Формула расчета емкости конденсатора для трехфазного двигателя: Расчёт ёмкости конденсатора онлайн / Калькулятор / Элек.ру

Содержание

Емкость конденсатора для запуска трехфазного двигателя

Для включения трехфазного электродвигателя (что такое электродвигатель ➠) в однофазную сеть обмотки статора могут быть соединены в звезду или треугольник.

Напряжение сети подводят к началам двух фаз. К началу третьей фазы и одному из зажимов сети присоединяют рабочий конденсатор 1 и отключаемый (пусковой) конденсатор 2, который необходим для увеличения пускового момента.

Пусковая емкость конденсаторов

После пуска двигателя конденсатор 2 отключают.

Рабочую емкость конденсаторного двигателя для частоты 50 Гц определяют по формулам:

где Ср — рабочая емкость при номинальной нагрузке, мкФ;
Iном — номинальный ток фазы двигателя, А;
U — напряжение сети, В.

Нагрузка двигателя с конденсатором не должна превышать 65—85% номинальной мощности, указанной на щитке трехфазного двигателя.

Если пуск двигателя происходит без нагрузки, то пусковая емкость не требуется — рабочая емкость будет в то же время пусковой. В этом случае схема включения упрощается.

При пуске двигателя под нагрузкой, близкой к номинальному моменту необходимо иметь пусковую емкость Сп = (2,5 ÷ 3) Ср.

Выбор конденсаторов по номинальному напряжению производят по соотношениям:

где Uк и U — напряжения на конденсаторе и в сети.

Основные технические данные некоторых конденсаторов приведены в таблице.

Если трехфазный электродвигатель, включенный в однофазную сеть, не достигает номинальной частоты вращения, а застревает на малой скорости, следует увеличить сопротивление клетки ротора проточкой короткозамыкающих колец или увеличить воздушный зазор шлифовкой ротора на 15—20%.

В том случае, если конденсаторы отсутствуют, можно использовать резисторы, которые включаются по тем же схемам, что и при конденсаторном пуске. Резисторы включаются вместо пусковых конденсаторов (рабочие конденсаторы отсутствуют).

Сопротивление (Ом) резистора может быть определено по формуле

,

где R — сопротивление резистора;
κ и I— кратность пускового тока и линейный ток в трехфазном режиме.

Пример расчета рабочей емкости конденсатора для двигателя

Определить рабочую емкость для двигателя АО 31/2, 0.6 кВт, 127/220 В, 4.2/2.4 А, если двигатель включен по схеме, изображенной на рис. а, а напряжение сети равно 220 В. Пуск двигателя без нагрузки.

1. Рабочая емкость Ср = 2800 x 2.4 / 220 ≈ 30 мкФ.

2. Напряжение на конденсаторе при выбранной схеме Uк = 1,15 x U = 1,15 x 220 = 253 В.

По таблице выбираем три конденсатора МБГО-2 по 10 мкФ каждый с рабочим напряжением 300 В. Конденсаторы включать параллельно.

Источник: В.И. Дьяков. Типовые расчеты по электрооборудованию.

Видео о том, как подключить электродвигатель на 220 вольт:

    Подобные расчеты

Что делать, если требуется подключить двигатель к источнику, рассчитанному на другой тип напряжения (например, трехфазный двигатель к однофазной сети)? Такая необходимость может возникнуть, в частности, если нужно подключить двигатель к какому-либо оборудованию (сверлильному или наждачному станку и пр.). В этом случае используются конденсаторы, которые, однако, могут быть разного типа. Соответственно, надо иметь представление о том, какой емкости нужен конденсатор для электродвигателя, и как ее правильно рассчитать.

Что такое конденсатор

Конденсатор состоит из двух пластин, расположенных друг напротив друга. Между ними помещается диэлектрик. Его задача – снимать поляризацию, т.е. заряд близкорасположенных проводников.

Существует три вида конденсаторов:

  • Полярные. Не рекомендуется использовать их в системах, подключенных к сети переменного тока, т.к. вследствие разрушения слоя диэлектрика происходит нагрев аппарата, вызывающий короткое замыкание.
  • Неполярные. Работают в любом включении, т.к. их обкладки одинаково взаимодействуют с диэлектриком и с источником.
  • Электролитические (оксидные). В роли электродов выступает тонкая оксидная пленка. Считаются идеальным вариантом для электродвигателей с низкой частотой, т.к. имеют максимально возможную емкость (до 100000 мкФ).

Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя

Задаваясь вопросом: как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя, нужно принять во внимание ряд параметров.

Чтобы подобрать емкость для рабочего конденсатора, необходимо применить следующую расчетную формулу: Сраб.=k*Iф / U сети, где:

  • k – специальный коэффициент, равный 4800 для подключения «треугольник» и 2800 для «звезды»;
  • Iф – номинальное значение тока статора, это значение обычно указывается на самом электродвигателе, если же оно затерто или неразборчиво, то его измеряют специальными клещами;
  • U сети – напряжение питания сети, т.е. 220 вольт.

Таким образом вы рассчитаете емкость рабочего конденсатора в мкФ.

Еще один вариант расчета – принять во внимание значение мощности двигателя. 100 Ватт мощности соответствуют примерно 7 мкФ емкости конденсатора. Осуществляя расчеты, не забывайте следить за значением тока, поступающего на фазную обмотку статора. Он не должен иметь большего значения, чем номинальный показатель.

В случае, когда пуск двигателя производится под нагрузкой, т.е. его пусковые характеристики достигают максимальных величин, к рабочему конденсатору добавляется пусковой. Его особенность заключается в том, что он работает примерно в течение трех секунд в период пуска агрегата и отключается, когда ротор выходит на уровень номинальной частоты вращения. Рабочее напряжение пускового конденсатора должно быть в полтора раза выше сетевого, а его емкость – в 2,5-3 раза больше рабочего конденсатора. Чтобы создать необходимую емкость, вы можете подключить конденсаторы как последовательно, так и параллельно.

Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя

Асинхронные двигатели, рассчитанные на работу в однофазной сети, обычно подключаются на 220 вольт. Однако если в трехфазном двигателе момент подключения задается конструктивно (расположение обмоток, смещение фаз трехфазной сети), то в однофазном необходимо создать вращательный момент смещения ротора, для чего при запуске применяется дополнительная пусковая обмотка. Смещение ее фазы тока осуществляется при помощи конденсатора.

Итак, как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя?

Чаще всего значение общей емкости Сраб+Спуск (не отдельного конденсатора) таково: 1 мкФ на каждые 100 ватт.

Есть несколько режимов работы двигателей подобного типа:

  • Пусковой конденсатор + дополнительная обмотка (подключаются на время запуска). Емкость конденсатора: 70 мкФ на 1 кВт мощности двигателя.
  • Рабочий конденсатор (емкость 23-35 мкФ) + дополнительная обмотка, которая находится в подключенном состоянии в течение всего времени работы.
  • Рабочий конденсатор + пусковой конденсатор (подключены параллельно).

Если вы размышляете: как подобрать конденсатор к электродвигателю 220в, стоит исходить из пропорций, приведенных выше. Тем не менее, нужно обязательно проследить за работой и нагревом двигателя после его подключения. Например, при заметном нагревании агрегата в режиме с рабочим конденсатором, следует уменьшить емкость последнего. В целом, рекомендуется выбирать конденсаторы с рабочим напряжением от 450 В.

Как выбрать конденсатор для электродвигателя – вопрос непростой. Для обеспечения эффективной работы агрегата нужно чрезвычайно внимательно рассчитать все параметры и исходить из конкретных условий его работы и нагрузки.

К каждому объекту изначально подается трехфазный ток. Основная причина заключается в использовании на электростанциях генераторов с трехфазными обмотками, сдвинутыми по фазе между собой на 120 градусов и вырабатывающими три синусоидальных напряжения. Однако при дальнейшем распределении тока потребителю подводится только одна фаза, к которой и подключается все имеющееся электрооборудование.

Иногда возникает необходимость в использовании нестандартных устройств, поэтому приходится решать задачу, как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя. Как правило, требуется рассчитать емкость данного элемента, обеспечивающего устойчивую работу агрегата.

Принцип подключения трехфазного устройства к одной фазе

Во всех квартирах и большинстве частных домов все внутреннее энергоснабжение осуществляется по однофазным сетям. В этих условиях иногда необходимо выполнить подключение трехфазного двигателя к однофазной сети. Эта операция вполне возможна с физической точки зрения, поскольку отдельно взятые фазы различаются между собой лишь сдвигом по времени. Подобный сдвиг легко организовать путем включения в цепь любых реактивных элементов – емкостных или индуктивных. Именно они выполняют функцию фазосдвигающих устройств когда используются рабочего и пускового элементов.

Следует учитывать то обстоятельство, что обмотка статора сама по себе обладает индуктивностью. В связи с этим, вполне достаточно снаружи двигателя подключить конденсатор с определенной емкостью. Одновременно, обмотки статора соединяются таким образом, чтобы первая из них сдвигала фазу другой обмотки в одну сторону, а в третьей обмотке конденсатор выполняет эту же процедуру, только в другом направлении. В итоге образуются требуемые фазы в количестве трех, добытые из однофазного питающего провода.

Таким образом, трехфазный двигатель выступает в качестве нагрузки лишь для одной фазы подключенного питания. В результате, в потребляемой энергии образуется дисбаланс, отрицательно влияющий на общую работу сети. Поэтому такой режим рекомендуется использовать в течение непродолжительного времени для электродвигателей небольшой мощности. Подключение обмоток в однофазную сеть может быть выполнено двумя способами – звездой или треугольником.

Схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Когда трехфазный электродвигатель планируется включать в однофазную сеть, рекомендуется отдавать предпочтение соединению треугольником. Об этом предупреждает информационная табличка, закрепленная на корпусе. В некоторых случаях здесь стоит обозначение «Y», что означает соединение звездой. Рекомендуется переподключить обмотки по схеме треугольника, чтобы избежать больших потерь мощности.

Электродвигатель включается в одну из фаз однофазной сети, а две другие фазы создаются искусственным путем. Для этого используется рабочий (Ср) и пусковой конденсатор (Сп). В самом начале запуска двигателя необходим высокий уровень стартового тока, который не может быть обеспечен одним лишь рабочим конденсатором. На помощь приходит стартовый или пусковой конденсатор, подключаемый параллельно с рабочим конденсатором. При незначительной мощности двигателя их показатели равны между собой. Специально выпускаемые стартовые конденсаторы имеют маркировку «Starting».

