Как подобрать конденсатор по напряжению

Какой конденсатор выбрать по напряжению

Корректный подбор конденсатора обеспечивает работоспособность электрической схемы в точном соответствии с техническим заданием. Для некоторых конструкций, кроме емкости, необходимо обеспечить определенные размеры, устойчивость к неблагоприятным внешним воздействиям. Найти подходящие изделия в ассортименте специализированных магазинов поможет данная публикация.

Подобрав конденсатор, можно установить диапазон рабочих частот динамика

Подразделения конденсаторов по возможности изменения емкости

По данному параметру детали этой категории делят на:

• постоянные;
• переменные;
• подстроечные.

Специфические названия определяют главные конструктивные особенности, целевое назначение. Типовой постоянный конденсатор создают из проводящих обкладок, свернутых в рулон для уменьшения габаритов. Между ними устанавливают диэлектрик. Сборку помещают в металлический корпус или заливают полимером для обеспечения необходимых параметров защищенности.

Радиальный конденсатор с электролитическим наполнителем

В переменных и подстроечных моделях применяют наборы из пластин с механическим приводом. Изменением положения рабочих элементов устанавливают необходимое значение емкости. Каждое изделие рассчитано на определенный диапазон рабочих параметров. Такие конденсаторы применяют для точной настройки колебательного контура. Их устанавливают в радиоэлектронных блоках, чтобы регулировать отдельные рабочие параметры в процессе эксплуатации.

Свойства и параметры конденсаторов

Главным параметром приборов этой категории является емкость (С). Она определяет накопительные свойства изделия. Принцип работы базируется на переходе электронов на соответствующую пластину при подключении источника питания. В зависимости от полярности на соответствующем электроде появляются положительные (отрицательные) заряды.

Величина емкости зависит от нескольких параметров:

• размеров пластин (площади обкладок);
• расстояния между ними;
• диэлектрических свойств материала в промежутке.

К сведению. Емкость указывают в кратных единицах. Пример: пФ или pF – это пикофарад (10-12 фарада).

Напряженность плоского конденсатора вычисляют по формуле:

где:

• q – заряд;
• e – диэлектрическая проницаемость;
• S – рабочая площадь.

Из этого выражения несложно сделать вывод о взаимном влиянии электрических и конструкционных параметров. Емкость определяют следующим образом:

где:

• d – расстояние между пластинами;
• U – напряжение.

Для удобства применяют удельный показатель:

где V – объем изделия.

По нему делают вывод о том, насколько эффективно выполняет основные функции конденсатор. При высокой удельной емкости разрядка занимает больше времени, если подключают аналогичную нагрузку.

Классом точности или процентным отклонением обозначают допуск от номинальной емкости (значения указаны ± в %):

1. 5;
2. 10;
3. 15;
4. от -20 до +30;
5. от -20 до +50.

Потребительские параметры диэлектрика характеризуют электрической прочностью. Как правило, на корпусе изделия указывают номинал напряжения в длительном рабочем режиме для определенных условий с учетом диапазонов:

• температуры;
• относительной влажности;
• давления.

В подробной документации указывают напряжение пробоя.

Индуктивность (собственная) изменяет напряженность поля конденсатора. Эта реактивная составляющая «помогает» изделию разрядиться быстрее или медленнее, по сравнению с расчетной скоростью процесса. Подобные паразитные воздействия искажают рабочие характеристики колебательного контура. Их надо учитывать при проектировании частотно зависимых цепей.

Потери оценивают по электрическому сопротивлению изоляционных слоев. Если соответствующим образом подключить мультиметр, можно уточнить действительный ток утечки. Этот параметр измеряют на протяжении определенного времени. Следует запомнить, что сопротивление зависит от температуры и влажности.

К сведению. Слюдяные конденсаторы будут разряжаться медленнее, по сравнению с бумажными в равных условиях, так как токи утечки отличаются на порядок.

Для комплексного сравнения разных деталей этой категории проверяют стабильность. Этот показатель характеризует постоянство рабочих параметров. Как правило, учитывают влияние температуры. Специализированный коэффициент (ТКЕ) показывает соответствующие изменения при увеличении (снижении) на 1°С.

Как разрядить конденсатор, чтобы минимизировать остаточное напряжение? Ответ на этот вопрос поможет получить изучение абсорбционных процессов в диэлектрическом слое. Соответствующие параметры характеризуют поправочным коэффициентом (Ка). Он увеличивается вместе с повышением температуры.

Рабочий цикл измерения абсорбции

Сокращенные обозначения

В стандартном исполнении выпускают постоянные (К) и подстроечные (КТ) конденсаторы. Переменные (КП) создают по индивидуальным заказам. Ниже приведены отдельные параметры по ГОСТу 13 453-68.

Материал диэлектрика:

• Б – бумага;
• МП – комбинация металла/ пленки;
• С – слюда;
• Э – электролит;
• К – керамика.

По степени защиты от внешних воздействий различают герметичное (Г) исполнение и опрессованный корпус (О).

Конструкция:

• М – монолит;
• Б – бочонок;
• Д – диск;
• С – секционный вариант.

Рабочий режим (по току):

• И – импульсный;
• У – универсальный (импульсный, постоянный и переменный);
• Ч – только постоянный;
• П – переменный/постоянный.

Иные особенности:

• У – конденсатор, рассчитанный на работу в диапазоне УКВ;
• М – компактные габариты;
• Т – обеспечивается сохранение технических параметров при повышении температуры;
• В – изделие приспособлено для установки в сетях с высоким напряжением.

В стандартном обозначении указывают (по номеру позиции):

1. вид конденсатора (К, КТ или КП);
2. код по диэлектрику и основным параметрам (К10 керамика для напряжения до 1600 V);
3. рабочий режим по току;
4. производственная серия или другое технологическое обозначение.

Дополнительные сведения:

• Выбирать изделия можно по комбинированной (цифровой и буквенной), цветовой маркировке;
• На компактный корпус наносят сокращения (вместо 1000мкФ – 1000m);
• Класс точности обозначают латинским шрифтом (U – это ±);
• Аналогичным образом кодируют номинальное напряжение (Q-160V).

Как подобрать конденсатор

Для лучшего понимания алгоритма правильных действий можно изучить процесс выбора конденсатора при подключении электродвигателя к разным источникам питания. Если применяется трехфазная сеть, подойдет формула емкости:

где:

• к – фиксированный коэффициент, равный 2 800/ 4 800 для схемы «звезда»/ «треугольник», соответственно;
• Iф – ток в цепи статора, который производители указывают на шильдике либо в сопроводительной документации;
• U – напряжение питания.

В упрощенном варианте специалисты берут 6-7мкФ на каждые 0,1 кВт потребляемой мощности. При значительных механических нагрузках обмотка может сгореть. Мягкий запуск электрического двигателя обеспечивает дополнительный конденсатор. Он выполняет свои функции в течении 2-5 секунд. Емкость выбирают в 2,5-3,5 больше результата предыдущего расчета. Номинальное напряжение – на 50-70% выше рабочих параметров сети питания.

Подключение электродвигателя через конденсатор

Асинхронный двигатель подключают к однофазному источнику. В этом варианте необходимо создать сдвиг фазы для начала вращения ротора. Пуск обеспечивает отдельная обмотка. В эту цепь устанавливают специальный конденсатор. Для упрощенной схемы выбора берут 8-12 мкФ на каждые 0,1 кВт потребляемой мощности.

К сведению. Чтобы исключить перегрев и повреждение деталей, рекомендуется подключение индуктивных нагрузок такого типа через конденсаторы, рассчитанные на рабочее напряжение не менее 450 V.

Расчет гасящего конденсатора для подключения светодиодной ленты можно сделать по формуле:

где:

• I – ток в цепи;
• Uп (Uд) – напряжение источника питания (падение на диодах), соответственно.

Можно ли поставить конденсатор большей емкости

Точный ответ на поднятый в этом разделе вопрос можно дать после изучения конкретной схемы. Если надо выбрать деталь для фильтра (колебательного контура), необходимы аналогичные параметры. В противном случае частотные характеристики не будут соответствовать конструкторскому замыслу.

