Конденсаторный двигатель
В ГОСТ 27471-87 [1] дано следующее определение:
Конденсаторный двигатель — двигатель с расщепленной фазой, у которого в цепь вспомогательной обмотки постоянно включен конденсатор.
Конденсаторный двигатель, хотя и питается от однофазной сети, по существу является двухфазным.
Ёмкостной сдвиг фаз с рабочим конденсатором
Ёмкостной сдвиг фаз с пусковым и рабочим конденсатором
Конструктивно конденсаторный асинхронный двигатель представляет из себя двухфазный двигатель. На статоре располагают две обмотки фаз, оси которых смещены относительно друг друга на 90 электрических градусов. Обе обмотки занимают равное число пазов. Питание электродвигателя осуществляется от однофазной сети переменного тока, при этом одна обмотка подключается непосредственно к сети, а другая через конденсатор. Таким образом, в отличии от однофазного двигателя, который после пуска работает с пульсирующим магнитным потоком, конденсаторный электродвигатель работает с вращающимся магнитным потоком.
Емкость рабочего конденсатора, требуемая для получения кругового вращающегося поля, определяется по формуле [2]
,
- где Сраб – емкость рабочего конденсатора, Ф,
- IA — ток обмотки A, А,
- IB — ток обмотки B, А,
- — угол фазового сдвига между током IA и напряжением питания U при круговом вращающемся поле, градусов,
- U — напряжение питания сети, В,
- f — частота сети, Гц,
- k — коэффициент, определяемый отношением эффективных чисел витков в обмотках фаз статора B и A.
,
- где – число последовательно соединенных витков в обмотки фазы А и B статора,
- kобА и kобВ — обмоточный коэффициент обмоток фаз статора А и B
Для повышения пускового момента параллельно рабочему конденсатору Ср включают пусковой конденсатор C п. Для создания пускового момента, равного номинальному, требуется пусковой конденсатор Cп в 2 — 2,5 раза больше рабочего Cр.
Основные параметры электродвигателя
Общие параметры для всех электродвигателей
- Момент электродвигателя
- Мощность электродвигателя
- Коэффициент полезного действия
- Номинальная частота вращения
- Момент инерции ротора
- Номинальное напряжение
- Электрическая постоянная времени
- ГОСТ 27471-87 Машины электрические вращающиеся. Термины и определения.
- Н.И.Волков, В.П.Миловзоров. Электромашинные устройства автоматики: Учеб. для вузов по спец. «Автоматика и телемеханика».- 2-е изд.- М.:Высш.шк., 1986.
Библиографический список
Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором
1. Применение асинхронных двигателей в стиральных машинах
Асинхронные двигатели нашли широкое применение как в промышленности,так и в быту. В целом следует отметить два самых распространённых вида асинхронных двигателей — это конденсаторные (иногда их называют двухфазные) и трёхфазные.
Конденсаторные двигатели, которые мы будем рассматривать, часто применялись в стиральных машинах 80х-90х гг. выпуска. В таких машинках количество оборотов барабана при отжиме достигало всего лишь лишь 400-600 оборотов в минуту, реже 800 или 1000, где уже применялась электронная схема управления. В 2000-x годах, было выпущено крайне мало стиральных машин с такими двигателями. С развитием электронных технологий, конденсаторные асинхронные двигатели канули в прошлое, поскольку на смену им пришли более компактные и динамичные универсальные коллекторные двигатели, а также трёхфазные двигатели с частотным регулированием скорости. Для осуществления привода барабана стиральных машин, производителям пришлось по ряду причин отказаться от применения конденсаторных асинхронных двигателей. Но это не означает, что асинхронные двигатели и вовсе исключили из конструкции стиральных машин.
