как узнать пусковой или рабочий конденсатор
Отличия пускового и рабочего конденсатора
Подписка на рассылку
Фазосдвигающие конденсаторы делятся на рабочие и пусковые. В зависимости от конструкции и назначения агрегата, в составе которого они функционируют, могут участвовать в схеме как по отдельности, так и тандемом.
Пусковой конденсатор – элемент, выполняющий свою задачу довольно непродолжительный отрезок времени. По достижении двигателем номинальных параметров, происходит отключение пускового участка цепи. Осуществляется это посредством использования специальных кнопочных постов, центробежного выключателя, реже встречается токовое реле, реле времени. Напряжение пускового конденсатора должно быть в 2-3 раза выше номинального в силу факторов, разобранных выше. При этом нужно иметь в виду, что согласно используемого «ФСК ЕЭС» ГОСТ 29322-2014 Таб. А.1 напряжение в сети может находиться в диапазоне от 198 до 253 В. Ёмкость пускового конденсатора в 2,5 раза должна превышать соответствующий параметр рабочего конденсатора: Cп=2,5∙Ср. Исходя из соображений безопасности, пусковой конденсатор шунтируется разрядным резистором, который снимает остаточный заряд в течении 50 с.
Существуют разные варианты подключений и они вносят свои коррективы в расчёты: если в схеме пусковая обмотка и пусковой конденсатор участвуют кратковременно – на 1 кВт приходится около 70 мкФ. Для рабочего конденсатора с допобмоткой будет достаточно 30 мкФ. Когда схема предусматривает разгон с пусковым, а работу с рабочим конденсатором на каждый кВт потребуется 10 мкФ.
Как видно, конструктивно разницы между пусковым и рабочим конденсаторами нет. Отличаются они параметрами, которые зависят от используемой схемы. Если расчёты показали необходимость использования ёмкости, которой нет в списке стандартных величин производителя, можно набрать схему из нескольких конденсаторов: при параллельном подключении ёмкости суммируются, а при последовательном расчёт выполняется по формуле 1/Собщ= 1/С1+1/С2+…1/Сn. Не стоит завышать ёмкость – это чревато перегревом. В свою очередь заниженный параметр не даст вращающего момента нужной величины, что не позволит ротору стартовать. Важно помнить, что с годами конденсаторы теряют ёмкость и перед использованием «великовозрастной» запчасти стоит проверить её показатели измерителем ёмкости.
В завершении уместным будет осветить нормативную сторону вопроса. В РФ устройство конденсаторов для двигателей переменного тока регламентируется ГОСТ IEC 60252-1-2011 и ГОСТ IEC 60252-2-2011, идентичными международным IEC 60252-1:2001 и IEC 60252-2:2003 соответственно. При этом в НТД от МЭК впоследствии были внесены значительные правки, а вот отечественные стандарты остались без корректив до сих пор. Среди прочих изменений было увеличено количество классов защиты и значительно расширены требования по информации, наносимой на деталь.
Отличия пусковых конденсаторов на 220В от рабочих
Асинхронный трехфазный двигатель можно подключить без особого ущерба к обычной однофазной электрической сети через конденсаторы. С их помощью обеспечивается запуск и достижение нужных режимов функционирования при такой системе питания. Различают рабочий и пусковой конденсаторы.
Отличия между ними
Они заключаются в их предназначении, ёмкости, способе присоединения, а также в условиях работы. Первое различие заключается в том, что рабочий (первый) конденсатор служит для сдвига фаз. В результате между обмотками появляется вращающееся магнитное поле, необходимое для приведения в движение мотора, находящегося без механической нагрузки. Такой электродвигатель стоит, например, в точильном станке.
Пусковой (второй) обеспечивает повышение стартового момента мотора, находящегося под механической нагрузкой, благодаря чему он более легко выходит на нужный режим. Ресурсов одного рабочего может не хватить, из-за чего ротор двигателя просто не начнёт вращаться. Применение оправдано вместе со станками, подъёмными механизмами, насосами и подобными тяжёлыми приспособлениями. А также можно использовать с более мощным трехфазным мотором, если рабочего не хватает для его надёжного запуска.