При сглаживании пульсаций в блоке питания подобная модернизация взамен штатного изделия может быть эффективной. В некоторых случаях, чтобы ограничить ток в цепи, придется подбирать подходящий резистор. Через него можно будет разряжать конденсатор без повреждений. Итоговое решение принимают с учетом рассмотренных выше факторов. Существенное значение имеют условия эксплуатации, тепловые и механические нагрузки. Разумное увеличение затрат на этапе приобретения надежных комплектующих продлит срок службы функционального устройства.

Видео

Как выбрать конденсатор? Всё о выборе и замене конденсаторов

Компьютер периодически «виснет», отключается или вовсе вышел из строя? В восьми из десяти случаев неполадки ПК связаны с неисправностью конденсатора – устройства, предназначенного для накопления заряда. Внешне этот прибор выглядит как небольшой бочонок с двумя полюсами-выводами. Рассмотрим, как выбрать конденсатор для замены и на какие параметры стоит обратить внимание в первую очередь.

Принцип действия конденсатора

Для начала разберемся, зачем вообще нужен конденсатор. Представить современные электронные приборы от простейшего блока питания до сложнейших вычислительных систем без этого устройства сегодня просто невозможно.

Оно является своеобразным аккумулятором небольшой емкости, способным накапливать и моментально отдавать заряд в случае кратковременного отключения напряжения или его просадке. Существуют также конденсаторы, предназначенные для фильтрования частот, как низких, так и высоких, подавления помех, сглаживания скачков напряжения, повышения коэффициента мощности и пр.

Конденсаторы имеют два вывода-полюса – плюсовое (+) и минусовое (-). Они представляют собой металлические пластины, на которых скапливаются положительные и отрицательные заряды.

Между ними размещают диэлектрик (стекло, картон, дерево и пр.), не позволяющий замкнуть цепь. Часто для увеличения емкости полюса изготавливают не в виде пластин, а в форме спиралей или сфер.

Как выбрать конденсатор в зависимости от характеристик?

Существует немало разновидностей конденсаторов. Форма этих элементов может быть самой разнообразной:

• рулонные низкочастотные: представляют из себя бумажную ленту, переложенную фольгой и свернутую в рулон;
• пластинчатые: собранные в герметичные пакеты, покрытые защитной эмалью;
• трубчатые: имеющие форму керамической трубки и серебряный проводящий слой;
• дисковые: с диэлектриком в форме керамического диска (форму диска или трубки обычно имеют высокочастотные конденсаторы);
• литые секционированные, предназначенные для установки в микросхемах, имеют 2 паза, между которыми заливается серебряная паста.

Рассмотрим, как выбрать конденсатор по виду диэлектрика. По виду изолятора это устройство может быть:

• электролитическим (алюминиевым или танталовым): анодом в нем является пластина из металла, диэлектриком – оксидная пленка, катодом – электролит;
• пленочным и металлопленочным: с изоляторами в виде полипропиленовой, полиэстеровой или полистиреновой пленки, уложенной между слоями фольги; несмотря на минимальную емкость, способны работать при повышенных напряжениях в высокочастотных схемах;
• керамическим небольшой емкости: диэлектриком в нем служат керамические пластины; хорошо работают с сигналами меняющейся полярности;
• бумажным: используется реже, имеет большие размеры; изолятором служит промасляная или непромасляная бумага.

Как выбрать конденсатор в зависимости от параметров?

Для того, чтобы понять, какие конденсаторы выбрать для замены, изучим основные их параметры, главными из которых являются напряжение, емкость и температура:

• емкость, то есть способность накапливать электрозаряд; ее размер зависит от площади проводников, толщины слоя, а также материала изготовления диэлектрика; измеряется в фарадах (Ф);
• номинальное напряжение, при котором прибор сможет отработать срок службы без каких-либо изменений параметров; напряжение заменяемого конденсатора должно точно соответствовать или быть выше напряжения вышедшего из строя устройства;
• максимальная рабочая температура: должна иметь аналогичное или более высокое значение.

Теперь чуть подробней о том, как выбрать конденсатор по емкости. В идеале она должна равняться емкости предыдущего прибора или быть чуть большей. Монтаж же накопителя емкости меньшей, чем требуемая, ухудшит работоспособность системы.

Конденсаторы могут обладать и отрицательной емкостью. В таких устройствах при увеличении напряжения заряд не увеличивается, а уменьшается. Они предназначены для ускорения работы ПК и снижения его перегрева.

Параметры устройства указываются на его корпусе.

Кроме вышеописанных параметров, существенное значение также имеют:

• удельная емкость: отношение емкости к объему (иногда массе) диэлектрика; при его уменьшении этот параметр увеличивается;
• эквивалентное последовательное сопротивление (обозначается буквами ESR) материалов изготовления (выводов, обкладок) и потери в диэлектрике;
• плотность энергии относительно массы корпуса в электролитических устройствах;
• номинальное напряжение на корпусе;

• полярность (для электролитических устройств), то есть расположение положительного и отрицательного зарядов («+», «-»); если в остальных видах конденсаторов она не имеет значения, то есть любая из пластин может служить как в качестве плюса, так и минуса, то в электролитических неверное подключение приведет к поломке прибора.

Совет! Если на плате много свободного места, допускается параллельное расположение нескольких конденсаторов небольшой емкости. При последовательном их расположении напряжение возрастет, но емкость уменьшится.

Признаки неисправности конденсатора

Перед тем, как выбрать конденсатор, следует выпаять вышедшее из строя устройство и определить его параметры. Признаком нарушения работоспособности этого элемента могут служить:

• «вздутие», деформация крышки;
• снижение емкости и комплексного электросопротивления (импеданса): для определения их значения используется оммометр; его щупы прикладываются к одному из предварительно отпаянных выводов конденсатора; при обрыве стрелка прибора будет отклоняться в сторону «бесконечности»; на неисправность конденсатора указывает также снижение показателей его емкости;

Косвенными признаками выхода из строя одного или нескольких конденсаторов являются нестабильность работы компьютера, его периодическое «зависание», перезагрузка, увеличение потребляемой мощности одного из узлов или полный выход из строя ПК.

Важно! Затягивать с заменой конденсатора, задействованного в цепи электропитания важнейших элементов, к примеру, процессора, крайне нежелательно. Это может привести к его выходу из строя.

Основные причины «вздутия» конденсатора

Можно правильно выбрать конденсатор, впаять его, и через пару дней обнаружить, что он вновь вышел из строя. Основной причиной быстрой поломки этих элементов является перегрев при:

• недостаточной вентиляции корпуса и его перегреве свыше +45°С;
• установке блока питания недостаточной мощности; она должна быть на 10-15% больше, чем та, которую компьютер использует в момент высшей производительности; в противном случае в цепи возникают токовые нагрузки и, как следствие, перегрев элементов.

Выход из строя конденсатора возможен также при:

• несоблюдении полярности электролитических элементов при припайке;

• механических повреждениях устройства.

Самостоятельная замена конденсатора

Итак, мы разобрались, как выбрать конденсатор. Осталось его впаять. Для этого следует:

1. Обработать обе ножки вздувшегося конденсатора флюсом.
2. Поочередно прогреть их паяльником до расплавления.
3. Удалить заменяемую деталь.
4. Обработать открывшиеся отверстия отсосом припоя до полной очистки.
5. Вставить новый конденсатор (в электролитических обязательно соблюдая полярность).
6. Обрезать излишнюю длину ножек таким образом, чтобы элемент выступал над поверхностью на пару миллиметров.
7. Обработать их флюсом и припаять.
8. Тщательно очистить место припоя ваткой со спиртом.

Таким образом, заменить неисправный конденсатор можно в течение нескольких минут. В том случае, если устройство выбрано правильно и в процессе эксплуатации не перегревается, оно прослужит долго.

Выполнение расчёта конденсатора для электродвигателя 380 на 220

Многие любители и профессионалы применяют в работе электрооборудование различного предназначения. И во многих случаях электрооборудование приводится в движение трехфазными двигателями. Но трехфазная сеть зачастую недоступна в гаражных боксах и индивидуальных домовладениях. И тогда на помощь приходят схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Для чего нужен конденсатор

Наиболее распространены и применяются в станках трехфазные асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором. Их подключение к однофазной сети мы и будем рассматривать. При включении двигателя в трехфазную сеть по трем обмоткам, в разный момент времени протекает переменный ток. Этот ток создает вращающееся магнитное поле, которое начинает вращать ротор двигателя.