2. Устройство асинхронного двигателя
1. Крышки двигателя 2. Подшипники 3. Ротор 4. Статор 5. Крыльчатка охлаждения Рис.2 Устройство асинхронного двигателя |
Асинхронный двигатель имеет в своём составе две основные детали: Статор (от латинского-стою) — неподвижная часть двигателя, взаимодействующая с подвижной частью-ротором. Активными частями статора являются обмотки и магнитопровод (сердечник). Обмотка статора в общем случае представляет собой многофазную обмотку, проводники которой равномерно уложены по окружности в пазы сердечника. ![]() |
Ротор — подвижная часть двигателя (Рис.3) В асинхронных двигателях это короткозамкнутая обмотка, которую часто называют «беличьей клеткой» из-за схожести конструкции. Алюминиевые или медные стержни статора замкнуты накоротко с торцов кольцами и как правило заливаются сплавом алюминия.Сердечник (вал ротора) имеет зубчатую структуру, который жестко скреплён с «беличьей клеткой». Вал ротора вращается на двух подшипниках, опорами которого являются крышки двигателя. Для лучшего охлаждения обмоток статора, на роторе устанавливаются крыльчатки с лопастями. ![]() |
1. Сердечник из штампованных листов стали или залитый сплавом алюминия 2. Стальной вал с зубцами 3. Короткозамкнутая обмотка в виде «беличьей клетки»
|
3. Принцип работы конденсаторного асинхронного двигателя
Для привода барабана в стиральных машинах всегда применялись двухскоростные конденсаторные асинхронные двигатели.
Конденсаторный двигатель — разновидность асинхронного двигателя, в обмотки которого включен конденсатор для создания сдвига фазы тока. Подключается в однофазную сеть посредством специальных схем. Работоспособная схема подключения такого двигателя содержит конденсатор (пусковой конденсатор), от чего и произошло название.
Давайте рассмотрим простейшую схему подключения конденсаторного двигателя на примере Рис.4
Одна из обмоток (её чаще называют рабочей) подключают напрямую к сети, а пусковую обмотку последовательно через конденсатор. ![]() ![]() |
А — рабочая обмотка Простая схема подключения асинхронного двигателя через конденсатор |
А теперь представьте, если бы в пусковой обмотке не было конденсатора. Тогда магнитное поле создаваемое статором, создавало бы такое же магнитное поле в роторе. При такой схеме подключения, двигатель можно представить лишь в качестве трансформатора и совпадающие по фазе токи не смогли бы создать вращающее круговое магнитное поле, а пусковой момент был бы настолько мал, что ротор оставался бы почти неподвижным.
4. Неисправности и диагностика. Пуск асинхронного двигателя стиральной машины
Характерный признак неисправности при работе конденсаторных асинхронных двигателей проявляется как правило в ослаблении вращающего момента, вследствие чего ротор двигателя, особенно под нагрузкой, не в силах совершить полный оборот. Из-за этого в стиральной машине, барабан с бельём совершает неполные покачивающие движения напоминающие колебание маятника. В подобных двигателях стиральных машин можно выделить несколько причин такой неисправности.
Самая распространённая причина — это потеря ёмкости пускового конденсатора, из-за чего сдвиг фаз токов пусковой и рабочей обмотки становится незначительным и не создаётся мощного вращающего момента ротора двигателя. Хотя при этом в режиме холостого хода (без нагрузки) двигатель может запускаться нормально. Подобная проблема не относится непосредственно к неисправности самого двигателя. В этом случае требуется только замена пускового конденсатора.

Иногда при неисправности в двигателе одна или несколько обмоток могут быть в полном обрыве.
В остальных случаях проблем работы двигателей, можно выделить неисправности связанные с коммутирующими устройствами и модулями управления, но это мы не будем рассматривать в данном материале.
Для того, чтобы отличить неисправность непосредственно двигателя от неисправности коммутирующих его устройств, необходимо произвести измерения электрического сопротивления обмоток, в частности электрического пробоя обмоток на корпус статора, подключить двигатель напрямую измерив потребляемый рабочий ток. Данные о потребляемом токе указаны на шильдике двигателя, а электрические сопротивления и схема соединения обмоток указываются в сервисной инструкции для мастеров.
Ниже, на Рис.5 и Рис. 6 приведена схема проверки двухскоростного асинхронного электродвигателя стиральной машины. Мы взяли самую сложную встречающуюся схему колодки двигателя с применением тахогенератора и термозащиты. Тахогенератор (Т) и термозащита (ТН) при проверке двигателя напрямую не подключаются к схеме. Для того,чтобы измерить ток в обмотках амперметр (A) подключается последовательно в разрыв цепи, но можно использовать и токовые клещи. Завышенный рабочий ток может свидетельствовать о межвитковом замыкании обмоток статора. Пусковой конденсатор (С), может быть общим для пусковых обмоток отжима и стирки. Но иногда используются и схемы с двумя пусковыми конденсаторами. Изменение направления вращения двигателя для режима стирки происходит путём изменения подключения полюсов обмоток. В режиме отжима двигатель вращается всегда в одну сторону.