Ёмкость обоих конденсаторов также будет отличаться. Она прямо пропорциональна мощности электродвигателя и обратно — напряжению сети. В зависимости от схемы соединения обмоток вводится поправочный коэффициент. Ёмкость пускового может быть в два раза больше, чем у рабочего.
Способы присоединения
Первый конденсатор в самом распространённом случае подключается в разрыв одной из обмоток асинхронного электродвигателя, которая также часто называется «вспомогательной». Другая присоединяется напрямую к электрической сети, а третья остаётся незадействованной. Тип этой схемы носит название «звезда». Есть также подключение в «треугольник». Оно различается и по способу соединения, и по сложности.
Второй ёмкостный элемент, в отличие от рабочего, присоединяется параллельно последнему через кнопку или центробежный выключатель. В первом случае управление осуществляется человеком, а во втором — самим приводом. Оба этих коммутатора кратковременно замыкают эту цепь на момент запуска электрического мотора, а после того, как он выйдет на рабочий режим — размыкают.
Условия работы
Они различаются для каждого из конденсаторов. Поскольку первый из них постоянно присоединён к обмотке мотора, эта цепь образует собой элементарный колебательный контур. Из-за этого в определённые моменты на её выводах образуется напряжение, превышающее входящее в два с половиной — три раза. Это обстоятельство стоит учитывать при подборе, необходимо ориентироваться на детали, рассчитанные на 500—600 вольт.
Пусковые конденсаторы для электродвигателей — 220 В работают в других, менее жёстких условиях, в отличие от рабочих. Прикладываемое к этому ёмкостному элементу напряжение превышает основное примерно в 1,15 раза. Он присоединяется к цепям время от времени, что также положительно сказывается на условиях его работы, и значительно продлевает срок службы.
Наиболее часто применяются отечественные бумажные или маслонаполненные конденсаторы марок МБГО или МБГЧ. Их преимущество — это стойкость к высоким напряжениям переменного тока. Но есть и недостаток — большой размер. В качестве альтернативного решения допускается использование оксидных конденсаторов. Они подключаются не напрямую, а через диоды, по определённым схемам.
Обычные электролитические конденсаторы, применяемые в различных приборах, и рассчитанные на немалые рабочие напряжения, подойдут для асинхронных двигателей только в роли пусковых. Связано это с тем, что через них проходит большая реактивная мощность ввиду малого сопротивления обмоток. Подключение ёмкостных элементов с нарушениями или отклонениями от схемы приведёт к повреждению или закипанию электролита, способному причинить вред мотору и персоналу.
Таким образом, можно вывести из этого несколько советов, как отличить пусковой конденсатор от рабочего:
Если перепутать конденсаторы, то возникнут серьёзные проблемы. Ёмкость рабочего также не должна быть слишком большой, иначе мотор будет греться, а рост мощности и крутящего момента от этого повысится незначительно.
Как отличить пусковой конденсатор от рабочего?
В целом конденсаторы необходимы для того, чтобы, например, к электросети однофазной подключить двух- и трёхфазный асинхронный двигатель.
Научиться отличать пусковой конденсатор от рабочего, зная некоторые их особенности и характеристики, не так уж и сложно. Давайте попробуем в этом разобраться.
Чем именно отличаются конденсаторы?
Рабочий и пусковой конденсаторы отличаются как емкостью, так условиями применения, способом установки и закрепления. А кроме того – самим предназначением.
Так, собственно первый необходим для того, чтобы качественно сдвигать фазу в цепи. Таким образом он способствует тому, что между обмотками двигателя вырабатывается магнитное поле, которое и приводит мотор к движению. Для этого не приходится прикладывать механику. Примером этому может служить любой электродвигатель в инструментах или установках.
А вот пусковой предназначен для того, чтобы усилить старт двигателя, на который воздействуют механически. Он как бы добавляет мотору оборотов, чтобы тот начал крутиться на нужной скорости с нужным режимом. Такие конденсаторы активно применяются в схемах тяжелых подъемочных механизмов, в наносах и т.п.