Эти устройства работают только в периоды пуска, для того чтобы разогнать двигатель до нужной мощности. В дальнейшем он выключается с помощью кнопочного или двойного выключателя.

Виды пусковых конденсаторов

Небольшие электродвигатели, мощность которых не превышает 200-400 ватт, могут работать без пускового устройства. Для них вполне достаточно одного рабочего конденсатора. Однако при наличии значительных нагрузок на старте, обязательно используются дополнительные пусковые конденсаторы. Он подключается параллельно с рабочим конденсатором и в период разгона удерживается во включенном положении с помощью специальной кнопки или реле.

Для расчета емкости пускового элемента необходимо умножить емкость рабочего конденсатора на коэффициент, равный 2 или 2,5. В процессе разгона двигатель требует емкость все меньше и меньше. В связи с этим, не стоит держать пусковой конденсатор постоянно включенным. Высокая емкость при больших оборотах приведет к перегреву и выходу из строя агрегата.

В стандартную конструкцию конденсатора входят две пластины, расположенные напротив друг друга и разделенные слоем диэлектрика. При выборе того или иного элемента, необходимо учитывать его параметры и технические характеристики.

Все конденсаторы представлены тремя основными видами:

  • Полярные. Не могут работать с электродвигателями, подключенными к переменному току. Разрушающийся слой диэлектрика может привести к нагреву агрегата и последующему короткому замыканию.
  • Неполярные. Получили наибольшее распространение. Могут работать в любых вариантах включения за счет одинакового взаимодействия обкладок с диэлектриком и источником тока.
  • Электролитические. В этом случае электроды представляют собой тонкую оксидную пленку. Они могут достигать максимально возможной емкости до 100 тыс. мкФ, идеально подходят к двигателям с низкой частотой.

Выбор конденсатора для трехфазного двигателя

Конденсаторы, предназначенные для трехфазного мотора, должны иметь достаточно высокую емкость – от десятков до сотен микрофарад. Электролитические конденсаторы не годятся для этих целей, поскольку для них требуется однополярное подключение. То есть, специально для этих устройств потребуется создание выпрямителя с диодами и сопротивлениями.

Постепенно в таких конденсаторах происходит высыхание электролита, что приводит к потере емкости. Кроме того, в процессе эксплуатации данные элементы иногда взрываются. Если все же решено использовать электролитические устройства, нужно обязательно учитывать эти особенности.

Классическим примеров служат элементы, представленные на рисунке. Слева изображен рабочий конденсатор, а справа – пусковой.

Подбор конденсатора для трехфазного двигателя выполняется опытным путем. Емкость рабочего устройства выбирается из расчета 7 мкФ на 100 Вт мощности. Следовательно, 600 Вт будет соответствовать 42 мкФ. Пусковой конденсатор как минимум в 2 раза превышает емкость рабочего. Таким образом 2 х 45 = 90 мкФ будет наиболее подходящим показателем.

Выбор осуществляется постепенно, исходя из работы двигателя, поскольку его реальная мощность напрямую зависит от емкости используемых конденсаторов. Кроме того, это можно сделать по специальной таблице. При недостатке емкости двигатель будет терять свою мощность, а при ее избытке наступит перегрев от чрезмерного тока. Если конденсатор выбран правильно, то двигатель будет работать нормально, без рывков и посторонних шумов. Более точно подбираем устройство путем расчетов, выполняемых по специальным формулам.

Расчет емкости

Емкость конденсатора для электродвигателя рассчитывается исходя из схемы соединения обмоток – звездой или треугольником.

В обоих случаях применяется общая расчетная формула: Сраб = к х Iф/Uсети, к которой все параметры имеют следующие обозначения:

  • к – является специальным коэффициентом. Его значение составляет 2800 для схемы «звезда» и 4800 для схемы «треугольник».
  • Iф – номинальный ток статора, указанный на информационной табличке. При невозможности прочтения, выполняются измерения с помощью специальных измерительных клещей.
  • Uсети – напряжение питающей сети, величиной в 220 вольт.

Подставив все необходимые значения, можно легко рассчитать, какая емкость будет у рабочего конденсатора (мкФ). Во время расчетов необходимо учитывать ток, поступающий к фазной обмотке статора. Он не должен превышать номинальное значение, точно так же, как нагрузка двигателя с конденсатором должна быть не выше 60-80% номинальной мощности, обозначенной на информационной табличке.

Как подключить пусковой и рабочий конденсаторы

На рисунке указана простейшая схема подключения пускового и рабочего элементов. Первый из них устанавливается сверху, а второй – снизу. Одновременно к двигателю подключается кнопка включения и выключения. Самое главное – внимательно разобраться с проводами, чтобы не перепутать концы.

Данная схема позволяет выполнить предварительную проверку с неточной прикидкой. Она же используется и после окончательного выбора наиболее оптимального значения.

Такой подбор осуществляется экспериментальным путем с использованием нескольких конденсаторов разной емкости. При параллельном подключении их суммарная мощность будет увеличиваться. В это время нужно контролировать работу двигателя. Если работа устойчивая и ровная, в этом случае можно покупать конденсатор с емкостью, равной сумме емкостей проверочных элементов.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Здравствуйте,  дорогие читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Частенько у каждого из нас возникает необходимость в гараже или на даче подключить трехфазный асинхронный двигатель, например, для наждачного или сверлильного станка, бетономешалки и т.п.

А в наличии имеется только источник однофазного напряжения.

Как быть в данной ситуации?

Все просто. Необходимо трехфазный асинхронный двигатель включить как конденсаторный по следующим классическим схемам.

Еще раз напоминаю, что это самые распространенные схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети. Существует еще несколько способов включения, но о них в данной статье мы говорить не будем.

Как видно из схем, это осуществляется с помощью рабочего и пускового конденсаторов. Их еще называют фазосдвигающими.

Кстати, со схемой соединения звездой и треугольником обмоток асинхронного двигателя я Вас знакомил в прошлой статье. 

 

Выбор емкости конденсаторов

1. Выбор емкости рабочего конденсатора

Величина емкости рабочего конденсатора (Сраб.) рассчитывается по формуле:

Полученное значение емкости рабочего конденсатора получается в (мкФ).

Вышеприведенная формула может показаться Вам сложной, поэтому Вашему вниманию предлагаю более легкий вариант расчета емкости рабочего конденсатора для подключения трехфазного двигателя к однофазной сети. Для этого Вам необходимо лишь знать мощность (кВт) асинхронного двигателя.

Если сказать еще более проще, то на каждые 100 (Вт) мощности трехфазного двигателя необходимо порядка 7 (мкФ) емкости рабочего конденсатора.

При выборе емкости рабочего конденсатора необходимо контролировать ток в фазных обмотках статора в установившемся режиме. Этот ток не должен превышать номинального значения.

2. Выбор емкости пускового конденсатора

Если же у Вас пуск электродвигателя происходит при значительной нагрузке на валу, то параллельно рабочему конденсатору необходимо включать пусковой конденсатор. Включается он только на время пуска двигателя (примерно 2-3 секунды) с помощью ключа SA до набора номинальной частоты вращения ротора, а затем отключается.

Что случится, если забыть отключить пусковые конденсаторы?

Если забыть отключить пусковые конденсаторы, то возникнет сильный перекос по токам в фазах и двигатель может перегреться.

Величина емкости пускового конденсатора выбирается в 2,5-3 раза больше емкости рабочего конденсатора.

В таком случае пусковой момент двигателя становится номинальным и двигатель запустится без проблем.

Необходимая емкость набирается с помощью параллельного и последовательного соединения конденсаторов. Об этом я напишу отдельную статью в разделе «Электротехника«. Следите за обновлениями на сайте. Подписывайтесь на новые статьи.

Трехфазные двигатели мощностью до 1 (кВт) можно включать в однофазную сеть только с рабочим конденсатором. Пусковой конденсатор можно не применять.

Выбор типа конденсаторов

Как выбрать емкость рабочих и пусковых конденсаторов Вы уже знаете. Теперь необходимо разобраться, какой тип конденсаторов можно применять в представленных схемах.

Желательно использовать один и тот же тип конденсаторов, как для рабочих, так и для пусковых конденсаторов.

Чаще всего, для подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть, применяют бумажные конденсаторы в металлическом герметичном корпусе типа МПГО, МБГП, КБП или МБГО.

Кое-что я нашел у себя в запасе.

Практически все они имеют прямоугольную форму.

На самом корпусе можно увидеть их параметры:

  • емкость (мкФ)
  • рабочее напряжение (В)

Но у бумажных конденсаторов есть один недостаток — они выпускаются слишком громоздкие и при этом имеют небольшую емкость. Поэтому при включении трехфазного двигателя небольшой мощности в однофазную сеть, батарея набранных конденсаторов получается «солидная».

Также вместо бумажных конденсаторов  можно применять и электролитические, но схема их подключения совершенно другая и содержит в себе дополнительные элементы в виде диодов и резисторов.

Применять Вам электролитические конденсаторы я Вам настоятельно не рекомендую!!!

У них есть недостаток в виде того, что при пробое диода через конденсатор пойдет переменный ток, что вызовет его нагрев и взрыв (выход его из строя).

Тем более, что в современной электронике вышли в свет новые металлизированные полипропиленовые конденсаторы переменного тока типа СВВ.

Вот например, СВВ60 в круглом корпусе.

Или СВВ61 в прямоугольном корпусе.

В основном, они выпускаются на напряжение 400-450 (В). Вот на них то и стоит обратить внимание — очень хорошо себя зарекомендовали. Нареканий к ним нет. Кстати, такой же конденсатор у меня стоит на сверлильном станке в мастерской.

 

 

Выбор напряжения конденсаторов

Также при выборе конденсаторов для трехфазного двигателя в однофазной сети важно правильно учитывать их рабочее напряжение.

Если выбрать конденсатор с большим запасом по напряжению, то это будет не целесообразно и приведет к дополнительным затратам и увеличению габаритных размеров нашей установки.

Если же выбрать конденсатор с рабочим напряжением меньше, чем напряжение сети, то это приведет к преждевременному выходу из строя конденсаторов (даже возможен взрыв).

Принято выбирать рабочее напряжение конденсаторов  для схем, указанных в данной статье, равное 1,15 напряжению сети, а еще лучше не менее 300 (В).

Вроде бы все ясно и понятно. Но не стоит забывать, что при использовании бумажных конденсаторов в сети переменного напряжения следует разделить их рабочее напряжение примерно в 1,5-2 раза.

Например, если на бумажном конденсаторе указано напряжение 180 (В), то его рабочее напряжение при переменном токе следует принять 90-120 (В).