Рис.5 Схема подключения для |
Рис. |
5. Режимы работы и коммутация обмоток асинхронного двигателя в стиральных машинах
Как мы и говорили, в стиральных машинах всегда применяются две скорости вращения двигателя. В режиме стирки, двигатель вращается медленно, а в режиме отжима (центрифугирования) с большой скоростью. Коммутация обмоток асинхронного двигателя в стиральных машинах традиционно осуществляется при помощи электромеханического командного аппарата. В режиме стирки, двигатель вращается через определённую паузу с поочерёдным изменение направлением вращения. Это делается для того, что бы белье в барабане не перекручивалось. В режиме отжима двигатель вращается в постоянном направлении.
Как видно на представленных ниже фрагментах схемы ,контакты командоаппарата имеют несколько положений. Вывод двигателя номер 5 является общим для обеих обмоток и включается напрямую с общей шиной питания, а другие выводы двигателя запитаны через соответствующие контакты командоаппарата, тем самым создавая электрическую цепь. В этой схеме применяется один пусковой конденсатор, но в некоторых бывает и два конденсатора. Иногда, коммутация обмоток и управление двигателем (например в стиральных машинах Ardo TL80) осуществляется посредством электронного модуля с расположенными на нём симистором управления двигателем и контрольной цепью тахогенератора.
|
|
|
|
6. Преимущества и недостатки однофазных асинхронных двигателей
К преимуществам можно отнести: простоту конструкции, относительно высокий ресурс двигателя, низкий уровень шума по сравнению с коллекторными двигателями (речь о которых идёт в другой главе), практически не требует профилактического обслуживания, максимум требуется смазывание, либо замена подшипников.
К недостаткам можно отнести: большие габариты и массу двигателя, большой пусковой ток, применение нескольких обмоток для каждого режима работы двигателя, низкий КПД (коэффициент полезного действия), при неизменном габарите невозможно увеличить мощность двигателя, этим и объясняется его применение в стиральных машинах с низким числом оборотов барабана при отжиме, плохая управляемость электронными схемами.
7. Частые вопросы
- Для чего нужен конденсатор в цепи пусковой обмотки электродвигателя?
Конденсатор в асинхронных двигателях используется для сдвига фаз токов пусковой и рабочей обмотки, в результате чего возникает вращающееся магнитное поле. Сдвиг фаз обязательное условие для работы конденсаторных асинхронных однофазных двигателей.
- Какая ёмкость пускового конденсатора применяется для пуска асинхронных двигателей стиральных машин?
Для каждого типа двигателей индивидуально подбирается значение ёмкости конденсатора. Самые распространённые номиналы ёмкостей (ёмкость конденсатора измеряется в микрофарадах): 8,5 мкф, 11,5 мкф, 12,5 мкф, 14 мкф,16 мкф, 18 мкф, 20 мкф, 22 мкф и 25 мкф. Но самые распространённые 14 мкф и 16 мкф.
- Почему рабочее напряжение пускового (фазосдвигающего) конденсатора должно быть не менее 400 вольт?
Фазосдвигающий конденсатор устанавливается в цепи обмоток статора, которые обладают большой индуктивностью. При работе электродвигателя, особенно при его пуске и остановке, на обмотках высвобождается большая электродвижущая сила самоиндукции (ЭДС самоиндукции), в виде всплесков повышенного напряжения 300-600 вольт, приложенная именно к конденсатору. Если установить конденсатор с меньшим допустимым рабочим напряжением, то он выйдет из строя.
- Что произойдёт, если вместо конденсатора номинальной ёмкости предназначенного для оптимальной работы двигателя установить конденсатор большей или меньшей ёмкости?