По емкости также можно легко отличать рабочий конденсатор от пускового, ведь данная величина обычно раза в два минимум больше у второго. Это объясняется тем, что емкость напрямую зависит от мощности электромотора и обратно пропорциональна величине напряжения в электросети.
Отличия по способу присоединения
Первый подключается обычно во вспомогательную обмотку двигателя, а именно в ее разрыв. При этом вторая обмотка напрямую подключается к сети, а третья – остается свободной. Так получается схема под названием звезда или треугольник.
А пусковой конденсатор присоединяется после рабочего параллельно ему. Для подключения понадобится кнопка (если управление будет вручную) или переключатель (если управлять будет привод).
По условиям эксплуатации
Рабочий конденсатор не зря получил такое свое название – ему приходится постоянно быть задействованным в схеме и держать высокие нагрузки напряжения, ведь он работает в самой обмотке электродвигателя. Из-за этого на концах обмотки рабочего может образоваться в определенные моменты напряжение в 500 и даже 600 вольт, а это в два-три раза выше входящего значения. Словом, рабочие более выносливые, чем пусковые.
Пусковые же не берут на себя нагрузку, превышающую входящие 220 вольт, задействуются только время от времени и ненадолго. Поэтому напряжение максимально допустимое не превышает 1,15 раз. Пусковые могут оставаться работоспособными обычно намного дольше рабочих.
Словом, первый конденсатор – настоящая рабочая «лошадка», благодаря которой происходит сдвиг фаз и собственно трехфазные моторы могут работать от однофазной электросети. А второй – носит скорее вспомогательный характер и имеет кратковременный период занятости. Крайне важно не перепутать эти два элемента, ведь пусковой не сможет выдержать нагрузку рабочего, что может привести к печальным последствиям.
Как определить конденсатор пусковой или рабочий
Конденсаторные двигатели — разновидность асинхронных двигателей, в обмотки которого включены конденсаторы для создания сдвига фазы тока. [1] Подключаются в однофазную сеть посредством специальных схем. По количеству фаз статора делятся на двухфазные и трёхфазные.
Существует разные схемы подключения, больше вариантов для трёхфазных двигателей, различающиеся способом соединения обмоток двигателя и составом дополнительных элементов, но минимальная работоспособная схема содержит один конденсатор, от чего и происходит название.
Как правило, одна из обмоток («фаза двигателя») запитывается напрямую от однофазной сети, а другие обмотки запитывается через электрический конденсатор, который сдвигает фазу подводимого тока почти на +90°, или через катушку индуктивности, которая сдвигает фазу почти на −90°. Чтобы результирующее вращающееся магнитное поле не было эллиптическим, последовательно с конденсатором включается переменный проволочный резистор, с помощью которого добиваются кругового вращающегося магнитного поля.
Содержание
Применение [ править | править код ]
Промышленные конденсаторные двигатели имеют в основе, как правило, двухфазный двигатель (проще производство и схема подключения). Трёхфазные двигатели переделываются под однофазную сеть обычно в частном порядке или мелкосерийном производстве в силу массовости таких типов двигателей и сетей, выбирая при этом между сложностью схемы и недоиспользованием мощности двигателя.
Такие двигатели используются в основном в бытовой технике малой мощности: активаторных стиральных машинах, механизмах катушечных и стационарных кассетных магнитофонов, недорогих проигрывателях виниловых дисков, вентиляторах и другой подобной технике.
Также такие двигатели применяются в циркуляционных насосах водопроводных и отопительных систем (напр. компании Grundfos), и в воздуходувках и дымососах отопительных и водонагревательных агрегатов (напр. Buderus).
Трёхфазные асинхронные двигатели в однофазную электрическую сеть включают через фазосдвигающий конденсатор.
Первый вывод обмотки электродвигателя подключается к «фазовому» проводу, второй вывод — к нейтральному проводу. Третий вывод обмотки подключается через конденсатор, ёмкость которого подбирается по формулам, в зависимости от того, как соединены обмотки двигателя — звездой или треугольником.