При подключении двигателя к однофазной сети, ток по обмоткам течет, но вращающегося магнитного поля нет, ротор не крутится. Выход из этой ситуации был найден. Самым простым и действенным способом оказалось параллельное подключение конденсатора к одной из обмоток двигателя. Конденсатор, импульсно получая и отдавая энергию создает смещение фазы, в обмотках двигателя получается вращающееся магнитное поле и он работает. Емкость постоянно находится под напряжением и называется рабочим конденсатором.

ВАЖНО! Правильно рассчитать и подобрать емкость рабочего конденсатора и его тип.

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 n 2

Читайте также: Какими саморезами крепить гипсокартон к профилю перегородки

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

Читать также: Можно ли перфоратором мешать раствор

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+n 2 )

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.

Читайте также: Делаем станок для пеллет своими руками

Общие правила подключения электродвигателя через конденсатор.

Подключение электродвигателя 380В на 220В выполняется через конденсатор. Для такого подключения необходимо использовать бумажные (или пусковые) конденсаторы, при этом ВАЖНО чтобы номинальное напряжение конденсатора было больше либо равно напряжению сети (при этом рекомендуется что бы напряжение конденсатора было в 2 раза больше напряжения сети). Могут применяться конденсаторы следующих марок (типов):

МБГО, МБГЧ, МБГП, МБГТ, МБГВ, КБГ, БГТ, ОМБГ, K42-4, К42-19 и др.

Емкость конденсатора можно определить по формулам приведенным ниже, либо с помощью онлайн расчета емкости.

Первое, что необходимо сделать — это правильно соединить выводы обмоток электродвигателя. Как уже известно из статьи: схемы соединения обмоток электродвигателя обмотки электродвигателя можно соединить по схеме «звезда» (обозначается — Y) или по схеме «треугольник» (обозначается — Δ), при этом, как правило для подключения электродвигателя на 220В применяется схема «треугольник» , что бы определиться со схемой соединения обмоток необходимо посмотреть паспортные данные электродвигателя на прикрепленном к нему шильдике:

Запись: «Δ/ Y 220/380V» обозначает, что для подключения данного электродвигателя на 220В необходимо соединить его обмотки по схеме «треугольник», а для подключения на 380В — по схеме «звезда», как это сделать читайте здесь.

Второе, с чем необходимо определиться — это как будет производиться запуск электродвигателя, под нагрузкой (когда уже в момент запуска электродвигателя к его валу приложена нагрузка и он не может свободно вращаться) либо без нагрузки (когда вал электродвигателя в момент запуска свободно вращается, например наждак, вентилятор, циркулярная пила и т.п.).

При запуске двигателя без нагрузки применяется 1 конденсатор который называется рабочим, а при необходимости запуска двигателя под нагрузкой в схеме, помимо рабочего, дополнительно применяется 2-ой конденсатор который называется пусковым, он включается только в момент запуска.

Разберем схемы подключения электродвигателя 380 на 220 для обоих случаев:

Схемы подключения электродвигателя через конденсатор.

1) Подключение электродвигателя через конденсатор по схеме «треугольник», запуск — без нагрузки:

Емкость рабочего конденсатора для подключения электродвигателя при схеме соединения обмоток «треугольником» рассчитывается по формуле:

Cр=4800 * Iн/Uс ; мкф

где: Iн-номинальный ток электродвигателя в Амперах (принимается в соответствии с паспортными данными электродвигателя); Uс — напряжение сети в Вольтах.

Читайте также: Как правильно нарезать борозды мотоблоком

Читать также: Длинный ключ под головки

В схеме для включения электродвигателя применяется однополюсный автоматический выключатель, однако его использование необязательно, можно включать электродвигатель напрямую в сеть через розетку используя обычную штепсельную вилку или, например, включать его через обычный выключатель освещения.

2) Подключение электродвигателя через конденсатор по схеме «звезда», запуск — без нагрузки:

Емкость рабочего конденсатора для подключения электродвигателя при схеме соединения обмоток «звездой» рассчитывается по формуле:

Cр=2800 * Iн/Uс ; мкф

где: Iн-номинальный ток электродвигателя в Амперах (принимается в соответствии с паспортными данными электродвигателя); Uс — напряжение сети в Вольтах.

В случае если запуск двигателя 380 на 220 Вольт происходит под нагрузкой, в схеме дополнительно должен применяться пусковой конденсатор иначе силы момента на валу электродвигателя не хватит для его раскрутки и двигатель не сможет запуститься.

Пусковой конденсатор подключается параллельно рабочему и должен включаться только в момент запуска двигателя, после того как двигатель наберет обороты его необходимо отключать.

Емкость пускового конденсатора должна быть в 2,5 — 3 раза больше рабочего.

Cп= (2,5…3) * Cр; мкф

При данной схеме для запуска электродвигателя необходимо нажать и держать кнопку SB, после чего подать напряжение включив автоматический выключатель, как только двигатель запустится кнопку SB необходимо отпустить. В качестве кнопки так же можно использовать обычный выключатель.

Однако лучшим вариантом для подключения электродвигателя 380 на 220 является использование ПНВС-10 (пускатель нажимной с пусковым контактом):

Кнопки «пуск» в этих пускателя имеют 2 контакта один из них при отпускании кнопки «пуск» размыкается отключая пусковой конденсатор, а второй остается замкнутым и через него подается напряжение на электродвигатель через рабочий конденсатор, отключение производится кнопкой «стоп».

Реверс электродвигателя подключенного на 220 Вольт через конденсатор.

Итак, из схем приведенных выше следует, что при любом способе соединения обмоток (звезда или треугольник) в клеммной коробке двигателя остается три точки для его подключения к сети, условно: на первый вывод подключается ноль, на второй — фаза, а на третий подается фаза через конденсатор, но что делать если двигатель при запуске начал вращаться не в ту сторону в которую необходимо? Что бы изменить направление вращения двигателя подключенного через конденсатор необходимо просто переключить фазный провод с одного вывода электродвигателя на другой, а нулевой провод при этом оставить на том же выводе, т.е. условно: ноль оставить на первом выводе, фазу подать на третий, а на второй подать фазу через конденсатор.

Т.к. переключение выводов в клеммной коробке занимает определенное время, то в случае необходимости часто менять направление вращения конденсаторного электродвигателя лучше применять схему подключения через однополюсный пакетный переключатель на 2 направления:

При такой схеме в положении пакетного выключателя «0» двигатель будет отключен, а при положениях «1» и «2» запускаться по часовой либо против часовой стрелки.

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Как правильно подобрать конденсаторы

Теоретически предполагается осуществлять расчет необходимой емкости путем деления силы тока на напряжение и полученную величину умножить на коэффициент. Для разного типа соединений обмоток коэффициент составляет:

• звездой – 2800;
• треугольником — 4800.

Недостатком этого метода является то, что не всегда на электродвигателе сохранилась табличка с данными. Невозможно точно знать коэффициент мощности и мощность двигателя, а следовательно и силу тока. К тому же на силу тока могут действовать такие факторы как отклонения напряжения в сети и величина нагрузки на двигатель.

Мощность электродвигателя, кВт	0,4	0,6	0,8	1,1	1,5	2,2
Ёмкость конденсатора C2 в номинальном режиме, мкФ	40	60	80	100	150	230
Ёмкость конденсатора C2 в недогруженном режиме, мкФ	25	40	60	80	130	200
Ёмкость пускового конденсатора C1 в номинальном режиме, мкФ	80	120	160	200	250	300
Ёмкость конденсатора C1 в недогруженном режиме, мкФ	20	35	45	60	80	100

Онлайн расчет емкости конденсатора мотора

Введите данные для расчёта конденсаторов — мощность двигателя и его КПД

Читайте также: Дорн инструмент фото

Есть специальная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись онлайн калькулятором или рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

Рабочий конденсатор берут из расчета 0,8 мкФ на 1 кВт мощности двигателя; Пусковой подбирается в 2-3 раза больше.

Конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть минимум в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 350 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting.

Читать также: Как открутить заржавевший саморез

Пусковые конденсаторы для моторов

Эти конденсаторы можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

При нормальной работе трехфазных асинхронных электродвигателей с конденсаторным пуском, включенных в однофазную сеть предполагается изменение (уменьшение) емкости конденсатора с увеличением частоты вращения вала. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора.