Если величина ёмкости фазосдвигающего конденсатора выбрана больше, чем требуется при данных конкретных условиях работы электродвигателя, то двигатель будет быстро перегреваться. Если величина ёмкости выбрана меньше требуемой, то вращающий пусковой момент ослабнет, что может вызвать затруднённое вращение барабана с бельём в стиральной машине.
В электрической цепи с ёмкостным сопротивлением (конденсатором) ток опережает напряжение на угол «фи»=90°. Ток опережающий напряжение по фазе на 90°, называется реактивным или безваттным током, так как он не вызывает в цепи потребления мощности.
С включением последовательно пусковой обмотки и конденсатора, нарушается чисто ёмкостный (реактивный) характер цепи, в результате чего уменьшается угол сдвига фаз. Поэтому для каждого асинхронного однофазного двигателя ёмкость конденсатора пусковой обмотки подбирается таким образом,чтобы угол сдвига фаз тока относительно рабочей был близок к 90°.
Как подключить конденсатор к двигателю переменного тока
12 августа 2022 г.
За прошедшие годы электродвигатели сильно изменились. В наши дни на рынке можно найти сотни дизайнов, но это не значит, что один двигатель справится со своей задачей. Многие приложения требуют добавления в схему периферии управления или аксессуаров, чтобы система электродвигателя могла справиться с приложением.
В список принадлежностей, необходимых для безопасной и эффективной работы электродвигателя, входят пусковые и рабочие конденсаторы. Мы рассмотрим, как подключить конденсатор к двигателю переменного тока, объяснив, что такое пусковые и рабочие конденсаторы и как их заменить ниже.
Что такое конденсатор?Конденсатор — это электрическое устройство, добавляемое в электрическую цепь для устранения проблем с питанием. Конденсаторы удерживают электрический заряд, который может быть использован устройством, питаемым от цепи, по мере необходимости.
В этой статье мы рассмотрим два основных типа конденсаторов, используемых в электродвигателях.
Пусковой конденсатор удерживает заряд, который помогает двигателю при запуске, создавая дополнительный крутящий момент, чтобы двигатель мог поворачивать нагрузку от стоять на месте. Пусковые конденсаторы подключаются к цепи вспомогательной обмотки двигателя и отключаются от цепи основной обмотки центробежным выключателем после достижения двигателем заданной скорости (обычно 75% от номинальной скорости).
Для получения дополнительной информации обратитесь к электрической схеме далее в этой статье.
Рабочий конденсатор подключен к основной цепи катушки и никогда не отключается от цепи. Рабочий конденсатор удерживает заряд, чтобы помочь уменьшить проблемы с питанием во время работы двигателя. Они помогают сгладить поток мощности и повысить производительность и эффективность двигателя.
Для каких типов двигателей нужны конденсаторы?Пусковые и рабочие конденсаторы электродвигателей используются с однофазными асинхронными двигателями переменного тока. Чаще всего вы найдете эти двигатели в бытовой технике:
- вакуумных очистителей
- Посудородные машины
- Стиральные машины и сушилки
- Системы кондиционирования воздуха
- Насосы для гидромассажной ванны
- Powered Gates
- Compressors

Рисунок 1 взят с https://www.tedss.com/LearnMore/Motor-Start-Run-Capacitors
При запуске пусковой конденсатор посылает заряд через вспомогательную обмотку; этот заряд не совпадает по фазе с основной обмоткой, создавая вращающееся магнитное поле для крутящего момента ротора. Пусковой конденсатор обеспечивает достаточный крутящий момент, чтобы запустить двигатель под нагрузкой и быстро разогнать его до нужной скорости. Как только двигатель достигает заданной скорости, центробежный переключатель отключает вспомогательную обмотку от основной обмотки. Двигатель продолжает получать питание от цепи основной обмотки.
Замена пусковых и рабочих конденсаторов Прежде чем мы начнем, мы хотели бы отметить, что все электрические работы должны выполняться сертифицированным электриком. Наем сертифицированного электрика может помочь спасти вас и ваш бизнес от повреждений вашего оборудования или, что еще хуже, физического вреда человеку. eMotors Direct не несет ответственности за любой ущерб или травмы, которые могут возникнуть в результате этих указаний.