Если обмотки соединены звездой, тогда ёмкость «рабочего» конденсатора должна быть
C W O R K / S T A R = 2800 I U > 
.
Если обмотки соединены треугольником, тогда ёмкость «рабочего» конденсатора должна быть
C W O R K / T R I A N G L E = 4800 I U > , где
U — напряжение сети, вольт;
I — рабочий ток двигателя, ампер;
При пуске двигателя кнопкой подключается пусковой конденсатор C L A U N C H > , ёмкость которого должна быть в два раза больше ёмкости рабочего. Как только двигатель наберёт нужные обороты, кнопку «Пуск» отпускают.
Переключатель B 2 > позволяет изменять направление вращения электродвигателя. Выключатель B 1 > отключает электродвигатель.
Используя паспортные данные электродвигателя, можно определить его рабочий ток I по формуле:
cos varphi >>> , где
P — электрическая мощность двигателя, Ватт;
U — напряжение сети, вольт;
cos φ — коэффициент мощности.
Преимущества [ править | править код ]
Практически единственный способ реализации асинхронного двигателя в обычной бытовой однофазной сети.
Недостатки [ править | править код ]
Ёмкость конденсатора подобрана для случая оптимальной частоты вращения двигателя. В случае, если частота вращения ниже оптимальной (пуск или большая механическая нагрузка, особенно переменная) противо-ЭДС в обмотке, подключенной через конденсатор, отклоняется от идеального значения, что разбалансирует всю схему и приводит к появлению эллиптического магнитного поля с сильным падением мощности.
Поэтому схема применима только для небольших или для практически постоянных нагрузок, как, например, в проигрывателе виниловых дисков или же отопительном циркуляционном насосе. В пылесосе же, например, это невозможно, и потому там применяется коллекторный двигатель.
Кроме того, конденсаторный двигатель, как и любой асинхронный, предъявляет довольно высокие требования к качеству синусоиды и частоте питающего напряжения. Потому устройства, содержащие такие двигатели нельзя подключать к дешёвому «компьютерному» ИБП — в режиме работы от батарей такой ИБП дает часто не синус, а меандр, иногда с частотой куда выше 50 Гц. Такие устройства требуют online UPS.
Для обеспечения надежной работы электродвигателя используются пусковые конденсаторы.
Наибольшая нагрузка на электродвигатель действует на момент его старта. Именно в этой ситуации пусковой конденсатор начинает работать. Также отметим, что во многих ситуациях пуск проводится под нагрузку. В этом случае, нагрузка на обмотки и другие компоненты очень велика. Какая же конструкция позволяет снизить нагрузку?
Все конденсаторы, в том числе и пусковые, имеют следующие особенности:
Подобная конструкция представляет собой сочетание 2 проводников, которые разделяет диэлектрик. Применение современных материалов позволяет значительно повысить показатель емкости и уменьшить его габаритные размеры, а также повысить его надежность. Многие при внушительных рабочих показателях имеют размеры не более 50 миллиметров.
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:
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:
Пусковой конденсатор работает на протяжении нескольких секунд на момент старта двигателя.
Схемы подключения
Большее распространение получила схема, которая имеет в сети пусковой конденсатор.
Данная схема имеет определенные нюансы:
При необходимости обеспечения высокого момента во время пуска, в цепь включается пусковой конденсатор, который подключается вместе с рабочим. Стоит отметить, что довольно часто его емкость определяется опытным путем для достижения наибольшего пускового момента. При этом, согласно проведенным измерениям, величина его емкости должна быть в 2-3 раза больше.
К основным моментам создания цепи питания электродвигателя, можно отнести следующее:
Подобным образом можно провести подключение однофазного электродвигателя.
Выбор пускового конденсатора для электродвигателя
Современный подход к данному вопросу предусматривает использование специальных калькуляторов в интернете, которые проводят быстрый и точный расчет.