 

Пример подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Чтобы закрепить теорию на практике, рассмотрим пример выбора конденсаторов для подключения трехфазного двигателя АОЛ 22-4 мощностью 400 (Вт) в однофазную сеть. Кстати я уже описывал устройство этого двигателя в предыдущих статьях. Прочитать про него можете здесь.

Цель нашего эксперимента — запустить этот двигатель от однофазной сети 220 (В).

Данные двигателя АОЛ 22-4:

Т.к. мощность этого двигателя небольшая (до 1 кВт), то для его запуска в однофазной сети достаточно будет применить только рабочий конденсатор.

Определим емкость рабочего конденсатора:

Исходя из формул, принимаем среднее значение емкости рабочего конденсатора равной 25 (мкФ).

Для эксперимента я буду использовать емкость 10 (мкФ). Заодно и посмотрим, можно ли использовать емкость чуть ниже расчетной.

Далее идем в кладовку и ищем подходящие конденсаторы. Нашлись конденсаторы типа МБГО.

Теперь нам необходимо, применив навыки электротехники

, собрать из этих конденсаторов необходимую нам емкость.

Емкость одного конденсатора составляет 10 (мкФ).

При параллельном соединении 2 конденсаторов мы получим емкость, равную 20 (мкФ). Но рабочее напряжение у них составляет всего 160 (В). Поэтому для увеличения рабочего напряжения до 320 (В), эти 2 конденсатора соединим последовательно с 2 такими же конденсаторами, соединенных параллельно. Общая их емкость получится 10 (мкФ). Вот как это получилось.

Подключаем полученную батарею рабочих конденсаторов согласно схемы, представленной в начале данной статьи и пробуем запустить трехфазный двигатель в однофазной сети.

Дальнейшие итоги нашего эксперимента смотрите на видео.

Эксперимент завершился УДАЧНО!!!

И вообще мне показалось, что запуск двигателя от однофазной сети с помощью конденсаторов произошел легче и быстрее, чем от трехфазной сети…Выслушаю и Ваше мнение по этому поводу!!!

При включении трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть его полезная мощность не превысит 70-80% номинальной мощности, а частота вращения ротора  практически равна номинальной.

Примечание 1: если у Вас двигатель 380/220 (В), то подключать его в сеть 220 (В) необходимо только треугольником.

Примечание 2:

 если на бирке указана только схема звезды с напряжением 380 (В), то подключить такой двигатель в однофазную сеть 220 (В) получится только при одном условии. Нужно «распотрошить» общую точку звезды и вывести в клеммник 6 концов. Общая точка чаще всего находится в лобовой части двигателя.

Я думаю Вам будет интересно продолжение этой статьи о том, как осуществить реверс трехфазного двигателя, подключенного к однофазной сети.

P.S. Задавайте вопросы по данной теме в комментариях, я с удовольствием отвечу Вам. А также подписывайтесь на новые статьи. Дальше будет интереснее.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Схема подключения, подбор и расчёт пускового конденсатора

 

Выход из строя конденсаторов в цепи компрессора кондиционеров случается не так уж и редко. А зачем вообще нужен конденсатор и для чего он там стоит?

Бытовые кондиционеры небольшой мощности в основном питаются от однофазной сети 220 В. Самые распространённые двигатели которые применяют в кондиционерах такой мощности- асинхронные со вспомогательной обмоткой, их называют двухфазные электродвигатели или конденсаторные.

В таких двигателях две обмотки намотаны так, что их магнитные полюсы расположены под углом 90 град. Эти обмотки отличаются друг от друга количеством витков и номинальными токами, ну соответственно и внутренним сопротивлением. Но при этом они рассчитаны так что при работе они имеют одинаковую мощность.

В цепь одной из этих обмоток, её производители обозначают как стартовую(пусковую), включают рабочий конденсатор, который постоянно находится в цепи. Этот конденсатор ещё называют фазосдвигающим, так как он сдвигает фазу и создаёт круговое вращающееся магнитное поле. Рабочая или основная обмотка подключена напрямую к сети.

 

Схема подключения пускового и рабочего конденсатора

 

Рабочий конденсатор постоянно включён в цепь обмотки  через  него протекает ток равный току в рабочей обмотке. Пусковой конденсатор подключается на время запуска компрессора — не более 3 секунд (в современных кондиционерах используется только рабочий конденсатор, пусковой не используется)

 

 

Расчёт ёмкости и напряжения рабочего конденсатора

 

Расчёт сводится к подбору такой емкости, чтобы при номинальной нагрузке было обеспечено круговое магнитное поле, так как при значении ниже или выше номинального магнитное поле изменяет форму на эллиптическое, а это ухудшает рабочие характеристки двигателя и снижает пусковой момент. В инженерных справочниках приведена формула для расчёта ёмкости конденсатора:

 

Ср= Isinφ/2πf U n2

 

I и sinφ –ток и сдвиг фаз между напряжением и током в цепи при вращающемся магнтном поле без конденсатора

f- частота переменного тока

U – напряжение питания

n- коэффициент трансформации обмоток , определяется как соотношение витков обмоток с конденсатором и без него.

Напряжение на конденсаторе рассчитывается по формуле

 

Uc= U√(1+n2)

 

Uc -рабочее напряжение конденсатора

U — напряжение питания двигателя

n — коэффициент трансформации обмоток

Из формулы видно, что рабочее напряжение фазосдвигающего конденсатора выше напряжения питания двигателя.

В пособиях по расчёту приводят приближённое вычисление – 70-80 мкФ ёмкости конденсатора на 1 кВт мощности электродвигателя, а номинал напряжения конденсатора для сети 220 В обычно ставят — 450 В.

Также параллельно к рабочему конденсатору подключают пусковой конденсатор на время пуска, примерно на три секунды, после чего срабатывает реле и отключает пусковой конденсатор. В настоящее время в кондиционерах схемы с дополнительным пусковым конденсатором не применяют.

В более мощных кондиционерах используют компрессоры с трёхфазными асинхронными двигателями, пусковые и рабочие конденсаторы для таких двигателей не требуются.

 

Проверка и замена пускового/рабочего конденсатора

Подключение трехфазного двигателя на 220 вольт

 Для правильного подключения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть, необходимо использовать частотный преобразователь со входом 220 вольт и трехфазным выходом на 380 вольт (3 х 220вольт). Частотный преобразователь позволяет осуществлять плавный пуск электродвигателя, регулировать обороты электродвигателя, а так же реализовать реверсивное вращение.

 

 

ссылка на частотный преобразователь

 

 

Подключение по схеме треугольник

 

 

 

Подключение по схеме звезда

 

 

 

 

Подключение с пусковым конденсатором

 

 

Емкость конденсатора рассчитывается по формуле: С = 66·Рном , где С — емкость конденсатора, Рном — мощность двигателя в кВт.

на каждые 100 ватт мощности двигателя, требуется  7мкф емкости конденсатора.

 

 

Для расчета емкости конденсаторов используйте удобный

Калькулятор емкости конденсаторов для электродвигателей

Ёмкость рабочего конденсатора для трёхфазного двигателя

Сайт может быть заблокирован из-за окончания срока действия хостинга. В этом случае его можно продлить в личном кабинете.
Если вы не знаете как это сделать – звоните по телефону
+7 (495) 5434485.
Также вы можете написать по электропочте [email protected]

Сайт может быть заблокирован из-за нарушения правил. Для разблокировки свяжитесь с нами.

Сайт может быть заблокирован из-за превышения ресурсов сервера. Для разблокировки свяжитесь с нами.

Чтобы подключить асинхронный электродвигатель трехфазного типа к однофазной сети на напряжение 220 В, необходимо создать условия для сдвига фаз на обмотках статора двигателя. Сдвиг фаз сформирует имитацию кругового вращающегося магнитного поля, заставляющего вращаться вал ротора двигателя. Конденсатор даёт току «запас» в π/2=90° относительно напряжения, и это создаёт дополнительный момент вращения ротора.

При подключении двигателя к сети используют два подключенных параллельно конденсатора – пусковой и рабочий. Данный калькулятор позволяет рассчитать ёмкость этих конденсаторов, ёмкость пускового конденсатора берется из расчёта 2,5 емкости рабочего конденсатора.

Для получения необходимых значений ёмкости, заполните поля формы ниже. Тип соединения обмоток двигателя, мощность двигателя, КПД и коэффициент мощности обозначены на шильдике электродвигателя. Способ соединения обмоток зависит от напряжения сети, к которой выполняется подключение: 220 В – «треугольник», когда концы обмоток соединены между собой, к их началам подводится питающее напряжение; 380 В – «звезда», при котором концы одной обмотки соединены с началом другой.

Расчет емкости фазосдвигающего конденсатора

для трехфазного асинхронного двигателя в бытовой однофазной сети

Рабочий и пусковой конденсаторы включаются в цепь параллельно, во время пуска работают одновременно, затем пусковой отключают. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора (в 2-3 раза выше емкости рабочего).

Двигатель, имеющий маркировку 220/380 и Δ/Y включается в однофазную сеть 220В по схеме треугольник, по схеме звезда в сети 220В такой двигатель будет терять в мощности троекратно и сильно греться.

При соединении конденсаторов параллельно их емкость суммируется. При соединении конденсаторов последовательно, рабочее напряжение в цепи будет равняться сумме напряжений всех конденсаторов, а емкость вычисляется по формуле: 1/C = 1/C1 + 1/C2 + . + 1/Cn. Рабочее напряжение в цепи конденсаторов должно быть минимум в полтора раза выше напряжения сети (то есть не менее 330В в сети 220В). Таким образом, два конденсатора на 200 мкф с рабочим напряжением 200В дадут при последовательном соединении емкость 100 мкф и допустимое рабочее напряжение 400В. При параллельном соединении емкость будет 400 мкф и рабочее напряжение 200В (самое низкое значение допустимого напряжения из всего набора конденсаторов в цепи). Необходимые конденсаторы представлены в сетевых магазинах в разделе пусковых конденсаторов (не ищите по старинке бумажные – их практически перестали выпускать).

Видеопримеры работы двигателя 2.2 кВт и 1.1 кВт с одной и той же нагрузкой и правильно подобранными рабочими и пусковыми конденсаторами, разница в скорости пуска 3 и 20 секунд. И сборка на 3.3 кВт весело крутится (пильный диск 350 мм в диаметре).

Схема включения в однофазную сеть трёхфазного асинхронного двигателя с обмотками статора, соединёнными по схеме «звезда» (а) или «треугольник» (б): B1 — Переключатель направления вращения (реверс), В2 — Выключатель пусковой ёмкости; Ср — рабочий конденсатор; Cп — пусковой конденсатор; АД — асинхронный электродвигатель.