Вот пошаговая инструкция по замене конденсаторов. Это объяснение будет работать как для пусковых, так и для рабочих конденсаторов.
- Сначала отключите питание системы.
- Найдите и разрядите конденсатор.
- Вы можете разрядить конденсатор, поместив изолированную отвертку на клеммы.
- Теперь вам нужно убедиться, что номиналы новых конденсаторов соответствуют заменяемым.
- Пометьте провода или, еще лучше, сделайте снимок, чтобы убедиться, что вы правильно подключили новый конденсатор.
- Установите новый конденсатор так же, как и старый конденсатор.
- Наконец, возобновите подачу питания на систему и проверьте двигатель.
Многие системы электродвигателей требуют периферийных аксессуаров для обеспечения безопасной и эффективной работы. В случае однофазных асинхронных двигателей переменного тока этим аксессуаром является конденсатор. Пусковые и рабочие конденсаторы удерживают электрический заряд, чтобы обеспечить дополнительный крутящий момент при запуске и сгладить ток во время работы, чтобы двигатель работал эффективно и без повреждений.
Есть вопросы? Свяжитесь с нашими экспертами.
Свяжитесь с нашей командой экспертов по электронной почте или телефону.
1-800-890-7593
[email protected]
Tags:
- #controls
- #efficiency
- #electricity
- #voltage
- #capacitor
Share:
Questions? Свяжитесь с нами
Статьи по теме
Все, что вы хотели знать о конденсаторах
Что такое конденсатор, зачем он нужен в системе и как его проверить?
Прежде всего, конденсаторы устанавливаются только на однофазных двигателях и компрессорах В трехфазных двигателях и компрессорах конденсаторы не используются. Конденсатор — это устройство, способное накапливать и отдавать электрический заряд . Есть 2 типа конденсаторов , конденсатор RUN и конденсатор START . Они используются на PSC (постоянный разделительный конденсатор), и CSR / CSCR 9.0010 (Конденсатор запуска конденсатора) двигателей и компрессоров. Для двигателей CSR/CSCR требуется потенциальное реле или пусковое реле, которое отключит пусковой конденсатор , как только двигатель «наберет скорость». Размер конденсаторов всегда должен выбираться в соответствии с рекомендуемой емкостью конденсатора производителя двигателя/компрессора.
Конденсатор RUN включен последовательно с пусковой обмоткой двигателя и все время остается в цепи. Они предназначены для отвода тепла, связанного с продолжительной работой двигателя. Вся цель 9Конденсатор 0009 RUN
предназначен для приведения пусковой обмотки в соответствие по фазе с рабочей обмоткой.
Конденсатор START всегда используется с пусковым реле или реле напряжения. Поскольку реле предназначено ТОЛЬКО для того, чтобы оставаться в цепи ТОЛЬКО во время запуска двигателя, реле необходимо для «выпадения» конденсатора из цепи. В отличие от конденсатора RUN, он НЕ предназначен для рассеивания тепла, связанного с пребыванием в цепи в течение длительного времени. Цель 9Конденсатор 0009 START предназначен для увеличения фазового угла между пусковой и рабочей обмотками для создания БОЛЬШЕГО ПУСКОВОГО МОМЕНТА. Поскольку это изменяет фазовый угол, пусковое реле устанавливается таким образом, чтобы отключать его, когда двигатель «набирает скорость». Он также включен последовательно с пусковой обмоткой .
Пусковые реле напряжения или «напряжения» используются с однофазными двигателями с конденсаторным пуском/работой от конденсатора, которым требуется относительно высокий пусковой момент. Их основная функция заключается в помощи при запуске двигателя.
Эти пусковые реле состоят из высокоомной катушки и набора нормально замкнутых контактов. Катушка подключается между клеммами 2 и 5, а контакты между клеммами 1 и 2.
Работа потенциального пускового реле основана на увеличении противоэлектродвижущей силы (противо-ЭДС) или компенсирующем напряжении, которое генерируется через пусковую обмотку по мере увеличения скорости двигателя.
Большая масса металла ротора двигателя, вращающегося на высоких скоростях, создает эффект генерации напряжения. Эта генерируемая противо-ЭДС противодействует линейному напряжению и может быть измерена на пусковой обмотке. Обратная ЭДС обычно имеет более высокое напряжение, чем линейное напряжение, и может находиться в диапазоне 400 В. Все двигатели имеют разную величину противо-ЭДС.