Для проведения расчета следует знать и ввести нижеприведенные показатели:
Подобная информация вводится в соответствующие поля и проводится автоматический расчет. При этом, получаем емкость рабочего конденсата, а пусковой должен иметь показатель в 2,5 раза больше.
Провести подобный расчет можно самостоятельно.
Для этого можно воспользоваться следующими формулами:
При выборе, стоит также учесть нижеприведенные нюансы:
Обычно на вышеуказанные параметры не обращают особого внимания. Однако их можно учесть для создания идеальной системы питания электродвигателя.
Габаритные размеры также могут стать определяющим фактором. При этом, можно выделить следующую зависимость:
Обзор моделей
Существует несколько популярных моделей, которые можно встретить в продаже.
Стоит отметить, что эти модели отличаются не по емкости, а по виду конструкции:
Существуют и другие модели, зачастую они отличаются типом используемого диэлектрика и видом изоляционного материала.
Добрый день, уважаемые читатели блога nasos-pump.ru
Основные электрические параметры и характеристики
К основным электрическим параметрам конденсаторов для асинхронных двигателей относятся: номинальная емкость конденсатора и номинальное рабочее напряжение. Кроме этих параметров существует еще температурный коэффициент емкости (ТКЕ), тангенс угла потерь (tgd), электрическое сопротивление изоляции.
Емкость конденсатора. Свойство конденсатора накапливать и удерживать электрический заряд характеризуется его емкостью. Емкость (С) определяется как отношение накопленного в конденсаторе заряда (q), к разности потенциалов на его электродах или приложенному напряжению (U). Емкость конденсаторов зависит от размеров и формы электродов, их расположения друг относительно друга, а также материала диэлектрика который разделяет электроды. Чем емкость конденсатора больше, тем и накопленный им заряд больше Удельная ёмкость конденсатора – выражает отношение его ёмкости к объёму. Номинальная ёмкость конденсатора – это ёмкость, которую имеет конденсатор согласно нормативной документации. Фактическая же ёмкость каждого отдельного конденсатора отличается от номинальной, но она должна быть в пределах допускаемых отклонений. Значения номинальной ёмкости и ее допустимое отклонение в различных типах конденсаторов постоянной ёмкости установлена стандартом.
Номинальное напряжение – это то значение напряжения обозначенное на конденсаторе, при котором он работает в заданных условиях длительное время и при этом сохраняет свои параметры в допустимых пределах. Значение номинального напряжения зависит от свойств используемых материалов и конструкции конденсаторов. В процессе эксплуатации рабочее напряжение на конденсаторе не должно превышать номинальное. У многих типов конденсаторов при увеличении температуры допустимое номинальное напряжение снижается.
Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) – это параметр выражающий линейную зависимостью емкости конденсатора от температуры внешней среды. На практике ТКЕ определятся как относительное изменение емкости при изменении температуры на 1°С. Если эта зависимость нелинейная, то ТКЕ конденсатора характеризуется относительным изменением емкости при переходе от нормальной температуры (20±5°С) к допустимому значению рабочей температуры. Для конденсаторов используемых в однофазных двигателях этот параметр важный и должен быть как можно меньше. Ведь в процессе эксплуатации двигателя его температура повышается, а конденсатор находится непосредственно на двигателе в конденсаторной коробке.
Тангенс угла потерь (tgd). Потеря накопленной энергии в конденсаторе обусловлена потерями в диэлектрике и его обкладках. Когда через конденсатор протекает переменный ток, то векторы тока и напряжения сдвинуты относительно друг друга на угол (d). Этот угол (d) и называют углом диэлектрических потерь. Если потери отсутствуют, то d=0. Тангенс угла потерь это отношение активной мощности (Pа) к реактивной (Pр) при напряжении синусоидальной формы определённой частоты.
На конденсаторы оказывает очень сильное воздействие влага. Асинхронные электродвигатели используемые в насосном оборудовании перекачивают воду, и высока вероятность попадания влаги на двигатель и в конденсаторную коробку. Воздействие влаги приводит к снижению сопротивления изоляции (возрастает вероятность пробоя), увеличению тангенса угла потерь, коррозии металлических элементов конденсатора.