На схеме представлено последовательное (сверху) и параллельное (снизу) соединение кон­ден­саторов.

На рисунке представлена схема соединения обмоток двигателя «Звезда».

На рисунке представлена схема соединения обмоток двигателя «Треугольник».

На пути к экономичному однофазному двигателю

Энергетика
Том 5 № 9 (2013), идентификатор статьи: 39781,13 страниц DOI: 10.4236 / epe.2013.59058

На пути к экономичному однофазному двигателю

Махди Альшамасин

Факультет инженерных технологий, Прикладной университет Аль-Балка, Амман, Иордания

Электронная почта: Mahdism @ hotmail.com

Авторские права © 2013 Махди Альшамасин. Это статья в открытом доступе, распространяемая по лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Поступило 06.09.2013 г .; отредактировано 6 октября 2013 г .; принято 13 октября 2013 г.

Ключевые слова: Характеристики конденсаторного двигателя; Основная фаза; сбалансированная работа; симметрия; схемы подключения; контроль параметров балансировки; реактивные элементы; фактор силы; КПД

РЕФЕРАТ

Изучение баланса работы однофазных асинхронных двигателей представляет интерес в связи с необходимостью снижения энергопотребления и увеличения срока службы двигателей.В статье основное внимание уделяется повышению производительности двигателя путем балансировки работы фазы статора для наиболее часто используемых схем подключения однофазных асинхронных двигателей с конденсаторным питанием (SPCRIM) и трехфазных асинхронных двигателей (TPIM), работающих от однофазного источника питания ( СПС). Поэтому используется математическая модель для балансировки работы двигателя путем изменения напряжения питания частоты. Исследованы характеристики параметров балансировки, представлены различные методы балансировки двигателя и проведено сравнение этих методов балансировки.

1. Введение

Экономичные однофазные двигатели необходимы в настоящее время, поскольку потребляется огромное количество энергии из-за широкого использования этих двигателей в таких областях жизни, как: домашнее хозяйство, сельское хозяйство, промышленность и т. Д. [1-3 ].

За счет повышения производительности однофазных двигателей, ферм, нефтяных скважин, домов и удаленных мастерских, имеющих только однофазную линию, не нужно устанавливать дорогие трехфазные линии или прибегать к дорогостоящим инверторам или дизельным насосам.Кроме того, во многих приложениях может потребоваться использование трехфазного асинхронного двигателя в однофазной системе питания. Например, были обнаружены технические и экономические преимущества первоначальной установки однопроводной системы заземления (SWER) для электрификации сельских районов в отдаленных и холмистых регионах [4].

Для однофазного асинхронного двигателя с конденсаторным питанием (SPCRIM) и трехфазного асинхронного двигателя (TPIM), работающих от однофазного источника питания (SPS), ток полной нагрузки может иметь почти единичный коэффициент мощности, что снижает трансформаторы энергокомпании и потери при распределении.При сбалансированной работе двигателя КПД однофазных двигателей может превышать 90 процентов. Таким образом, характеристики однофазного двигателя могут быть улучшены и стать конкурентоспособными по сравнению с трехфазным двигателем в трехфазной сети. Использование SPCRIM — лучший выбор для конкуренции с трехфазными двигателями; в то время как рабочий конденсатор может улучшить КПД двигателя, пусковой крутящий момент и коэффициент мощности. Кроме того, использование дополнительных реактивных элементов приводит к надежной балансировке двигателя, чтобы гарантировать отличную производительность двигателя [5].

Фактически, SPCRIM и TPIM, питаемые от SPS, страдают от нагрева из-за эллиптического поля, вызванного асимметрией фазовых нагрузок [6]. Неравномерная работа фаз статора этих двигателей отрицательно отражается на температуре обмотки, коэффициенте мощности и КПД двигателя [7,8]. Поэтому устранение асимметричного действия имеет большое теоретическое и практическое значение.

Обычные схемы подключения SPCRIM и TPIM, работающих от SPS [9,10] с использованием постоянного значения емкости в цепи статора, питаемой напряжением постоянной частоты, не способны обеспечить сбалансированную работу фазы статора во всем диапазоне скольжения двигателя. [11].Это связано с эллиптичностью вращающегося поля, которое принимает круговую форму только при определенных условиях. В этом случае балансировка возможна только при определенном значении скольжения, а колебания нагрузки вызовут разбалансировку двигателя и вызовут нагрев обмоток двигателя [12]. Устранить асимметрию фазных нагрузок можно следующими способами:

1) Использование однофазного фазосдвигающего конденсатора и регулировка частоты источника питания.

2) Добавление внешнего реактивного сопротивления в цепь SPCRIM или TPIM, питающуюся от SPS.Это наиболее подходящий метод для обеспечения требуемых значений фазных токов и соответствующих углов между ними (строгая симметрия).

3) Переключение количества витков обмотки статора и регулировка величины фазосдвигающей емкости [13,14], что считается наиболее экономичным методом с точки зрения использования электроэнергии и нагрева двигателя. В этой статье разрабатывается математическая модель для балансировки работы двигателя путем изменения частоты напряжения питания и исследования характеристик параметров балансировки.Кроме того, в статье представлен расширенный обзор используемых методов балансировки, сравнение между ними посредством исследования поведения и ограничений каждого метода для наиболее часто используемых схем подключения асинхронных двигателей с однофазным питанием в практических приложениях.

2. Балансировка работы двигателя путем управления частотой питания

Создаваемое поле в SPCRIM и TPIM, работающих от SPS, может иметь прямолинейную, эллиптическую или круглую форму, в зависимости от реактивного сопротивления фазосдвигающего конденсатора.Конечно, машина будет иметь лучший КПД и коэффициент мощности, когда поле имеет круглую форму. Таким образом, фазные токи равны по величине, а фазовый угол между ними составляет 90 электрических градусов для SPCRIM или 120 электрических градусов для TPIM, работающего от SPS. Реактивным сопротивлением можно управлять, изменяя частоту напряжения питания, и при определенных условиях, при которых ток обратной последовательности становится равным нулю, работа двигателя сбалансирована [15]. Значение реактивного сопротивления конденсатора, которое удовлетворяет первому условию балансировки, может быть вычислено из следующего соотношения:

(1)

второе условие балансировки:

(2)

, где A и B — коэффициенты балансировки

2.1. Условия балансировки SPCRM с двумя обмотками, соединенными параллельно

Принципиальная схема SPCRIM с двумя обмотками, соединенными параллельно, показана на рисунке 1. Используя методы симметричных компонентов, несимметричные переменные двигателя можно разложить на прямую (прямую) последовательность и компоненты обратной (обратной) последовательности [16,17]. На рис. 2 показана эквивалентная схема этих компонентов [18].

Согласно методу симметричных компонент, фазные токи могут быть записаны как [16,19]

(3)

Рисунок 1.Принципиальная схема СПКРМ с двумя параллельно включенными обмотками.

(а) (б)

Рисунок 2. Пофазная эквивалентная схема; (а) Положительная последовательность, (б) Отрицательная последовательность.

(4)

Согласно закону Кирхгофа, напряжения, моделирующие SPCRM, равны

(5)

(6)

, где

Из уравнений (5) и (6) уравнение баланса (при который становится равным нулю) равно

(7)

Подстановка действительной и мнимой частей импедансов дает

(8)

Решение этого уравнения дает

(9)

(10)

Из уравнений (9) и (10) получаем

и

Таким образом, коэффициенты баланса равны

и

2.2. Условия балансировки трехфазного асинхронного двигателя с однофазным питанием

Принципиальная схема TPIM, подключенного по треугольнику и работающего от SPS, показана на рисунке 3.

Согласно законам Кирхгофа, напряжения и токи равны

( 11)

(12)

(13)

Подстановка симметричных составляющих для напряжений и токов в уравнения (11) и (12) дает [20]:

(14)

(15)

с сбалансированное состояние

(16)

следовательно,

(17)

это означает

(18)

(19)

Решая уравнения (18) и (19), мы получаем

В результате коэффициенты балансировки равны

и

. Используя те же процедуры анализа, можно получить коэффициенты балансировки для наименьших схем SPCRIM и TPIM, подаваемых из SPS.Коэффициенты балансировки указаны в таблице 1.

Кроме того, когда частота остается постоянной, уравнение (2) удовлетворяется при определенном значении скольжения. Изменение скольжения (S) приводит к изменению токов статора, в то время как для определенных значений скольжения, а именно S = S sym , токи статора будут равны друг другу [21]. Фазовый угол между фазными токами, требующий установления баланса, может быть получен с помощью сдвигающего конденсатора. Другими словами, для любого скольжения (S) существует определенная частота (f sym ), на которой двигатель будет сбалансирован.Чтобы найти

Рисунок 3. Принципиальная схема трехфазного электродвигателя с Δ-соединением, питаемого от однофазной сети.

Таблица 1. Коэффициенты балансировки для часто используемых схем подключения.

частота, при которой достигается сбалансированная работа двигателя для различных значений скольжения, значения R 1 и X 1 должны быть найдены из эквивалентной схемы однофазного двигателя на рисунке 2 (a) как

(20)

(21)

Подставляя R 1 и X 1 из уравнения (20) и уравнения (21) в уравнение (2) и переставляя полученное уравнение без учета активного сопротивления статора, Частота балансировки на единицу может быть найдена как:

(22)

Для двигателей малой и средней мощности можно рассмотреть, а затем частоту балансировки на единицу можно рассчитать как:

(23)

, когда Если задано значение частоты, скольжение, при котором работа двигателя уравновешивается, может быть получено как:

(24)

Критическое скольжение (скольжение при максимальном крутящем моменте) является функцией частоты и может быть вычислено из выражения [22]

(25)

3.Балансировка SPCRIM путем вставки индуктивного реактивного сопротивления в цепь статора

Значения балансирующего импеданса (индуктивного и емкостного) для наиболее распространенных схем подключения SPCRIM и TPIM, питаемых от SPS, можно определить с помощью следующей группы уравнений [5] :

(26)

(27)

где коэффициенты уравнений (26) и (27) можно получить из таблицы 2.

4. Балансировка работы двигателя путем управления значением емкости

В этом методе частота постоянна и часто равна номинальной частоте, в то время как емкость изменяется для обеспечения балансировки при изменении нагрузки.Номинал балансировочного конденсатора можно регулировать электронным способом [4,23]. 7 ) и (6), приравняв абсолютные значения и как [10,24].