Схема подключения электродвигателя без конденсаторов

Реально работающих схем подключения трехфазного двигателя в бытовую сеть 220 вольт без конденсаторов нет. Некоторые изобретатели предлагают подключать двигатели через индукционные катушки или сопротивления. Якобы, таким образом, создается сдвиг фаз на необходимый угол и двигатель вращается. Другие предлагают тиристорные схемы подключения. На практике это не работает, и не стоит изобретать велосипед. Когда есть дешевый и проверенный способ пуска посредством конденсаторов.

Действительно рабочим вариантом является подключение трехфазного асинхронного двигателя через преобразователь частоты. Преобразователь подключается в бытовую сеть и выдает трехфазный ток, причем с возможностью плавного пуска и регулировки оборотов. Но стоит такое чудо примерно от 7000 рублей с подключаемой мощностью всего в 250 ватт. Мощные приборы стоят гораздо дороже. За такие деньги можно приобрести электрооборудование с возможностью подключения к однофазной цепи. Будь то мини токарный станок, циркулярка, насос или компрессор.

Как подобрать конденсатор

Среди всего разнообразия радиоэлементов, используемых в схемотехнике, немаловажную и специфическую роль играют конденсаторы. Поскольку конденсаторы применяются в самых разнообразных областях радиотехники (от микропроцессорной техники до силовых установок), они имеют ряд отличительных особенностей и характеристик.

Внешний вид конденсаторов

Свойства и параметры конденсаторов

Конденсатор представляет собой систему из двух изолированных друг от друга проводников. При подключении источника питания к конденсатору на одной его пластине накапливается положительный заряд, создающий электрическое поле с напряженностью +Е, а на второй – отрицательный заряд, формирующий электрическое поле с напряженностью -Е. Величины этих зарядов одинаковые, но противоположны по знаку. Способность конденсатора накапливать заряд называется электрической емкостью.

Величина электрической емкости прямо пропорциональна заряду одного из проводников и обратно пропорциональна разности потенциалов или напряжению между проводниками:

Поскольку каждая из заряженных пластин плоского конденсатора создает вблизи поверхности электрическое поле, модуль напряженности которого равен:

• Е – напряженность поля;
• σ – поверхностная плотность заряда;
• ε0 – электрическая постоянная;
• ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

соответственно, объединив оба выражения, получается, что емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин конденсатора, диэлектрической проницаемости диэлектрика и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами:

• S – площадь обкладки конденсатора;
• d – расстояние между обкладками, или толщина диэлектрика.

Силовые линии электрического поля конденсатора

По своему исполнению конденсаторы подразделяются на:

1. Вакуумные конденсаторы – в качестве диэлектрика выступает вакуум;
2. Конденсаторы с газообразным диэлектриком;
3. Конденсаторы с жидким диэлектриком;
4. Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком. В качестве такого диэлектрика выступают бумага, металлобумага, пленочный и бумажнопленочный диэлектрик и тонкослойный диэлектрик из органических синтетических пленок;
5. Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Диэлектриком в них выступает оксидный слой, являющийся анодом. Второй обкладкой, или катодом, выступают либо электролит – в электролитических конденсаторах, либо слой полупроводника – в оксидно-полупроводниковых конденсаторах, нанесенных непосредственно на оксидный слой. В зависимости от типа конденсатора, анод изготавливается из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги.

По возможности изменения емкости конденсаторы подразделяются на:

• Постоянные – емкость не меняется на всем сроке службы;
• Переменные – допускается изменение емкости в процессе функционирования;
• Подстроечные – емкость меняется разово или с некоторой периодичностью.

К основным параметрам конденсаторов относятся:

1. Электрическая или номинальная емкость конденсаторов;
2. Удельная емкость конденсаторов – представляет собой отношение номинальной емкости к объему или массе диэлектрика. Максимальное значение достигается при минимальной толщине диэлектрика, хотя при этом уменьшается напряжение пробоя;
3. Номинальное напряжение конденсаторов – представляет собой такое напряжение, при котором элемент будет работать с сохранением своих параметров в течение всего срока службы;
4. Полярность конденсаторов. Электролитические конденсаторы, ввиду своих конструктивных особенностей, функционируют только при корректной полярности напряжения. При противоположном подключении диэлектрик разрушается, и конденсатор выходит из строя.

Сокращенное обозначение конденсаторов:

• К – постоянный;
• КТ – подстроечный;
• КП – переменной емкости;
• КС – конденсаторные сборки;
• КМ – керамический монолитный;
• 10 – керамический, до 1600В;
• 15 – керамический, от 1600В;
• 20 – кварцевый;
• 21 – стеклянный;
• 22 – стеклокерамический;
• 23 – стеклоэмалевый;
• 26 – тонкопленочный с неорганическим диэлектриком;
• 31 – слюдяной;
• 40 – бумажный и фольговый;
• 50 – оксидный, электролитический;
• 60 – воздушный;
• 61 – вакуумный;
• 70 – полистирольный диэлектрик.

Принципы подбора конденсаторов

Сталкиваясь с проблемой, как подобрать конденсатор, нужно запомнить несколько правил, которые позволят устройству работать долгое время с заданными характеристиками.

Для замены вышедшего из строя конденсатора достаточно переписать его маркировку и характеристики. Далее остается приобрести компонент, подбирая его в магазине, и заменить бракованный в схеме.

Многие устройства, используемые человеком, требуют постоянного электрического питания. Не возникает проблем, если под рукой имеется трансформаторный блок питания. Однако и понижающий трансформатор имеет свой основной недостаток, заключающийся в больших размерах и весе, он требует для себя отдельного места. Решить эту проблему можно, благодаря бестрансформаторному блоку питания, изготовленному на основе гасящего конденсатора.

Схема простого бестрансформаторного блока питания

Согласно схеме на рис. выше, во входном контуре размещен гасящий конденсатор С1, на котором глушится входное напряжение. Поскольку на входе устройства ток переменный, и конденсатор непрерывно перезаряжается, то на его выходе присутствует некий ток. Конденсатор большей емкости обуславливает больший ток. Соответственно, расчет гасящего конденсатора начинается с указания нагрузочного тока и напряжения.

Емкость гасящего или балластного конденсатора определяется по формуле:

C=Iэф/ 2πƒ√U2вх-U2вых, где:

• С – емкость гасящего конденсатора (Ф);
• Iэф – выходной ток блока питания;
• ƒ – частота тока сети;
• Uвх – входное напряжение;
• Uвых – выходное напряжение.

При подборе конденсатора дополнительно необходимо обратить внимание на такие его параметры:

1. Напряжение конденсатора;
2. Тип конденсатора.

При питающем напряжении 220В нужно поставить конденсатор, рассчитанный на 400В. Однако надежнее использовать конденсатор с большей величиной напряжения. Но можно ли поставить его в схему или нет, определяет сам размер устройства, ввиду габаритов конденсатора. Максимально надежными по типу являются пленочные плоские конденсаторы, полиэтилентерефталатные металлизированные, МГБО, комбинированные и их аналоги.

Использование гасящих конденсаторов вместо трансформаторов максимально упростило создание компактных и надежных блоков питания. Рассчитать емкости и подобрать балластный конденсатор не составит большого труда даже для начинающих радиолюбителей.

Как выбрать конденсатор? Всё о выборе и замене конденсаторов. Как подобрать конденсатор по напряжению.

Для слабозаряженных электродвигателей вентиляторов, циркулярных пил, дрелей емкость пускового конденсатора следует выбирать равной емкости ходового конденсатора.

Как подобрать конденсатор по напряжению

Если у вас есть собственный дом, дача или гараж, то иногда возникает необходимость в создании электроприборов, в которых используется электродвигатель. Для этого конструкторы используют ручной двигатель, часто трехфазный. Для подключения таких устройств к однофазной сети используются фазосдвигающие конденсаторы. Для мощных агрегатов следует выбрать конденсатор запуска и пусковой конденсатор. Для небольшого двигателя можно использовать один ходовой конденсатор. В этой статье мы информируем читателей сайта Sam Electric о том, как выбрать конденсатор для электродвигателя.

Проектировщик должен знать, что для разгона мощного электродвигателя изначально требуется большая емкость конденсатора. При увеличении скорости она должна уменьшаться. Это означает, что пусковой конденсатор должен иметь большую емкость, чем рабочий конденсатор.