Кроме всего при эксплуатации двигателя на конденсаторы воздействует различного вида механические нагрузки: вибрация, удары, ускорение и т.д. Как следствие могут появится обрыв выводов, трещины и уменьшение электрической прочности.
Рабочий и пусковой конденсаторы
В качестве рабочих и пусковых используются конденсаторы с оксидным диэлектриком (ранее они назвались электролитическими) Рабочие и пусковые конденсаторы для асинхронных двигателей включаются в сеть переменного тока, и они должны быть неполярными. Они имеют сравнительно большое 450 вольт для оксидных конденсаторов рабочее напряжение, которое в два раза превышает напряжение промышленной сети. На практике применяются конденсаторы с емкостью порядка десятков и сотен микрофарад. Как мы говорили выше, рабочий конденсатор используется для получения вращающего магнитного поля. Пусковая же емкость используется для получения магнитного поля, необходимого для повышения пускового момента электродвигателя. Пусковой конденсатор подключается параллельно рабочему через центробежный выключатель. Когда есть пусковая емкость вращающееся магнитное поле асинхронного двигателя в момент пуска приближается к круговому, а магнитный поток увеличивается. Это повышает пусковой момент и улучшает характеристики двигателя. При достижении асинхронным двигателем оборотов достаточных для отключения центробежного выключателя, пусковая емкость отключается и двигатель остается в работе только с рабочим конденсатором. Схема включения рабочего и пускового конденсаторов приведены на (Рис. 1).
Схема с рабочим и пусковым конденсаторами
Эксплуатация, обслуживание и ремонт
В процессе эксплуатации насосного оборудования с однофазным асинхронным двигателем особое внимание следует обращать на питающее напряжение электрической сети. В случае пониженного напряжения сети, как известно, снижается пусковой момент и частота вращения ротора, из-за увеличения скольжения. При низком напряжении увеличивается также нагрузка на рабочий конденсатор и возрастает время запуска двигателя. В случае значительного провала напряжения питания более 15% высока вероятность того, что асинхронный двигатель не запустится. Очень часто при низком напряжении выходит из строя рабочий конденсатор из-за повышенных токов и перегрева. Он расплавляется и из него вытекает электролит. Для ремонта необходимо приобрести и установить новый конденсатор соответствующей емкости. Очень часто случается, что нужного конденсатора под рукой нет. В этом случае можно подобрать требуемую емкость из двух или даже трех и четырех конденсаторов, подключив их параллельно. Здесь следует обратить внимание на рабочее напряжение, оно должно быть не ниже, чем напряжение на заводском конденсаторе. Общая емкость конденсатора(ов) должна отличаться от номинала не более чем 5%. Если установить емкость большего номинала, то двигатель запустится в работу и будет работать, но при этом начнет греться. Если с помощью клещей измерить номинальный ток двигателя, то ток будет завышен. Так как полное электрическое сопротивление цепи в обмотках двигателя состоит из активного сопротивления цепи и реактивного сопротивления обмоток двигателя и емкости, то с увеличением емкости общее сопротивление возрастает. Сдвиг фаз токов в обмотках из-за увеличения полного сопротивления электрической цепи обмоток после запуска двигателя сильно уменьшится, магнитное поле из синусоидального превратится в эллиптическое, и рабочие характеристики асинхронного двигателя очень сильно ухудшаются, снижается КПД и возрастают тепловые потери.
Иногда бывает, что вместе с конденсатором выходит из строя и пусковая обмотка однофазного двигателя. В такой ситуации стоимость ремонта резко возрастает, ибо надо не только заменить конденсатор, но еще и перемотать статор. Как известно, перемотка статора одна из самых дорогих операций при ремонте двигателя. Очень редко, но бывает и такая ситуация когда при низком напряжении выходит из строя только пусковая обмотка, а конденсатор при этом остается рабочим. Для ремонта двигателя нужно перематывать статор. Все эти ситуации с двигателем случаются при низком напряжении однофазной питающей сети. Для решения этой проблемы в идеальном случае необходим стабилизатор напряжения.