(28)

, где

5. Моделирование и результаты

Кривые параметров балансировки X K , S sym и S cr в зависимости от частоты, в зависимости от уравнений (1), (24 ) и (25), были исследованы с помощью программного обеспечения labVIEW для SPCRIM и TIM, работающих от SPS, со следующими данными:

На рисунках 5-8 показаны полученные кривые для наиболее часто используемых схем подключения.

Из этих рисунков видно, что S sym обратно пропорционален частоте, где его значение на низких частотах приближается к 1. Это означает, что двигатель может быть запущен в сбалансированном состоянии, и это считается очень важным аспектом. в прерывистых, периодически работающих двигателях. Однако в установившемся режиме низкая частота может вызвать большие потери энергии из-за высокого значения балансировочного скольжения, и этого следует избегать. Пунктирные кривые показывают изменение критического скольжения в зависимости от частоты.Следует отметить, что до тех пор, пока S cr > S sym , двигатель будет стабильным, а стабильность будет зависеть от разницы между S cr и S sym , где чем больше разница, тем стабильнее мотор. Следовательно, установившаяся область определяется, когда f> 0,2 f n .

Характеристики импеданса балансировочных элементов также строятся с помощью программного обеспечения labVIEW.

На рисунке 9 показано соотношение между балансирующим импедансом и скольжением на разных частотах для описанных выше двигателей с приложенными схемами подключения:

Значения реактивного сопротивления рассчитываются с использованием уравнений (26) и (27) для рисунков 9 ( а) и (б) соответственно.На рисунке 9 (a) показано, что индуктивное реактивное сопротивление X L высокое в состоянии холостого хода и уменьшается при увеличении нагрузки до тех пор, пока не достигнет минимального значения без пересечения оси X (только индуктивное поведение.

Рисунок 4. Однофазный асинхронный двигатель с двумя параллельно включенными обмотками и конденсатором с электронным управлением

Рисунок 5. Баланс СПКРИМ с двумя параллельными обмотками

Таблица 2.Коэффициенты уравновешивающих уравнений для общих типов принципиальных схем.

Рисунок 6. Баланс СПКРИМ с двумя последовательно соединенными обмотками.

Рисунок 7. Баланс Δ — подключенного трехфазного асинхронного двигателя, питаемого от однофазной сети.

Рисунок 8. Баланс Ү-подключенного трехфазного асинхронного двигателя TPIM, питаемого от однофазного источника питания.

частоты питающих напряжений. Уравновешивающее емкостное реактивное сопротивление X K высокое в состоянии холостого хода и уменьшается с увеличением нагрузки одинаково для всех частот питающих напряжений.

На рисунке 9 (b) показано, что уравновешивающее реактивное сопротивление X L и реактивное сопротивление X K имеют одинаковое поведение. Сначала они увеличиваются за счет увеличения нагрузки до достижения максимальных значений, затем снова начинают уменьшаться. Балансировочное индуктивное реактивное сопротивление X L пересекает ось X (емкостное поведение) на частоте f = 40 Гц (F = 0,8) и высоком значении скольжения. При увеличении частоты напряжения питания точка пересечения X L с осью X будет происходить при более низких значениях скольжения.Понятно, что на высоких частотах сбалансированная работа будет достигнута

за счет регулирования только значения емкости, другими словами, оба балансирующих элемента должны быть конденсаторами.

Такое же индуктивное и емкостное поведение наблюдается для наименьшей из схем подключения, перечисленных в таблице 2, на основе группы уравнений (26) и (27).

Уравновешивающая емкостная характеристика была построена с использованием уравнения (28) также для двигателя мощностью P n = 2.8 кВт, как показано на рисунке 10.

На этом рисунке показано, что для постоянной частоты f = f n значение уравновешивающей емкости пропорционально скольжению до заданного значения, тогда соотношение становится нелинейным, а уравновешивающая емкость почти не имеет существенного значения. изменяются по мере увеличения скольжения по сравнению с критическим скольжением. Возникающая емкость bal-

для условия запуска намного больше, чем для условия работы. Хотя увеличение емкости сверх номинального значения помогает в балансировке, оно сопровождается увеличением токов, особенно во вспомогательной обмотке.Следовательно, этот метод является многообещающим для изменения нагрузки вокруг номинального значения, если двигатель работает непрерывно.

6. Выводы

В исследовании обсуждаются различные методы повышения производительности SPCRIM и TPIM, работающих с SPS. Однофазный асинхронный двигатель широко используется в инженерной практике и ежегодно расходует много электроэнергии. Повышение эффективности асинхронного двигателя имеет большое значение для потребления энергии, поэтому необходима оптимизация конструкции однофазного асинхронного двигателя.Математическая модель в порядке.

Математическая модель используется для балансировки работы двигателя путем изменения частоты напряжения питания и исследования характеристик параметров балансировки. Правильный выбор реактивного элемента улучшит характеристики однофазного асинхронного двигателя, чтобы конкурировать с трехфазным двигателем.

1) Широкий диапазон регулирования скорости.

2) Плавное регулирование скорости и улучшение пусковых характеристик.

3) Этот метод может использоваться для двигателей различной мощности с любым подключением цепи статора.

5) Выражения балансировки частоты, скольжения и емкостного реактивного сопротивления неудобны и имеют высокий порядок.

Балансировка путем изменения значения емкости конденсатора при постоянной частоте является наиболее экономичной, особенно если она осуществляется электронным способом, но этот метод нечестен, поскольку скольжение уходит далеко от номинального значения.

Для обеспечения надежной балансировки, помимо сдвигающего фазового конденсатора, в цепь статора должен быть включен реактивный элемент. Этот метод уменьшит тепло, выделяемое в двигателе в установившемся режиме работы, для всего диапазона регулирования скорости.Таким образом, преимущества этого метода включают улучшенный коэффициент мощности, экономию энергии и устранение необходимости в дополнительных отводах обмотки для изменения скорости.

Согласно обобщенным расчетным уравнениям для импеданса уравновешивающего элемента, схемы балансировки соединений можно сгруппировать в две группы. Для первой группы схем соединений поведение балансировочного элемента является индуктивным на всем скольжении независимо от значения частоты напряжения. В то время как для второй группы схем подключения поведение балансировочного импеданса X L станет емкостным в зависимости от нагрузки и частоты напряжения.

7. Выражение признательности

Эта работа была выполнена во время творческого отпуска, предоставленного автору Махди Альшамасин из Прикладного университета Аль-Балка (BAU) в Иордании в течение 2012/2013 учебного года. Я хотел бы поблагодарить Al-Balqa ’Applied University за поддержку и Najran University-KSA за их материально-техническую помощь.

: напряжение питания.

R s , X s : сопротивление и реактивное сопротивление утечки обмотки статора.

,: сопротивление и реактивное сопротивление утечки ротора относительно статора.

R м , X м : сопротивление намагничивания и реактивное сопротивление намагничивания.

X K : реактивное сопротивление емкостного элемента.

N м , N A : количество витков основной и вспомогательной обмоток.

: токи прямой, обратной последовательности.

R 1 , X 1 : сопротивление и реактивное сопротивление прямой последовательности.

R 2 , X 2 : сопротивление и реактивность обратной последовательности.

S: скольжение мотора.

F, f: на единицу и частоту статора двигателя.

: напряжение прямой, обратной последовательности.

Spectre Engineering — Выбор конденсатора промежуточного контура инвертора

Из уравнения (10) также видно, что емкость обратно пропорциональна частоте коммутации. По мере увеличения fsw требуемая емкость уменьшается. Объем конденсатора пропорционален емкости, поэтому, если вы увеличите частоту коммутации, можно достичь более высокой плотности мощности.

Это одна из причин, по которой преобразователи на основе SiC и GaN могут достигать более высокой плотности мощности, чем преобразователи на основе IGBT.

Переключайтесь быстрее -> требуется меньшая емкость -> уменьшается объем -> выше кВт / л и кВт / кг.

Определение размеров конденсатора

Номинальный ток пульсации

Номинальный ток пульсации конденсатора определяется на основе его термических характеристик. Это зависит от ESR (механизма потерь) и теплового сопротивления.Поскольку конденсаторы проходят циклы заряда-разряда с высокой частотой, проводники внутри нагреваются и повышают внутреннюю температуру конденсатора. Необходимо ограничить рост температуры, чтобы конденсатор не испортился. Изготовитель обычно указывает максимальный номинальный ток пульсаций RMS при температуре окружающей среды, который нельзя превышать, чтобы гарантировать срок службы конденсатора.

Хорошо быть консервативным, поэтому выберите конденсатор с номинальным током пульсации, равным 1.В 1 раз или больше, чем ток пульсаций в худшем случае. С учетом сказанного … поскольку это тепловой рейтинг, вы можете оценить его на основе среднего по времени фазового тока на основе вашего цикла нагрузки … если вы действительно пытаетесь оптимизировать плотность мощности.

Номинальное напряжение постоянного тока

Обычно номинальное напряжение постоянного тока конденсатора должно быть рассчитано на основе среднего максимального напряжения шины x 1,1 (запас прочности). Например. если ваше 100% напряжение батареи SOC составляет 400 В, номинальное напряжение конденсатора должно быть 450 В или выше.

Коэффициент безопасности может быть относительно низким для номинального напряжения, поскольку пленочные конденсаторы могут выдерживать постоянный потенциал 1,3 x номинальное напряжение в течение одной минуты без повреждений или пробоя. Таким образом, конденсатор на 450 В может выдержать 585 В в течение минуты.

Если вы управляете двигателем с постоянными магнитами, который может работать в области ослабления магнитного потока, то вам нужно будет оценить напряжение конденсатора промежуточного звена постоянного тока на основе обратной ЭДС, которая может генерироваться при максимальной скорости двигателя. Для решения этой задачи можно использовать уравнение баланса энергии.

Номинальная частота резонанса

Поскольку конденсатор имеет ESL, существует частота, на которой конденсатор саморезонирует. За пределами этой точки конденсатор, конденсатор ведет себя как катушка индуктивности и не приносит никакой пользы. С учетом сказанного, выбранный вами конденсатор должен иметь резонансную частоту в 2 раза выше, чем ваша частота переключения [5]. Поэтому, если вы переключаетесь на 100 кГц, у вас должно быть не менее 200 кГц номинальных конденсаторов. Это требует расследования с использованием конденсаторов MLCC для монтажа на печатной плате, но это уже другая статья.Это очень важно иметь в виду для инверторов на основе SiC или Gan, но если вы переключаетесь на 20 кГц, это не вызывает беспокойства.