Это важно: электролитические конденсаторы не должны использоваться в качестве рабочих конденсаторов. Для этой цели следует использовать неполярные конденсаторы с рабочим напряжением в 1,5-2 раза превышающим напряжение сети. Для этого можно использовать старые советские МБГЧ, МГБО и т.д. или специально разработанные пленочные компоненты, такие как СВВ с распылением металла.

Существуют специальные конденсаторы с двумя конденсаторами — пусковым и рабочим, как показано на фото:

Они состоят из двух конденсаторов разного номинала, конструктивно установленных в одном корпусе.

Подбор конденсатора для асинхронного двигателя

Для подключения асинхронного трехфазного двигателя 380 вольт к однофазной сети требуется конденсатор. Двигатель имеет два типа соединения обмоток — звезда или треугольник. Соединение треугольником более эффективно в системе 220 вольт.

Существуют специальные программы для расчета конденсатора. Просто введите данные двигателя, и программа выполнит расчет. Дается рекомендация по подключению ходового и пускового конденсатора. В Интернете можно найти множество подобных программ. Их называют карманными калькуляторами.

Существует формула, по которой производится расчет:

Приведенная выше диаграмма используется для расчета емкости рабочего конденсатора, где в формуле:

• U – Напряжение питающей сети. В нашем случае это 220 вольт.
• I_ф– номинальный ток статора. Можно посмотреть на шильдике электродвигателя, или замерить токоизмерительными клещами.
• К – коэффициент, который зависит от схемы соединения обмоток. Для соединения треугольником он равен 4800, а для соединения звездой 2800.

Если все параметры известны, нетрудно правильно рассчитать конденсатор. Результат указывается в мкФ. Эта формула применима к выбору рабочей емкости.

Пусковой конденсатор немного сложнее. Он подключается к обмоткам на короткое время. Не более 3 секунд при запуске двигателя.

Подключение двигателя 380 вольт к двигателю 220 вольт показано на рисунке ниже:

Начальная мощность выбирается таким образом, чтобы она в 2-3 раза превышала рабочую мощность. Однако есть более простой способ сделать это.

В Интернете есть таблицы, которые можно использовать для определения необходимой мощности. На следующем рисунке показана такая таблица. На нем указаны рабочий конденсатор и пусковой конденсатор.

Таблица для выбора емкости конденсатора

Существуют рекомендации, в соответствии с которыми можно легко определить необходимую емкость конденсатора. На каждые 100 Вт следует использовать емкость 7 мкФ. Пусковой конденсатор должен быть 14 мкФ. Рабочее напряжение конденсаторов должно составлять не менее 1,5 В от напряжения сети.

Подбор конденсатора для однофазного двигателя

Однофазные двигатели с пусковой обмоткой чаще всего встречаются в домашних хозяйствах. Они находятся в большинстве бытовых приборов. Поэтому их использование широко распространено.

Они имеют две обмотки — рабочую и пусковую. В то время как трехфазный двигатель предназначен для вращения, в однофазном двигателе для этого используется пусковая обмотка, а сдвиг фаз обеспечивается конденсатором. В некоторых схемах вместо конденсатора используется резистор или индуктор, но это скорее исключение.

Наиболее распространенная схема показана ниже:

Для улучшения пусковых характеристик используется дополнительный конденсатор, подключенный параллельно рабочему конденсатору. Соединение существует только в течение короткого времени, не более трех секунд.

Использование электролитических конденсаторов в сети переменного тока не допускается. Это связано с тем, что подключение полярного конденсатора к сети переменного тока приведет к закипанию электролита внутри корпуса, что в конечном итоге приведет к взрыву.

В редких случаях используется электролитический конденсатор, но последовательно с конденсатором подключается диод. Такая схема оправдана, когда требуется экономия места и двигатель работает только короткое время.

Конденсатор двигателя должен быть выбран в соответствии с принципиальной схемой:

• Пусковая обмотка, и конденсатор подключаются кратковременно на время запуска. В этом случае на каждый 1 кВт мощности устанавливают 70 мкФ. Можно использовать электролитические с диодом.
• Пусковая катушка и конденсатор постоянно подключены на все время работы мотора. В этом случае используют не полярные детали емкостью 23-35 мкФ на 1 кВт.
• Параллельно рабочему конденсатору подключают кратковременно пусковой. В этом случае в качестве пусковой можно применить электролитическую емкость с диодом. Она должна быть в 2-3 раза больше рабочей. Однако, схема должна быть построена таким образом, чтобы пусковой кондер был подключен не более 3 секунд.

Несмотря на рекомендации по выбору, необходимо следить за состоянием двигателя.

Если во время работы двигатель нагревается, стоит уменьшить номинал ходового конденсатора. Если этого не сделать, двигатель перегреется и выйдет из строя.

При установке электродвигателей в другие приборы используйте оригинальные детали, снятые с прибора, например, со стиральной машины. Если это невозможно, следуйте приведенным советам.

Принцип действия конденсатора

Во-первых, давайте выясним, зачем нам нужен конденсатор. Современные электронные устройства, от простейших источников питания до сложнейших компьютерных систем, сегодня немыслимы без этого прибора.

Это тип аккумулятора малой емкости, который может накапливать и немедленно отдавать заряд в случае кратковременного отключения питания или падения напряжения. Существуют также конденсаторы для фильтрации низких и высоких частот, подавления помех, сглаживания пиков напряжения, повышения коэффициента мощности и т.д.

Конденсаторы имеют два полюса — положительный полюс (+) и отрицательный полюс (-). Они представляют собой металлические пластины, на которых накапливаются положительные и отрицательные заряды.

Между ними находится диэлектрик (стекло, картон, дерево и т.д.), который препятствует замыканию цепи. Часто полюса представляют собой не пластины, а катушки или шарики для увеличения емкости.

Как выбрать конденсатор в зависимости от характеристик?

Существует множество типов конденсаторов. Эти элементы могут быть сконфигурированы различными способами:

• рулонные низкочастотные: представляют из себя бумажную ленту, переложенную фольгой и свернутую в рулон;
• пластинчатые: собранные в герметичные пакеты, покрытые защитной эмалью;
• трубчатые: имеющие форму керамической трубки и серебряный проводящий слой;
• дисковые: с диэлектриком в форме керамического диска (форму диска или трубки обычно имеют высокочастотные конденсаторы);
• литые секционированные, предназначенные для установки в микросхемах, имеют 2 паза, между которыми заливается серебряная паста.

Рассмотрим, как выбрать конденсатор в зависимости от типа диэлектрика. В зависимости от типа изолятора это устройство может быть:

• электролитическим (алюминиевым или танталовым): анодом в нем является пластина из металла, диэлектриком – оксидная пленка, катодом – электролит;
• пленочным и металлопленочным: с изоляторами в виде полипропиленовой, полиэстеровой или полистиреновой пленки, уложенной между слоями фольги; несмотря на минимальную емкость, способны работать при повышенных напряжениях в высокочастотных схемах;
• керамическим небольшой емкости: диэлектриком в нем служат керамические пластины; хорошо работают с сигналами меняющейся полярности;
• бумажным: используется реже, имеет большие размеры; изолятором служит промасляная или непромасляная бумага.

Как выбрать конденсатор в зависимости от параметров?

Чтобы понять, какие конденсаторы следует выбрать для замены, нужно посмотреть на их ключевые параметры, а именно напряжение, емкость и температуру:

• емкость, то есть способность накапливать электрозаряд; ее размер зависит от площади проводников, толщины слоя, а также материала изготовления диэлектрика; измеряется в фарадах (Ф);
• номинальное напряжение, при котором прибор сможет отработать срок службы без каких-либо изменений параметров; напряжение заменяемого конденсатора должно точно соответствовать или быть выше напряжения вышедшего из строя устройства;
• максимальная рабочая температура: должна иметь аналогичное или более высокое значение.

Теперь еще несколько подробностей о выборе конденсатора на основе емкости. В идеале она должна быть равна или немного больше, чем мощность предыдущего устройства. Установка конденсатора с меньшей емкостью, чем требуется, приведет к снижению производительности системы.

Конденсаторы также могут иметь отрицательную емкость. Эти устройства не увеличивают нагрузку при повышении напряжения, а уменьшают ее. Они предназначены для ускорения работы компьютера и уменьшения перегрева.

Параметры устройства указаны на его корпусе.

