Кондензаторни двигатели — устройство, принцип на действие, приложение

В тази статия ще говорим за кондензаторни двигатели, които всъщност са обикновени асинхронни двигатели, различаващи се само по начина, по който са свързани към мрежата. Нека се докоснем до темата за избора на кондензатор, да анализираме причините за необходимостта от точен избор на капацитет. Нека отбележим основните формули, които ще помогнат за груба оценка на необходимия капацитет.

Кондензаторният двигател се нарича асинхронен двигател, в статорната верига, в която е включен допълнителен капацитет, за да се създаде фазово изместване на тока в намотките на статора. Това често се отнася за еднофазни вериги, когато се използват трифазни или двуфазни асинхронни двигатели.

Намотките на статора на асинхронния двигател са физически изместени една спрямо друга и едната от тях е свързана директно към мрежата, докато втората или втората и третата са свързани към мрежата чрез кондензатор. Капацитетът на кондензатора е избран така, че фазовото изместване на токовете между намотките да бъде равно или поне близко до 90 °, тогава максималният въртящ момент ще бъде осигурен на ротора.

В този случай модулите на магнитната индукция на намотките трябва да се окажат еднакви, така че магнитните полета на намотките на статора да бъдат изместени един спрямо друг, така че общото поле да се върти в кръг, а не в елипса, плъзгайки ротора със себе си с най -голяма ефективност.

Очевидно токът и неговата фаза в намотката, свързана през кондензатора, са свързани както с капацитета на кондензатора, така и с ефективния импеданс на намотката, който от своя страна зависи от скоростта на ротора.

При стартиране на двигателя импедансът на намотката се определя само от нейната индуктивност и активно съпротивление, поради което е сравнително малък по време на стартиране и тук е необходим по-голям кондензатор, за да се осигури оптимално стартиране.

Когато роторът се ускори до номинална скорост, магнитното поле на ротора ще индуцира ЕМП в намотките на статора, която ще бъде насочена срещу напрежението, захранващо намотката — сегашното ефективно съпротивление на намотката се увеличава, а необходимият капацитет намалява.

С оптимално избран капацитет във всеки режим (режим на стартиране, режим на работа), магнитното поле ще бъде кръгово и тук са от значение както скоростта на ротора, така и напрежението, и броят на намотките, и капацитетът, свързан към текущия момент. Ако оптималната стойност на който и да е параметър бъде нарушена, полето става елипсовидно и характеристиките на двигателя съответно намаляват.

За двигатели с различни цели схемите на свързване на кондензатора са различни. Когато са значителни Стартов въртящ момент, използвайте кондензатор с по -голям капацитет, за да осигурите оптимален ток и фаза в момента на стартиране. Ако началният въртящ момент не е особено важен, тогава се обръща внимание само на създаването на оптимални условия за режима на работа при номиналната скорост и капацитетът се избира за номиналната скорост.

Доста често за висококачествен старт се използва стартов кондензатор, който е свързан успоредно с работещ кондензатор с относително малък капацитет по време на стартиране, така че въртящото се магнитно поле е кръгло по време на стартиране, тогава стартовият кондензатор е изключен и двигателят продължава да работи само с работещ кондензатор. В специални случаи се прибягва до набор от кондензатори с възможност за превключване при различни натоварвания.

Ако стартовият кондензатор не бъде случайно изключен, след като двигателят достигне номиналната скорост, фазовото изместване в намотките ще намалее, няма да бъде оптимално и магнитното поле на статора ще стане елипсовидно, което ще влоши работата на двигателя. Задължително е да изберете правилния стартов и работен капацитет, за да може двигателят да работи ефективно.

Фигурата показва типични схеми за превключване на кондензаторни двигатели, използвани на практика. Например, помислете за двуфазен двигател с катеричка, чийто статор има две намотки за захранване на две фази А и В.

Кондензатор С е включен във веригата на допълнителната фаза на статора, следователно токове IA и IB текат в двете намотки на статора в две фази. Чрез наличието на капацитет се постига фазово изместване на токове IA и IB от 90 °.

Векторната диаграма показва, че общият ток на мрежата се формира от геометричната сума на токовете от двете фази IA и IB. Избирайки капацитета С, те постигат такава комбинация с индуктивностите на намотките, така че фазовото изместване на токовете е точно 90 °.

Токът IA изостава от приложеното мрежово напрежение UА с ъгъл φА, а токът IB — с ъгъл φВ спрямо напрежението UB, приложено към клемите на втората намотка в текущия момент. Ъгълът между мрежовото напрежение и напрежението, приложено към втората намотка, е 90 °. Напрежението върху кондензатора UС образува ъгъл от 90 ° с тока IV.

Диаграмата показва, че пълната компенсация на фазовото изместване при φ = 0 е постигната, когато реактивната мощност, консумирана от двигателя от мрежата, е равна на реактивната мощност на кондензатора С. Фигурата показва типични схеми за включване на трифазни двигатели с кондензатори във веригите на намотката на статора.

Промишлеността днес произвежда кондензаторни двигатели на базата на двуфазни. Трифазните лесно се модифицират ръчно за захранване от еднофазна мрежа. Има и малки трифазни модификации, вече оптимизирани с кондензатор за еднофазна мрежа.

Тези решения често се срещат в домакински уреди като съдомиялни машини и стайни вентилатори. Промишлените циркулационни помпи, вентилатори и димоотводи също често използват кондензаторни двигатели в работата си. Ако е необходимо да се включи трифазен двигател в еднофазна мрежа, се използва кондензатор с фазово изместване, тоест отново двигателят се преобразува в кондензатор.

За приблизително изчисляване на капацитета на кондензатор се използват известни формули, в които е достатъчно да се замени захранващото напрежение и работният ток на двигателя и е лесно да се изчисли необходимия капацитет за звездно или триъгълно свързване на намотки.

За да намерите работния ток на двигателя, достатъчно е да прочетете данните на табелката му (мощност, ефективност, косинус фи) и също да го замените във формулата. Като стартов кондензатор е обичайно да се инсталира кондензатор два пъти по -голям от работния.

Предимствата на кондензаторните двигатели, всъщност — асинхронни, включват главно едно — възможността за свързване на трифазен двигател към еднофазна мрежа. Сред недостатъците са необходимостта от оптимален капацитет за конкретен товар и недопустимостта на захранването от инвертори с модифицирана синусоида.

Надяваме се, че тази статия е била полезна за вас и сега разбирате какво представляват кондензаторите за асинхронни двигатели и как да изберете техния капацитет.