Номинальная емкость

Как указано выше, это требование обычно имеет некоторую слабость. То есть емкость, необходимая для применения с силовыми инверторами, обычно невелика. У большинства современных инверторов не более 2000 мкФ. Это потому, что вы получаете убывающую отдачу от производительности после определенного момента, как показано на рисунке 3.

—————————————————————-

С учетом сказанного, выберите конденсатор (ы) на основе тока пульсаций, напряжения на шине, резонансной частоты, упаковки, и ограничения по стоимости. Проверьте аналитически и запустите моделирование, чтобы убедиться, что емкость соответствует требованиям к пульсации напряжения на шине постоянного тока.

Емкость, ESR (номинальный ток пульсации), сопротивление изоляции и номинальное напряжение являются параметрами, зависящими от температуры, поэтому обязательно учитывайте это при выборе размеров конденсатора.

Убедитесь, что вы можете разместить конденсатор как можно ближе к клеммам ваших полупроводников. Если существует значительная индуктивность контура между конденсаторами звена постоянного тока и полупроводниковыми переключателями из-за упаковки, вы можете рассмотреть возможность добавления демпфирующего конденсатора с низким мкФ для фильтрации высокочастотных токов.

Моделирование

После выполнения аналитических расчетов мне нравится запускать моделирование схемы, чтобы дважды проверить свою работу. Схема моей электрической трансмиссии показана ниже.

  • Параметры моделирования показаны на вкладке слева

  • Моделирование выполнялось для наихудших условий — базовая скорость, работа при полной нагрузке.

  • Паразитные характеристики аккумулятора, кабеля и конденсатора промежуточного контура включены в модель.

  • Использование схемы ШИМ с полной центрированной пространственной векторной модуляцией

Я сопоставил реальные экспериментальные данные с моей имитационной моделью, так что я знаю, что в большинстве случаев она верна.

Как рассчитать номинальную емкость конденсатора для коэффициента мощности? — Реабилитацияrobotics.net

Как рассчитать номинальную мощность конденсатора по коэффициенту мощности?

Коэффициент мощности (от 0,1 до 1)

  1. Коэффициент мощности = Cosθ = P / V I… (однофазный)
  2. Коэффициент мощности = Cosθ = P / (√3x V x I)… (трехфазное напряжение между фазами)
  3. Коэффициент мощности = Cosθ = P / (3x В x I)… (трехфазная линия на нейтраль)
  4. Коэффициент мощности = Cosθ = кВт / кВА… (как однофазные, так и трехфазные)
  5. Коэффициент мощности = Cosθ = R / Z… (

Как рассчитать конденсаторы?

Чтобы рассчитать общую общую емкость ряда конденсаторов, подключенных таким образом, вы складываете отдельные емкости по следующей формуле: CTotal = C1 + C2 + C3 и т. Д. Пример: вычислить общую емкость для этих трех конденсаторов, включенных параллельно .

Конденсатор какого размера мне нужен калькулятор?

Умножьте 0,5 на квадрат напряжения. Назовите этот результат «x.». Продолжая пример, у вас будет 0,5 умножить на 11,5 вольт умноженное на 11,5 вольт, или 66,1 квадратного вольта для «x». Разделите требуемую пусковую энергию двигателя в джоулях на «x», чтобы получить необходимый размер конденсатора в фарадах.

Пусковой конденсатор какого размера мне нужен?

Расчетные «приблизительные» размеры конденсатора малого двигателя на основе мощности двигателя
Двигатель, л.с. 2 Пусковой конденсатор мкФ / напряжение Рабочий конденсатор
2 л.с. или 1.5 кВт, 200-250 В переменного тока 500-580 мкФ 10-15 мкФ 370VAC
3 л.с. или 2,25 кВт, 200-250 В переменного тока 500-580 мкФ 20-25 мкФ 370VAC
5 л.с. или 3,75 кВт, 200-250 В переменного тока 750 мкФ 30 мкФ — 40 мкФ 370 В переменного тока

Когда следует использовать конденсатор жесткого пуска?

Комплект для жесткого запуска может принести вам пользу, если:

  1. Вы хотите продлить срок службы системы HVAC.
  2. Ваша система кондиционирования воздуха стареет.
  3. У вас есть домашний генератор.
  4. Низкое или нестабильное напряжение.
  5. Горит тускло при включении блока переменного тока.
  6. Компрессор не запускается / гудит.
  7. Система
  8. AC имеет прибор учета TXV.
  9. Одновременная работа нескольких систем переменного тока.

В чем разница между рабочим конденсатором и пусковым конденсатором?

Пусковой конденсатор создает отставание тока от напряжения в отдельных пусковых обмотках двигателя. Ток нарастает медленно, и якорь имеет возможность начать вращаться с полем тока.Рабочий конденсатор использует заряд диэлектрика для увеличения тока, обеспечивающего питание двигателя.

Как отличить рабочий конденсатор от пускового?

Рабочие конденсаторы предназначены для непрерывного режима работы и находятся под напряжением все время, пока двигатель работает. Однофазным электродвигателям требуется конденсатор для питания второй фазной обмотки. Пусковые конденсаторы увеличивают пусковой момент двигателя и позволяют быстро включать и выключать двигатель.

Могу ли я заменить пусковой конденсатор рабочим конденсатором?

Рабочие конденсаторы.Пусковые конденсаторы дают большое значение емкости, необходимое для запуска двигателя в течение очень короткого периода времени (обычно секунд). Пусковой конденсатор нельзя использовать в качестве рабочего конденсатора, потому что он не может выдерживать ток непрерывно.

Могу ли я работать от сети переменного тока без конденсатора?

Большинство двигателей вашего кондиционера не могут работать без исправного конденсатора. Они помогают двигателю запускаться и эффективно работать. Некоторые люди подошли к своему кондиционеру и заметили, что вентилятор на их кондиционере не вращается, как должно быть.

Как долго может прослужить конденсатор?

Конденсаторы

имеют ограниченный срок службы. Большинство из них рассчитаны на срок службы около 20 лет, но ряд факторов может привести к их более быстрому износу.

Могу ли я обойти конденсатор вентилятора?

Если вы удалите конденсатор вентилятора, он может не запуститься, и двигатель может со временем сгореть, издавая жужжащий звук из-за недостатка крутящего момента. Вы можете наслаждаться своим вентилятором без конденсатора, если слегка толкнете вентилятор рукой во время запуска.Нормально будет работать.

Сколько конденсаторов в блоке переменного тока?

Не все двигатели имеют пусковой или рабочий конденсатор, некоторые могут запускаться и работать сами по себе. Конденсаторы в HVAC могут быть отдельными с двумя конденсаторами или могут быть в одном корпусе.

Какой конденсатор больше пусковой или рабочий?

Для запуска системы переменного тока необходим большой крутящий момент, поэтому пусковой конденсатор будет иметь большую емкость, чем рабочий конденсатор.

Как долго работает рабочий конденсатор?

примерно 20 лет

Есть ли в холодильнике пусковой конденсатор?

В современных холодильниках реле перегрузки обычно является составной частью и подключается непосредственно к компрессору.К блоку реле защиты от перегрузки также может быть подключен пусковой конденсатор, который обеспечивает повышенное пусковое напряжение на обмотках компрессора.

Где конденсатор в холодильнике?

Конденсаторы холодильника обычно используются для поддержания работы компрессора и расположены в задней, нижней части холодильника.

Что конденсатор делает в морозильной камере?

Конденсатор морозильной камеры играет роль в контроле температуры воздуха и поддержании холода продуктов.Если ваша морозильная камера перестает работать должным образом, возможно, проблема с конденсатором, термостатом или компрессором. Вы можете проверить конденсатор с помощью мультиметра, небольшого портативного инструмента, доступного в магазинах электроники или оборудования.

Что делает рабочий конденсатор?

Рабочий конденсатор используется для непрерывной регулировки тока или сдвига фаз в обмотках двигателя с целью оптимизации крутящего момента двигателя и эффективности. Поскольку он разработан для непрерывного режима работы, он имеет гораздо меньшую частоту отказов, чем пусковой конденсатор.

Учебное пособие по коррекции коэффициента мощности

(pfc)

Коррекция коэффициента мощности — это метод, в котором используются конденсаторы для уменьшения составляющей реактивной мощности в цепи переменного тока, чтобы повысить ее КПД и снизить ток.

При работе с цепями постоянного тока (DC) мощность, рассеиваемая подключенной нагрузкой, просто рассчитывается как произведение постоянного напряжения на постоянный ток, то есть V * I, выраженное в ваттах (Вт). Для фиксированной резистивной нагрузки ток пропорционален приложенному напряжению, поэтому электрическая мощность, рассеиваемая резистивной нагрузкой, будет линейной.Но в цепи переменного тока (AC) ситуация немного иная, поскольку реактивное сопротивление влияет на поведение цепи.

Для цепи переменного тока мощность, рассеиваемая в ваттах в любой момент времени, равна произведению вольт и ампер в тот же самый момент, это связано с тем, что переменное напряжение (и ток) синусоидальны, поэтому непрерывно изменяется по обеим величине. и направление во времени со скоростью, определяемой частотой источника .

В цепи постоянного тока средняя мощность равна просто V * I, но средняя мощность цепи переменного тока отличается от того же значения, поскольку многие нагрузки переменного тока имеют индуктивные элементы, такие как катушки, обмотки, трансформаторы и т. Д.где ток не совпадает по фазе с напряжением на несколько градусов, в результате чего фактическая рассеиваемая мощность в ваттах меньше произведения напряжения и тока. Это связано с тем, что в цепях, содержащих как сопротивление, так и реактивное сопротивление, также необходимо учитывать фазовый угол (Θ) между ними.

В руководстве по синусоидальным сигналам мы видели, что фазовый угол (∠Θ) — это угол в электрических градусах, на который ток отстает от напряжения. Для чисто резистивной нагрузки напряжение и ток «синфазны», поскольку нет реактивного сопротивления.

Однако для цепи переменного тока, содержащей катушку индуктивности, катушку или соленоид или какую-либо другую индуктивную нагрузку, ее индуктивное реактивное сопротивление (X L ) создает фазовый угол, при котором ток отстает от напряжения на 90 o . Следовательно, существует как сопротивление (R), так и индуктивное реактивное сопротивление (X L ), оба даны в Ом, с комбинированным эффектом, называемым Импеданс . Таким образом, импеданс, представленный заглавной буквой Z, представляет собой результирующее значение, выраженное в Омах, из-за комбинированного влияния сопротивления цепи и реактивного сопротивления.