В дополнение к параметрам, описанным выше, также необходимы следующие параметры:

• удельная емкость: отношение емкости к объему (иногда массе) диэлектрика; при его уменьшении этот параметр увеличивается;
• эквивалентное последовательное сопротивление (обозначается буквами ESR) материалов изготовления (выводов, обкладок) и потери в диэлектрике;
• плотность энергии относительно массы корпуса в электролитических устройствах;
• номинальное напряжение на корпусе;

• полярность (для электролитических устройств), то есть расположение положительного и отрицательного зарядов («+», «-»); если в остальных видах конденсаторов она не имеет значения, то есть любая из пластин может служить как в качестве плюса, так и минуса, то в электролитических неверное подключение приведет к поломке прибора.

Совет: Если на плате много места, можно подключить несколько небольших конденсаторов параллельно. Если они соединены последовательно, напряжение увеличивается, но емкость уменьшается.

Функциональные возможности

Подключение трехфазного электродвигателя к сети 220 В

В цепях постоянного тока элемент накапливает заряд на электродах в течение определенного времени и не позволяет электронам проходить через диэлектрик. Это означает, что в начале цепи через элемент протекает постоянный ток до завершения процесса зарядки. То же самое происходит и при разрядке.

Это важно: на элемент подается периодически колеблющийся ток. Это возможно благодаря тому, что биполярный полюс циклически перезаряжается при изменении полярности тока.

Характеристики

Напряжение, возникающее на биполярных катушках, равно разности потенциалов:

Если мы знаем напряжение и нагрузку, мы можем рассчитать емкость (C). Это одно из основных свойств дипольного полюса:

Читайте также: Регулятор скорости вращения коллекторного двигателя 220в.

• C – ёмкость, Ф (фарад);
• q – заряд, накопленный двухполюсником, Кл (кулон);
• U – напряжение, В.

Электрическая емкость — это физическая величина, определяемая путем деления нагрузки на пластину на разность потенциалов между пластинами. Единицей измерения С является фарада (F).

Для информации. Емкость, равная 1 Ф, является большой величиной, поэтому на практике ее измеряют в микрофарадах (мкФ), пикофарадах (пФ) и нанофарадах (нФ).

Другими параметрами биполяра являются:

• плотность энергии;
• номинальное напряжение;
• полярность.

Когда масса тела элемента значительно меньше общей массы электролита и пластин, достигается максимально возможная плотность энергии.

Номинальное напряжение — это напряжение, при котором компонент может работать в течение длительного периода времени без каких-либо нарушений (отклонений) на его выходе.

Имеются емкостные биполярные элементы:

• неполярными;
• полярными (электролитическими).

Неполярные компоненты при подключении не совпадают с полярностью зарядных клемм источника питания. Специфика электролитических элементов связана с химической реакцией между диэлектриком и электролитом. Эти модели имеют анод (положительный вывод) и катод (отрицательный вывод).

Свойства и параметры конденсаторов

Наиболее важным параметром устройств этого класса является емкость (C). Он определяет свойства хранения продукта. Принцип работы основан на переносе электронов на соответствующую пластину при включении питания. В зависимости от полярности на соответствующем электроде возникают положительные (отрицательные) заряды.

Производительность зависит от различных параметров:

• размеров пластин (площади обкладок);
• расстояния между ними;
• диэлектрических свойств материала в промежутке.

Для информации. Емкость указана в кратных значениях. Пример: пФ или pF — пикофарад (10-12 фарад).

Емкость поверхностного конденсатора рассчитывается по следующей формуле:

• q – заряд;
• e – диэлектрическая проницаемость;
• S – рабочая площадь.

Из этого выражения нетрудно вывести взаимное влияние электрических и конструктивных параметров. Емкость определяется следующим образом:

• d – расстояние между пластинами;
• U – напряжение.

Это значение используется для упрощения:

Где V — объем продукта.

Это определяет, насколько эффективно конденсатор выполняет свои основные функции. Высокая удельная емкость дольше разряжается при подключении аналогичной нагрузки.

Класс точности или процентное отклонение указывает на допуск от номинальных характеристик (значения приводятся в виде ± в %):

1. 5;
2. 10;
3. 15;
4. от -20 до +30;
5. от -20 до +50.

Величина пробоя характеризуется диэлектрической прочностью. Номинальное напряжение изделия обычно указывается на корпусе изделия в непрерывном режиме работы для конкретных условий с учетом диапазонов:

• температуры;
• относительной влажности;
• давления.

Напряжение пробоя указано в подробной документации.

Спецификация включена в документацию. Этот реактивный компонент «помогает» продукту выгружаться быстрее или медленнее, чем рассчитанная скорость процесса. Эти паразитные эффекты искажают рабочие характеристики резонансного контура. Их необходимо учитывать при проектировании частотно-зависимых схем.

Потери рассчитываются с использованием электрического сопротивления изолирующих слоев. При соответствующем подключении мультиметра можно определить фактический ток утечки. Этот параметр измеряется в течение определенного периода времени. Помните, что сопротивление зависит от температуры и влажности.

Для справки. Слюдяные конденсаторы разряжаются медленнее бумажных при одинаковых условиях, поскольку токи утечки отличаются на порядок.

Для всестороннего сравнения различных компонентов этого класса проводится тестирование на стабильность. Этот признак характеризует стабильность рабочих параметров. Как правило, учитывается влияние температуры. Удельный коэффициент (TKE) показывает соответствующие изменения при увеличении (уменьшении) на 1°C.

Как можно разрядить конденсатор, чтобы минимизировать остаточное напряжение? Исследование процессов поглощения в диэлектрическом слое поможет ответить на этот вопрос. Соответствующие параметры характеризуются поправочным коэффициентом (Ca). Этот показатель увеличивается с повышением температуры.

Определение емкостей фазосдвигающих конденсаторов. Рабочий и пусковой конденсаторы

Самый простой способ подключения трехфазного двигателя к однофазной системе — это использование одного фазосдвигающего конденсатора. В качестве такого конденсатора следует использовать только неполярные конденсаторы и никаких полевых конденсаторов (электролитических конденсаторов).

Когда трехфазный двигатель подключен к трехфазной сети, для запуска двигателя используется переменное магнитное поле. Если двигатель подключен к однофазной системе, сдвиг магнитного поля недостаточен, поэтому необходимо использовать фазосдвигающий конденсатор.

Емкость фазосдвигающего конденсатора должна быть рассчитана следующим образом:

• для соединения «треугольником» : Сф=4800•I/U;
• для соединения «звездой» : Сф=2800•I/U.

Подробнее об этих типах соединений вы можете прочитать здесь:

В этих формулах Cf — емкость фазосдвигающего конденсатора, мкФ; I — номинальный ток, А- U — напряжение сети, В.

Номинальный ток также может быть рассчитан следующим образом: I=P/(1,73-U-n-cosf).

Сокращения в этой формуле следующие: P — мощность двигателя, обязательно в кВт; cosf — коэффициент мощности; n — КПД двигателя.

Коэффициент мощности или отношение тока к напряжению и КПД двигателя указаны в техническом паспорте двигателя или на его заводской табличке. Эти два значения часто совпадают и обычно составляют 0,8-0,9.

Емкость фазосдвигающего конденсатора может быть аппроксимирована следующим образом: Cf=70-P. Получается, что на 100 Вт нужно 7 мкФ емкости конденсатора, но это не точно.

Правильность выбора емкости конденсатора в конечном итоге станет очевидной при эксплуатации двигателя. Если двигатель не запускается, значит, емкость слишком мала. Если во время работы двигатель сильно нагревается, это означает, что емкость высока.

Читайте также: В чем разница между розетками E14 и E27?

В чем разница между E14 и E14?

Емкость фазосдвигающего конденсатора, рассчитанная по предложенным формулам, достаточна только для запуска трехфазного электродвигателя без нагрузки. То есть, когда на валу двигателя нет механической передачи.

Конденсатор должен продолжать работу двигателя, когда он достигает рабочей скорости, поэтому его называют конденсатором работы.

Уже упоминалось, что электродвигатель без нагрузки, например, небольшой вентилятор или шлифовальный станок, можно запустить с помощью простого фазосдвигающего конденсатора. С другой стороны, сверлильный станок, циркулярная пила или водяной насос не могут быть запущены с помощью одного конденсатора.

