости.
• Кнопка «разгон». Она удерживается до тех пор, пока ротор не наберет номинальное число оборотов, то есть пока электродвигатель не выйдет на режим. Можно сделать и так, что она будет самоблокироваться, а потом автоматически размыкать контакты. Но это намного усложняет схему, поэтому приводить какие-либо чертежи автор не считает целесообразным. Кто с электротехникой на «ты», сам или сообразит, или найдет соответствующую информацию. Это же касается и организации реверсирования двигателя. Иногда нужно, чтобы его вал вращался или в одну, или в другую сторону. Решение – установка 3-х полюсного переключателя.
• Изоляция выводов емкостей. Напряжение на них может достигать больших значений. Перед присоединением провода к конденсатору на проводник следует одеть кусочек трубки ПВХ соответствующего сечения (так называемый кембрик), а после фиксации и снижения температуры в рабочей зоне «насадить» его на место пайки.

Рекомендации

Не стоит забывать, что в моменты включения/выключения двигателя (особенно при его пуске) могут быть значительные скачки напряжения. Следовательно, раз он подключается к сети 220, все конденсаторы, задействованные в схеме, должны быть не менее чем на 400 В. Это – нижний предел по вольтажу. А вот больше (630, 750 и так далее) – пожалуйста; только их стоимость будет выше (если придется покупать).

Все емкости, которые включаются в схему, должны быть однотипными. В основном устанавливаются конденсаторы бумажные, и автор советует выбирать именно их. Использование образцов электролитических возможно, но для этого придется делать специальные расчеты и усложнять схему. Например, за счет введения в нее диодов, помещения емкостей под защитным кожухом.

Для подобных схем обычно берутся конденсаторы МБГ, МБГО, КБП, МБГП (это и есть бумажные). Их единственный недостаток – большие габариты. А если это сборка, то ее размеры более чем внушительные. Такие типы емкостей подходят для электродвигателя стационарной установки. Соорудить «короб», поместить в нем все конденсаторы и протянуть провода к движку – не проблема. А если монтируется мобильный аппарат? Как поступить?

Об электролитических конденсаторах уже сказано, хотя и не все. Пробой даже одного п/п прибора (диода) может инициировать взрыв емкости. Автор не рекомендует ни при каких условиях связываться с электролитами. Самое верное решение – использовать для схем мобильных устройств конденсаторы СВВ (металлизированные, полипропиленовые). Размеры – минимальные, номиналы емкостей – значительные. Плюс к этому – взрывобезопасные. Что еще нужно для подключения?

Если мощность превышает 3000 Вт, то подключать его к 220 В не рекомендуется. Одна из причин – большой пусковой ток. Это может привести к выходу других элементов эл/цепей, завязанных на данную линию. «Повыбивает» автоматы, подгорят контакты – это далеко не полный перечень возможных «сюрпризов».

Принципиально это или нет для нормальной работы «самоделки» или агрегата промышленного изготовления, будут ли способны устройства выполнять свои функции и насколько эффективно? Только ответив на все эти вопросы, можно приступать к поиску конденсаторов для схемы двигателя. Это самое правильное решение.

Применение однофазных двигателей в быту

Кроме трехфазных моторов широкое распространение получили и однофазные асинхронные двигатели. Они повсюду применяются в мощных насосах, в стиральных машинах, в тепловых и вентиляционных системах, а также пользуются популярностью у частных предпринимателей, которые решили открыть собственную пилораму.

Такие двигатели включают в обычную сеть на 220 В. Внутри этих моторов находятся две обмотки – одна из них пусковая, а другая рабочая. При создании сдвига фаз между ними получается вращающееся магнитное поле – это основное условие для запуска этих двигателей. Сдвигают фазы, как и в случае с трехфазными моторами, путём добавления ёмкостей. Схема подключения однофазного двигателя очень похожа на схему с трехфазным мотором.

Расчёт конденсаторов производят по такой же формуле или учитывают, что на каждый киловатт мощности мотора нужно 75 мкФ ёмкости. Это для рабочего конденсатора, а для пускового — в три раза больше. Кроме того, конденсаторы должны выдерживать напряжение не менее 300 В. При малой мощности двигателя вполне обходятся одной рабочей ёмкостью.