Рассмотрим последовательную схему RL ниже.

Цепь серии RL

Поскольку это последовательная цепь, ток должен быть общим как для резистора, так и для катушки индуктивности, чтобы напряжение на резисторе падало, V R «синфазно» с последовательным током, в то время как падение напряжения на катушке индуктивности. , V L «опережает» ток на 90 o (ELI). В результате падение напряжения на резисторе накладывается на вектор тока, потому что оба вектора синфазны, в то время как напряжение, возникающее на катушке индуктивности, тянется в вертикальном направлении из-за напряжения, опережающего ток, на 90 o .

Таким образом, векторная диаграмма, нарисованная для каждого компонента, будет иметь вектор тока в качестве эталона с двумя векторами напряжения, нанесенными на график относительно их положения, как показано.

Векторные диаграммы R и L

Напряжение резистора V R отложено по горизонтальной или «действительной оси», а напряжение индуктора V L отложено по вертикальной или «мнимой оси». Чтобы найти результирующее напряжение V S , возникающее в последовательно соединенной цепи, мы должны объединить вместе два отдельных вектора, используя ток в качестве эталона.Результирующее векторное напряжение можно легко найти с помощью теоремы Пифагора, поскольку комбинация V R и V L образует прямоугольный треугольник, как показано ниже.

Векторная диаграмма для последовательной цепи RL

Векторная сумма V R и V L дает нам не только амплитуду V S из-за уравнения Пифагора: V2
S = V2
R + V2
L, но и результирующий фазовый угол ( ∠Θ) между V S и i, поэтому мы можем использовать любую из стандартных тригонометрических функций синуса, косинуса и тангенса, чтобы найти ее.

Пример коррекции коэффициента мощности №1

Последовательная цепь RL состоит из сопротивления 15 Ом и индуктора с индуктивным реактивным сопротивлением 26 Ом. Если по цепи течет ток 5 ампер, рассчитайте:

1) напряжение питания.
2) фазовый угол между напряжением питания и током цепи.
3) Нарисуйте получившуюся векторную диаграмму.

1). Напряжение питания В S

Мы можем дважды проверить этот ответ 150 В (среднеквадратичное значение), используя следующие импедансы цепи:

2).Фазовый угол Θ при использовании функций триганометрии составляет:

3). Результирующая векторная диаграмма, показывающая V S

Расчетное падение напряжения на резисторе (действительный компонент) составляло 75 вольт, в то время как напряжение, генерируемое на катушке индуктивности (воображаемый компонент), составляло 130 вольт. Очевидно, что сумма 75 вольт плюс 130 вольт дает 205 вольт, что намного больше, чем рассчитанные 150 вольт. Это связано с тем, что значение 150 В представляет собой векторную сумму.Зная отдельные падения напряжения и импедансы, мы можем преобразовать эти значения в значения, которые представляют потребляемую мощность, действительную или мнимую в цепи.

Питание в цепи серии RL

В цепи, содержащей реактивное сопротивление, ток i будет либо опережать, либо отставать от напряжения на некоторую величину в зависимости от того, является ли реактивное сопротивление емкостным или индуктивным. Мощность, потребляемая резистором в ваттах, называется «реальной мощностью», поэтому ей присваивается символ « P » (или Вт ).Ватты также можно рассчитать как I 2 R, где R — полное сопротивление цепи. Однако, чтобы рассчитать значение активной мощности в терминах действующего напряжения и среднеквадратичного значения тока (V rms * I rms ), мы также должны умножить эти значения на косинус фазового угла, cosΘ, что даст:

Активная мощность, P = V * I cos (Θ)

Поскольку, как мы видели выше, напряжение и ток «синфазны» для сопротивления, фазовый угол, следовательно, равен нулю (0), что дает нам cos (Θ) = 1.Таким образом, умножение V * I * 1 даст нам то же значение реальной мощности, что и при использовании I 2 R. Затем, используя наш пример катушки выше, мощность, рассеиваемая резистором 15 Ом, составляет:

P R = I 2 R = 5 2 x 15 = 375 Вт

, что означает:

P R = V R * I cos (Θ) = 75 x 5 x cos (Θ) = 375 Вт

Когда напряжение и ток «не совпадают по фазе» друг с другом из-за того, что цепь содержит реактивное сопротивление, произведение V * I называется «кажущейся мощностью» с учетом единиц вольт-ампер (ВА) вместо ватт. .Вольт-амперы обозначены символом « S ». Для чисто индуктивной цепи ток отстает от напряжения на 90 o , поэтому реактивная мощность для индуктивной нагрузки задается как: V * I cos (+90 o ), что становится: V * I * 0. Очевидно, что мощность, потребляемая индуктивностью, отсутствует, поэтому потери мощности отсутствуют, поэтому P L = 0 Вт. Однако, чтобы показать, что эта мощность без мощности присутствует в цепи переменного тока, она называется вольт-амперно-реактивной (ВАР) и обозначается символом « Q ».Таким образом, для реактивной вольт-амперной характеристики или просто «реактивной мощности» для индуктивной цепи используется обозначение Q L .

Аналогично, для чисто емкостной цепи ток опережает напряжение на 90 o , реактивная мощность для емкостной нагрузки определяется как: V * I cos (-90 o ), что снова становится: V * I * 0 . Очевидно, что тогда и, как и прежде, мощность, потребляемая емкостью, отсутствует, поэтому потери мощности отсутствуют, поскольку P C = 0 Вт. Таким образом, чтобы показать, что эта безватная мощность существует в емкостной цепи, она называется вольт-амперной реактивной емкостью и обозначается символом Q C .Обратите внимание, что реактивная мощность емкости определяется как отрицательная, в результате получается -Q C .

Итак, снова используя наш приведенный выше пример, реактивная мощность, входящая и выходящая из катушки индуктивности со скоростью, определяемой частотой, задается как:

Q L = I 2 X L = 5 2 x 26 = 650 ВАР

Поскольку существует разность фаз 90 o между формами волны напряжения и тока в чистом реактивном сопротивлении (индуктивном или емкостном), мы умножаем V * I на sin (), чтобы получить вертикальную составляющую, которая составляет 90 o out -офазный.Однако синус угла (sin 90 o ) дает результат как «1», поэтому мы можем найти реактивную мощность, просто умножив среднеквадратичные значения напряжения и тока, как показано.

Q L = I 2 X L = V * I * sin (Θ) = 130 * 5 * sin (90 o ) = 130 * 5 * 1 = 650 VAR

Затем мы можем видеть, что реактивная часть вольт-ампер или VAR имеет величину (такую ​​же, как и для реальной мощности), но не связанный с ней фазовый угол.То есть реактивной мощности всегда находится на вертикальной оси 90 o . Итак, если мы это знаем:

P R = I 2 R = 375 Вт

и

Q L = I 2 X L = 650 ВАР (инд.)

, мы можем построить треугольник мощности, чтобы показать взаимосвязь между P, Q и S, как показано.

Индуктивный треугольник мощности

Треугольник емкостной мощности

Мы снова можем использовать предыдущую теорему Пифагора и тригонометрические функции синуса, косинуса и тангенса, чтобы определить степенной треугольник.

Уравнения степенного треугольника

Пример коррекции коэффициента мощности №2

Катушка

A имеет сопротивление 10 Ом и индуктивность 46 мГн. Если он потребляет ток 5 ампер при подключении к источнику 100 В среднеквадратического значения, 60 Гц, рассчитайте:

1) напряжения на компонентах.
2) фазовый угол цепи.
3) различные мощности, потребляемые последовательной цепью RL.

Сначала найдите импедансы

1).Напряжения на резисторе, В R и индуктивности, В L

2). Фазовый угол схемы

3). Схема силовая

Мы можем подтвердить, что схема потребляет 500 ВА комплексной мощности от источника питания, как S = I 2 Z, поэтому 5 2 x 20 = 500 ВА и построение треугольника мощности также подтвердит это как правильное.

Однако эта комплексная или полная мощность , потребляемая последовательной цепью RL, велика, потому что фазовый угол (Θ), на который напряжение опережает ток (ELI), также велик, что приводит к низкому коэффициенту мощности, равному 0.5 (cos60 o ) отстает. Таким образом, нам нужно отменить часть этой индуктивной реактивной мощности, потребляемой (433 ВАр) катушкой, используемой для поддержания магнитного поля катушек, добавив к ней еще немного реактивного сопротивления, но противоположного типа к цепи.

Стоит ли беспокоиться о низком коэффициенте мощности катушек. Ну да, поскольку коэффициент мощности — это отношение реальной мощности катушки к ее полной мощности (ватты / вольт-амперы), он дает представление о том, насколько эффективно используется подаваемая электрическая мощность.Таким образом, низкий коэффициент мощности означает, что подаваемая электрическая мощность не используется полностью, как в приведенном выше примере катушки, при коэффициенте мощности 50% (Вт / ВА = 250/500) требуется 500 ВА для выработки всего 250 Вт реальной мощности.

Если катушка имеет положительное индуктивное сопротивление, мы должны добавить некоторое отрицательное емкостное реактивное сопротивление, чтобы нейтрализовать его и улучшить общее значение коэффициента мощности катушек. Добавление конденсаторов для уменьшения фазового угла цепи и потребляемой реактивной мощности упоминается как коррекция коэффициента мощности , что позволяет нам снизить коэффициент мощности схемы до примерно 1 единицы.

Коррекция коэффициента мощности

Коррекция коэффициента мощности улучшает фазовый угол между напряжением питания и током, в то время как реальная потребляемая мощность в ваттах остается неизменной, потому что, как мы видели, чистое реактивное сопротивление не потребляет никакой реальной мощности. Добавление импеданса в виде емкостного реактивного сопротивления параллельно указанной выше катушке уменьшит и, таким образом, увеличит коэффициент мощности, что, в свою очередь, снизит среднеквадратичный ток цепи, потребляемый от источника питания.

Коэффициент мощности цепи переменного тока может варьироваться от 0 до 1 в зависимости от силы индуктивной нагрузки, но в действительности он никогда не может быть меньше примерно 0.2 для самых тяжелых индуктивных нагрузок. Как мы видели выше, коэффициент мощности менее 1 означает, что существует потребляемая реактивная мощность, которая увеличивается по мере приближения к 0 (полностью индуктивному). Очевидно, что коэффициент мощности, равный точно «1», означает, что схема потребляет нулевую реактивную мощность (полностью резистивную), в результате чего угол коэффициента мощности составляет 0 o . Это называется «единичным коэффициентом мощности».