Для запуска заряженного электродвигателя необходимо добавить емкость к существующему фазосдвигающему конденсатору на короткое время. В частности, необходимо подключить еще один фазосдвигающий конденсатор параллельно с уже подключенным рабочим конденсатором. Но только на короткий период в 2-3 секунды. Это происходит потому, что когда двигатель достигает высокой скорости, через обмотку, к которой подключены два фазосдвигающих конденсатора, протекает избыточный ток. Большой ток нагревает обмотку двигателя и разрушает ее изоляцию.

Трехфазная сеть

Трехфазные двигатели

Принципиальная электрическая схема для трехфазных двигателей в соединении звездой

Читайте также: Как подключить стиральную машину к электросети

Основные схемы трехфазных электродвигателей — звезда и треугольник. Для их эксплуатации предпочтительнее использовать Delta. Формула расчета. Теперь еще несколько деталей.

• Iф – значение тока, которое потребляет электродвигатель в номинальном режиме. Проще всего посмотреть на нем самом. Иногда, если есть возможность, измерить клещами.
• Uсети – с этим все понятно. Это напряжение питания – 220 вольт.
• K – специальный коэффициент. Для треугольника он равен 4800, а для звезды – 2800. Он просто подставляется к формуле расчета.

В некоторых случаях, т.е. когда пусковая характеристика достигает значительных значений (запуск двигателя под нагрузкой), для запуска двигателя необходимо использовать дополнительные пусковые конденсаторы. Их параметры рассчитываются следующим образом: Возьмите элемент управления и умножьте его значение на 2,5…3. Кроме того, рабочее напряжение этого компонента должно быть как минимум в 1,5 раза выше напряжения сети.

Если трехфазный двигатель переключить на 220 В, потери мощности достигают 30%, и с этим ничего нельзя поделать.

Однофазные двигатели

Существует также большая группа асинхронных двигателей, которые изначально были разработаны для однофазного режима работы. Обычно они подключаются к 220 вольтам, но это не значит, что они такие ровные. В отличие от трехфазных двигателей, они не теряют вращающий момент, но их пусковой момент довольно мал, поэтому для этих двигателей также требуются конденсаторы.

Фактически, это двухфазные двигатели: они имеют две обмотки, смещенные на 90 градусов по отношению друг к другу. А если подать 220 В с тем же смещением, то для их запуска не нужен фазовращатель!

Но это не так, и именно поэтому вам нужен стартер, чтобы запустить 220

Один конденсатор является ходовым конденсатором для постоянного соединения, другой — пусковым конденсатором. Он отключается, когда двигатель наработает до расчетных значений и 220-вольтовая цепь больше не нуждается в нем. Поскольку пусковые устройства на 220 В используются только с двигателями мощностью до 1 кВт. Проблема заключается в том, что для более высоких мощностей цена необходимых фазосдвигающих устройств настолько высока, что их использование становится невыгодным.

Для определения базовой мощности можно использовать следующую формулу: 1 мкФ получается на 100 ватт, остальное — вопрос арифметики второго порядка. Входное значение в 2…2,5 раза выше.

Примечание: Это не значение одного конденсатора, а общая емкость краб+кран!

Для 220 В необходимо приобретать пусковые элементы с напряжением не менее 450 В, так как они имеют другое напряжение, чем напряжение сети 220 В!

Как подобрать пусковой конденсатор для однофазного электромотора

Перед включением конденсатора в пусковую цепь его необходимо проверить на исправность с помощью контрольно-измерительного прибора. При выборе ходового конденсатора можно применить то же примерное правило a-7 микрофарад на 100 Вт номинальной электрической мощности. Емкость пускового конденсатора также в 2-3 раза больше.

При выборе конденсатора на 220 вольт следует выбирать модели с напряжением не менее 400 вольт. Это связано с переходными электромагнитными процессами при запуске, которые вызывают кратковременные скачки напряжения до 350-550 вольт.

Однофазные асинхронные двигатели часто используются в бытовых приборах и электроинструментах. Для запуска таких приборов, особенно под нагрузкой, необходимы пусковая обмотка и сдвиг фаз. Для этого используется конденсатор, который подключается в соответствии с одной из известных систем.

Конструкция асинхронного однофазного электродвигателя

Если при запуске необходимо преодолеть большой момент инерции, подключается пусковой конденсатор.

Устройство и предназначение конденсаторов

Этот элемент схемы состоит из двух плиток (облицовок). Плитки располагаются по отношению друг к другу так, чтобы между ними оставался зазор. Когда конденсатор включается в цепь, на пластинах накапливается заряд. Из-за физического зазора между пластинами устройство имеет низкую проводимость.

Внимание: Этот зазор может быть заполнен воздухом или диэлектрическим материалом. В качестве диэлектрического материала используется бумага, электролит или оксидные пленки.

Основное свойство этого диполя — способность накапливать энергию электрического поля и тут же отдавать ее заряду (зарядка и разрядка).

Первым прототипом емкости стал лейденский кувшин, созданный в Лейдене в 1745 году немцем фон Клейстом, который был выложен внутри и снаружи медной фольгой. Так возникла идея создания подкладки.

Лейденские банки, соединенные параллельно

Графический символ двойного полюса на схемах и чертежах представляет собой две линии, расположенные вертикально (как печать) с промежутком между ними.

Идентификация в диаграммах

Включение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть питания

Обмотки электродвигателя соединяются двумя способами: в звезду (Y) или в треугольник (D).

При подключении трехфазного двигателя к однофазной системе предпочтительнее использовать соединение треугольником. Если на заводской табличке двигателя указано Y для звезды, лучше всего открыть корпус двигателя, найти концы обмоток и правильно переключить обмотки на треугольник. В противном случае потери мощности будут слишком велики.

Переключение двигателя на одну фазу сети требует, чтобы две другие фазы сети генерировались им. Это можно сделать по следующей схеме

При запуске двигателя вначале требуется большой пусковой ток, поэтому емкости рабочего конденсатора обычно не хватает. Для «поддержки» этого используется специальный пусковой конденсатор, который подключается параллельно рабочему конденсатору. В простейшем случае (низкая мощность двигателя) он выбирается точно так же, как и рабочий конденсатор. Однако для этой цели существуют также специальные пусковые конденсаторы, которые маркируются символом пуска.

Пусковой конденсатор может быть активирован только при запуске и ускорении двигателя с рабочей мощностью. После этого соединение прерывается. Необходимо использовать кнопочный выключатель. Или двойной выключатель: сам двигатель включается кнопкой, и кнопка фиксируется во включенном положении, а кнопка, замыкающая цепь ходового конденсатора, каждый раз размыкается.

Специфика схем с конденсаторами

При выборе типов цепей для электродвигателей по пуску и двухполюсной работе в сети 220 вольт различают следующие:

• включение в «треугольник»;
• подсоединение в «звезду».

Для информации. В чем разница между пусковым и биполярным режимами работы? «Пусковые элементы — это элементы, которые используются только для запуска, а рабочие элементы — это элементы, которые используются постоянно.

Схемы подсоединения к линии 380 В

При подключении трехфазного двигателя к сети 380 В не следует использовать емкостные элементы.

Подключение двигателя к трехфазной сети

Схемы включения в однофазную сеть

Когда однофазный двигатель устанавливается в однофазную систему, он запускается с дополнительной обмоткой. Такой двигатель имеет три провода:

• от рабочей катушки;
• от дополнительной;
• общий вывод для обеих обмоток.

Если маркировка отсутствует, катушки «подключаются» с помощью тестера, чтобы проверить, правильно ли они подключены.

Схема пуска однофазного двигателя

Тип сборки «Треугольник»

Соединение треугольником может использоваться для подключения трехфазного асинхронного двигателя к однофазной линии. Пусковая емкость должна быть подключена в соответствии со схемой.

Подключение двигателя по схеме «треугольник

Тип сборки «Звезда»

Тот же принцип применим к пусковой цепи трехфазного двигателя с обмоткой, соединенной в звезду. Если есть возможность выполнить это соединение самостоятельно, оно выполняется на клеммной колодке.

Как подобрать конденсатор

Корректный подбор конденсатора обеспечивает работоспособность электрической схемы в точном соответствии с техническим заданием. Для некоторых конструкций, кроме емкости, необходимо обеспечить определенные размеры, устойчивость к неблагоприятным внешним воздействиям. Найти подходящие изделия в ассортименте специализированных магазинов поможет данная публикация.