Напряжение противо-ЭДС, генерируемое на пусковой обмотке, вызывает протекание небольшого тока в пусковой обмотке и в катушке потенциального реле, поскольку они находятся в одной цепи. Когда противо-ЭДС достигает достаточно высокого значения, называемого напряжением срабатывания, контакты между клеммами 1 и 2 размыкаются. Это выведет пусковой конденсатор из цепи. Напряжение срабатывания обычно возникает, когда двигатель достигает примерно 3/4 скорости.
Когда питание подается через циклическое управление, питание подается как на рабочую, так и на пусковую обмотки. Пусковой и рабочий конденсаторы обеспечивают фазовый сдвиг для пускового момента из-за добавления их емкости при параллельном подключении. Фактически оба конденсатора включены последовательно с пусковой обмоткой.
Комбинация пускового конденсатора и реле широко известна как комплект для жесткого пуска и обычно используется, когда в системе установлен TXV или когда в системе низкое напряжение (208 В переменного тока).
Конденсаторы имеют номинал микрофарад , а также номинальное напряжение на корпусе. Микрофарады обычно обозначаются на конденсаторе греческим символом «μ», для «микро» и F для фарад. Номинальное напряжение на конденсаторе не представляет линейное напряжение, подаваемое на оборудование; это номинальное напряжение максимальное количество противоэлектродвижущая сила (ЭДС), которую конденсатор может приложить к нему во время нормальной работы без возникновения повреждений. Вы всегда можете увеличить номинальное напряжение конденсатора, но НИКОГДА не следует снижать его, так как это может привести к повреждению конденсатора.
ПОИСК И УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ: (подробное описание использования измерительных приборов для проверки конденсаторов см. во вложении в конце этого поста) Когда рабочий конденсатор проверяется с помощью мкФ-метра, конденсатор должен проверяться в пределах мкФ % , указанных на конденсаторе . Старт Конденсаторы должны быть на 20 % или больше номинала конденсатора в мкФ. Если проверка показывает, что пускового конденсатора меньше мкФ, чем номинальное значение, конденсатор следует заменить.
Конденсатор также следует проверить с помощью омметра от каждой клеммы до корпуса конденсатора, чтобы убедиться, что конденсатор не заземлен.
Если проблема связана с номинальным напряжением, ее можно измерить, аккуратно поместив щуп вольтметра на клемму, идущую от пусковой обмотки компрессора к конденсатору, а другой щуп на «землю». Это даст вам напряжение обратной ЭДС, которое генерирует двигатель. Если обратная ЭДС больше, чем номинальное напряжение на конденсаторе, конденсатор следует заменить на конденсатор с более высоким номинальным напряжением, превышающим измеренное напряжение обратной ЭДС. ПРИМЕЧАНИЕ: Будьте осторожны при выполнении этого измерения, так как напряжение обратной ЭДС может превышать 400 В переменного тока.
Указание по технике безопасности: вы должны знать, что конденсатор может иметь «аккумулированную энергию», даже если электрическое отключение заблокировано, а сетевое напряжение отключено от системы. Резистор следует использовать для «слива» накопленной энергии из конденсатора. Рекомендуемый резистор — резистор 20 000 Ом мощностью 2 Вт. Вы не должны использовать отвертку для прокачки или короткого замыкания конденсатора, так как это может привести к повреждению конденсатора или самого двигателя.
Имейте в виду, что если у вас нет должным образом работающего двигателя вентилятора, двигателя вентилятора конденсатора или даже компрессора, всегда следует проверять конденсатор, чтобы убедиться, что он обеспечивает правильную фазировку и пусковой момент для рассматриваемого двигателя. Конденсатор емкостью из мкФ % может привести к тому, что двигатель будет потреблять более высокую силу тока и в конечном итоге выйдет из строя при перегрузке. Это может привести к замерзанию змеевиков, отключениям по высокому давлению и даже к выходу из строя компрессора.
Это может быть «небольшой компонент», но он выполняет «большую» работу по поддержанию правильной работы однофазных двигателей.