Добавление конденсатора параллельно катушке не только уменьшит эту нежелательную реактивную мощность, но также уменьшит общую величину тока, потребляемого от источника питания.Теоретически конденсаторы могут обеспечивать 100% компенсированной реактивной мощности, необходимой в цепи, но на практике обычно достаточно коррекции коэффициента мощности от 95% до 98% (от 0,95 до 0,98). Итак, используя нашу катушку из примера №2 выше, какое значение конденсатора требуется для увеличения коэффициента мощности с 0,5 до 0,95.

Коэффициент мощности 0,95 равен фазовому углу: cos (0,95) = 18,2 o , таким образом, требуемая величина VAR составляет:

Следовательно, для фазового угла 18.2 o нам нужно значение реактивной мощности 82,2 ВАр. Если исходное нескорректированное значение VAR было 433VAR, а новое рассчитанное значение — 82,2VAR, нам нужно уменьшение на 433–82,2 = 350,8 VAR (емкостное). Следовательно:

Конденсатор, необходимый для снижения реактивной мощности до 82,2 ВАр, должен иметь емкостное реактивное сопротивление 28,5 Ом при номинальной частоте питания. Следовательно, емкость конденсатора рассчитывается как:

Итак, чтобы улучшить коэффициент мощности катушки в примере №2 с 0.От 5 до 0,95 требуется подключенный параллельно конденсатор емкостью 93 мкФ. Используя приведенные выше значения, мы можем теперь рассчитать количество реальной мощности, подаваемой источником после применения коррекции коэффициента мощности.

Новое значение вольт-ампер

Мы также можем построить треугольник мощности, чтобы показать значения VA (S) и VAR (Q) до и после, как показано.

Треугольник силы

Если полная мощность цепей была снижена с 500 ВА до 263 ВА, мы можем рассчитать действующее значение подаваемого тока как:

S = V * I, следовательно: I = S / V = ​​263/100 = 2.63 Ампер

Таким образом, простое подключение конденсатора к катушке не только улучшает ее общий коэффициент мощности с 0,5 до 0,95, но и снижает ток питания с 5 до 2,63 ампер, то есть примерно на 47%. Итоговая схема будет выглядеть так.

Цепь окончательной коррекции коэффициента мощности

При желании вы можете увеличить емкость конденсатора с расчетного значения 93 мкФ для нашего простого примера до максимального значения 114.8 мкФ, улучшая коэффициент мощности с требуемых 0,95 до 1,0 (единица). На самом деле для этого примера будет достаточно одного стандартного неполяризованного конденсатора емкостью 100 мкФ.

В этом руководстве мы видели, что запаздывающий коэффициент мощности из-за индуктивной нагрузки увеличивает потери мощности в цепи переменного тока. Добавляя подходящую емкостную реактивную составляющую в виде конденсатора параллельно индуктивной нагрузке, мы можем уменьшить разность фаз между напряжением и током.

Это приводит к уменьшению коэффициента мощности схемы, то есть отношения активной мощности к полной мощности, а также к повышению качества мощности схемы и уменьшению количества требуемого тока источника.Этот метод называется «Коррекция коэффициента мощности».

[PDF] Скачать TECHN. ПРИМЕНЕНИЕ. ПРИМЕЧАНИЯ КОНДЕНСАТОРЫ МОТОРА

Скачать Скачать TECHN. ПРИМЕНЕНИЕ. ПРИМЕЧАНИЯ МОТОКОНДЕНСАТОРЫ …

МЕЖДУНАРОДНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ, SA

ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

TS 02-000I Выпуск 0

ДВИГАТЕЛЬНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ

Эти технические примечания по применению пытаются облегчить нашим клиентам и / или представителям конкретный ответ на проблемы и сомнения, которые могут возникнуть при использовании моторные конденсаторы.

ИНДЕКС

TS 02-010I

Кодификация конденсаторов двигателя в соответствии с DIN / VDE

TS 02-011I

Выбор емкости конденсаторов двигателя

TS 02-012I

Использование трехфазных двигателей в однофазных сети

TS02000I.WPD

1/1

МЕЖДУНАРОДНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ, S, A, ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПРИМЕЧАНИЕ

TS 02-010I Выпуск 0

Кодификация конденсаторов согласно DIN 40040 / VDE 560-8 Конденсаторы двигателей кодируются означает пять цифр.Первые три цифры представляют собой климатический диапазон конденсатора и определяют условия окружающей среды, в которых он может работать. Последние две цифры указывают на надежность конденсатора.

HPF NT

Пример: ЦИФРЫ:

1-я

2-я 3-я 4-я 5-я

КЛИМАТИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН 1-я цифра Нижний предел температуры

НАДЕЖНОСТЬ

2-я цифра

3-я цифра

4-я

-я цифра

4-я

предельная температура1)

Допустимые пределы относительной влажности (%) 2)

Число отказов для 109 компонентов час5)

Ожидаемый срок службы5)

Letter

Letter

часов

M

1000

30000

N

3000

T

10000

Letter

EC

Letter

EC

G

-40

S

70 9000 250006

75

Дж

-10

P

85

P

10000

U

3000900 06

K

0

M

100

Q

30000

V

1000

Letter

F

Среднее3)

# 75

Макс.4)

# 95

1)

Температура, измеренная на поверхности конденсатора

2)

В конденсаторах двигателя обычно используется только диапазон F

3)

Среднегодовое значение

4 )

Максимальное значение для периода не более 30 дней в году

5)

Пары MS, NT, PU и QV дают частоту отказов (в конце ожидаемого срока службы) ниже 3% Пример: NT , 3000 · 10-9 · ч-1 · 10000 h = 0,03 (3%)

В примере HPF NT значение букв будет следующим: HPFNT

TS02010I.WPD

Нижний предел температуры Верхний предел температуры Пределы относительной влажности Частота отказов (в конце ожидаемого срока службы) Ожидаемый срок службы

— 25 EC 85 EC # 75% Среднее; # 95% Макс. # 3% 10000 ч

1/1

INTERNATIONAL CAPACITORS, SA ПРИМЕЧАНИЕ. ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

TS 02-011I Выпуск 0

Выбор емкости конденсаторов двигателя

Выбор постоянного конденсатора для однофазного двигателя подразумевает рассмотрение технико-экономических аспектов.Поскольку обмотка однофазного двигателя может выполняться самыми разными способами (разделение пространства обмотки между основной обмоткой и вспомогательной обмоткой, выбор количества витков обмотки и секций обмотки и т. Д.), Это Невозможно дать универсальных правил определения емкости и рабочего напряжения конденсатора для определенной мощности двигателя. В таком случае всегда необходимо применять критерии, установленные производителем двигателя. Однако ниже представлена ​​процедура расчета с единственной целью — быть полезной для первой оценки и дать приблизительное представление о значениях постоянного конденсатора: считается, что в целом для каждого CV мощности конденсатор двигателя требует примерно реактивная мощность 1 квар.Мощность конденсатора может быть определена по следующей формуле:

Где:

QC =

1,35 P (квар)

[1]

QC = P =

Мощность конденсатора в квар Мощность двигателя в кВт

Поскольку реактивная мощность конденсатора определяется по формуле:

Где:

QC =

UC2 · 2 · π · f · C · 10-9 (квар)

UC = f = C =

Конденсатор напряжение в В Номинальная частота в Гц Емкость конденсатора в мкФ

Емкость конденсатора будет тогда определена как: QC C = S))))))))))))))) Q UC2 · 2 · π · F · 10-9

TS02011I.WPD

(мкФ)

[2]

1/2

INTERNATIONAL CAPACITORS, SA TS 02-011I Issue 0

Напряжение между выводами конденсатора можно рассчитать по току вспомогательной обмотки двигателя: IA · 106

UC = S)))))))) QQ 2 · π · f · C Где: IA =

(В)

[3]

Ток вспомогательной обмотки в А

Пример : Двигатель мощностью P = 0,05 кВт, при токе во вспомогательной обмотке IA = 0,17 A В первую очередь рассчитывается необходимая мощность [1]: QC =

1.35 · 0,05 =

0,0675 квар

сразу после предложены уравнения [2] и [3] 0,0675 C = S))))))))))))))) QQ UC2 · 2 · π · 50 · 10-9

(мкФ)

0,17 · 106 UC = S))))))))))) Q 2 · π · 50 · C

(В)

Путем разрешения системы , получаем следующий результат:

C = 1,4 мкФ

TS02011I.WPD

UC = 397 V

2/2

МЕЖДУНАРОДНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ, SA ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

TS 02-012I Выпуск 0

трехфазных двигателей в однофазных сетях Трехфазный двигатель может использоваться в однофазной сети с помощью постоянного конденсатора.Даже невозможно получить такие же оригинальные условия работы, эта система позволяет расширить область применения некоторых видов инструментов и механизмов. Схема подключения показана на рисунке

Примечание:

Изменение клеммы подключения * конденсатора позволяет инвертировать направление вращения двигателя.

Выбор конденсатора Приблизительные значения емкости требуемого конденсатора указаны в следующей таблице. Из-за прохождения тока конденсатора через обмотку двигателя его рабочее напряжение выше, чем напряжение сети Напряжение сети (В)

Конденсатор C

Напряжение конденсатора UC

220 В

— 70 мкФ / кВт

— 250 В

110 В

— 240 мкФ / кВт

— 125 В

380 В

— 22 мкФ / кВт

— 430 В

Мощность двигателя Ожидаемые значения К трехфазному двигателю, подключенному к однофазной сети, относятся следующие: Пусковой момент: Максимальное напряжение:

ПРИМЕЧАНИЕ:

TS02012I.WPD

от 25 до 30% от номинальной мощности от 70 до 80% от номинальной мощности

Если пусковой момент недостаточен, его можно улучшить, добавив пусковой конденсатор двигателя со значением емкости примерно в два раза больше, чем указано. Размер этого конденсатора необходимо подобрать после проведения испытаний в реальных условиях эксплуатации.

1/1

Квар Расчет 3 фазы

Оставьте свои комментарии?

Калькулятор коэффициента мощности RapidTables.com

Just Now Q c ( кВАр ) = Q ( кВАр ) — Q с поправкой ( кВАр ) C (F) = 1000 × Q c ( кВАр ) / (2πf (Гц) × V ( V) 2) Трехфазная схема расчет . Для трехфазного со сбалансированной нагрузкой: Расчет с межфазным напряжением. Расчет коэффициента мощности : PF = cos φ = 1000 × P (кВт) / (√ 3 × V LL (В) × I (A)) Полная мощность Расчет : S (кВА) = √ 3 × V LL

Веб-сайт: Rapidtables.com