Подобрав конденсатор, можно установить диапазон рабочих частот динамика

Подразделения конденсаторов по возможности изменения емкости

По данному параметру детали этой категории делят на:

• постоянные;
• переменные;
• подстроечные.

Специфические названия определяют главные конструктивные особенности, целевое назначение. Типовой постоянный конденсатор создают из проводящих обкладок, свернутых в рулон для уменьшения габаритов. Между ними устанавливают диэлектрик. Сборку помещают в металлический корпус или заливают полимером для обеспечения необходимых параметров защищенности.

Радиальный конденсатор с электролитическим наполнителем

В переменных и подстроечных моделях применяют наборы из пластин с механическим приводом. Изменением положения рабочих элементов устанавливают необходимое значение емкости. Каждое изделие рассчитано на определенный диапазон рабочих параметров. Такие конденсаторы применяют для точной настройки колебательного контура. Их устанавливают в радиоэлектронных блоках, чтобы регулировать отдельные рабочие параметры в процессе эксплуатации.

Свойства и параметры конденсаторов

Главным параметром приборов этой категории является емкость (С). Она определяет накопительные свойства изделия. Принцип работы базируется на переходе электронов на соответствующую пластину при подключении источника питания. В зависимости от полярности на соответствующем электроде появляются положительные (отрицательные) заряды.

Величина емкости зависит от нескольких параметров:

• размеров пластин (площади обкладок);
• расстояния между ними;
• диэлектрических свойств материала в промежутке.

К сведению. Емкость указывают в кратных единицах. Пример: пФ или pF – это пикофарад (10-12 фарада).

Напряженность плоского конденсатора вычисляют по формуле:

где:

• q – заряд;
• e – диэлектрическая проницаемость;
• S – рабочая площадь.

Из этого выражения несложно сделать вывод о взаимном влиянии электрических и конструкционных параметров. Емкость определяют следующим образом:

где:

• d – расстояние между пластинами;
• U – напряжение.

Для удобства применяют удельный показатель:

где V – объем изделия.

По нему делают вывод о том, насколько эффективно выполняет основные функции конденсатор. При высокой удельной емкости разрядка занимает больше времени, если подключают аналогичную нагрузку.

Классом точности или процентным отклонением обозначают допуск от номинальной емкости (значения указаны ± в %):

1. 5;
2. 10;
3. 15;
4. от -20 до +30;
5. от -20 до +50.

Потребительские параметры диэлектрика характеризуют электрической прочностью. Как правило, на корпусе изделия указывают номинал напряжения в длительном рабочем режиме для определенных условий с учетом диапазонов:

• температуры;
• относительной влажности;
• давления.

В подробной документации указывают напряжение пробоя.

Индуктивность (собственная) изменяет напряженность поля конденсатора. Эта реактивная составляющая «помогает» изделию разрядиться быстрее или медленнее, по сравнению с расчетной скоростью процесса. Подобные паразитные воздействия искажают рабочие характеристики колебательного контура. Их надо учитывать при проектировании частотно зависимых цепей.

Потери оценивают по электрическому сопротивлению изоляционных слоев. Если соответствующим образом подключить мультиметр, можно уточнить действительный ток утечки. Этот параметр измеряют на протяжении определенного времени. Следует запомнить, что сопротивление зависит от температуры и влажности.

К сведению. Слюдяные конденсаторы будут разряжаться медленнее, по сравнению с бумажными в равных условиях, так как токи утечки отличаются на порядок.

Для комплексного сравнения разных деталей этой категории проверяют стабильность. Этот показатель характеризует постоянство рабочих параметров. Как правило, учитывают влияние температуры. Специализированный коэффициент (ТКЕ) показывает соответствующие изменения при увеличении (снижении) на 1°С.

Как разрядить конденсатор, чтобы минимизировать остаточное напряжение? Ответ на этот вопрос поможет получить изучение абсорбционных процессов в диэлектрическом слое. Соответствующие параметры характеризуют поправочным коэффициентом (Ка). Он увеличивается вместе с повышением температуры.

Рабочий цикл измерения абсорбции

Сокращенные обозначения

В стандартном исполнении выпускают постоянные (К) и подстроечные (КТ) конденсаторы. Переменные (КП) создают по индивидуальным заказам. Ниже приведены отдельные параметры по ГОСТу 13 453-68.

Материал диэлектрика:

• Б – бумага;
• МП – комбинация металла/ пленки;
• С – слюда;
• Э – электролит;
• К – керамика.

По степени защиты от внешних воздействий различают герметичное (Г) исполнение и опрессованный корпус (О).

Конструкция:

• М – монолит;
• Б – бочонок;
• Д – диск;
• С – секционный вариант.

Рабочий режим (по току):

• И – импульсный;
• У – универсальный (импульсный, постоянный и переменный);
• Ч – только постоянный;
• П – переменный/постоянный.

Иные особенности:

• У – конденсатор, рассчитанный на работу в диапазоне УКВ;
• М – компактные габариты;
• Т – обеспечивается сохранение технических параметров при повышении температуры;
• В – изделие приспособлено для установки в сетях с высоким напряжением.

В стандартном обозначении указывают (по номеру позиции):

1. вид конденсатора (К, КТ или КП);
2. код по диэлектрику и основным параметрам (К10 керамика для напряжения до 1600 V);
3. рабочий режим по току;
4. производственная серия или другое технологическое обозначение.

Дополнительные сведения:

• Выбирать изделия можно по комбинированной (цифровой и буквенной), цветовой маркировке;
• На компактный корпус наносят сокращения (вместо 1000мкФ – 1000m);
• Класс точности обозначают латинским шрифтом (U – это ±);
• Аналогичным образом кодируют номинальное напряжение (Q-160V).

Как подобрать конденсатор

Для лучшего понимания алгоритма правильных действий можно изучить процесс выбора конденсатора при подключении электродвигателя к разным источникам питания. Если применяется трехфазная сеть, подойдет формула емкости:

где:

• к – фиксированный коэффициент, равный 2 800/ 4 800 для схемы «звезда»/ «треугольник», соответственно;
• Iф – ток в цепи статора, который производители указывают на шильдике либо в сопроводительной документации;
• U – напряжение питания.

В упрощенном варианте специалисты берут 6-7мкФ на каждые 0,1 кВт потребляемой мощности. При значительных механических нагрузках обмотка может сгореть. Мягкий запуск электрического двигателя обеспечивает дополнительный конденсатор. Он выполняет свои функции в течении 2-5 секунд. Емкость выбирают в 2,5-3,5 больше результата предыдущего расчета. Номинальное напряжение – на 50-70% выше рабочих параметров сети питания.

Подключение электродвигателя через конденсатор

Асинхронный двигатель подключают к однофазному источнику. В этом варианте необходимо создать сдвиг фазы для начала вращения ротора. Пуск обеспечивает отдельная обмотка. В эту цепь устанавливают специальный конденсатор. Для упрощенной схемы выбора берут 8-12 мкФ на каждые 0,1 кВт потребляемой мощности.

К сведению. Чтобы исключить перегрев и повреждение деталей, рекомендуется подключение индуктивных нагрузок такого типа через конденсаторы, рассчитанные на рабочее напряжение не менее 450 V.

Расчет гасящего конденсатора для подключения светодиодной ленты можно сделать по формуле:

где:

• I – ток в цепи;
• Uп (Uд) – напряжение источника питания (падение на диодах), соответственно.

Можно ли поставить конденсатор большей емкости

Точный ответ на поднятый в этом разделе вопрос можно дать после изучения конкретной схемы. Если надо выбрать деталь для фильтра (колебательного контура), необходимы аналогичные параметры. В противном случае частотные характеристики не будут соответствовать конструкторскому замыслу.

При сглаживании пульсаций в блоке питания подобная модернизация взамен штатного изделия может быть эффективной. В некоторых случаях, чтобы ограничить ток в цепи, придется подбирать подходящий резистор. Через него можно будет разряжать конденсатор без повреждений. Итоговое решение принимают с учетом рассмотренных выше факторов. Существенное значение имеют условия эксплуатации, тепловые и механические нагрузки. Разумное увеличение затрат на этапе приобретения надежных комплектующих продлит срок службы функционального устройства.