Jak vybrat kondenzátory pro připojení jednofázového a třífázového elektromotoru k síti 220 V » Informace pro elektrikáře

Často se stává, zejména v každodenním životě, že potřebujete připojit asynchronní elektromotor ke standardní jednofázové střídavé síti s efektivním napětím 220 voltů. A motor je třífázový! Tento úkol je typický, když potřebujeme například nainstalovat brusný kotouč nebo vrtačku v garáži.

Pro správné uspořádání se používají tzv. spouštěcí a pracovní (fázově posuvné) kondenzátory. Kondenzátory se obecně dodávají v různých typech, s různými kapacitami a před zahájením sestavování obvodu je nutné vybrat kondenzátory vhodného typu, jmenovitého napětí a správně vypočítat jejich požadovanou kapacitu.

Každý ví, že elektrický kondenzátor se skládá ze dvou vodivých desek oddělených dielektrikem a slouží k akumulaci, dočasnému ukládání a uvolňování elektrického náboje, tj. elektrické energie.

Existují dva typy kondenzátorů, polární a nepolární. Nepolární lze použít ve střídavých obvodech, polární nikoli. Pokud je polární kondenzátor připojen k střídavému obvodu, velmi brzy dojde ke zkratu v dielektrické vrstvě a kondenzátor selže. Nepolární reagují stejně efektivně na napětí jakékoli polarity aplikované na jejich desky i na střídavé napětí.

Při výběru pracovního kondenzátoru pro třífázový motor je tedy nutné vzít v úvahu několik základních parametrů pracovního střídavého obvodu. Níže uvedený vzorec v dané podobě pro výpočet kapacity pracovního kondenzátoru v mikrofaradech při síťové frekvenci 50 Hz vypadá takto:

Zde, v závislosti na schématu zapojení statorových vinutí motoru („hvězda“ nebo „trojúhelník“), bude koeficient na začátku vzorce nabývat hodnoty 4800 pro „trojúhelník“ nebo 2800 pro „hvězdu“. I je jmenovitá hodnota efektivního statorového proudu připojeného motoru.

Jmenovitý proud I je uveden na typovém štítku (referenčním štítku) na tělese motoru, nebo pokud je typový štítek opotřebovaný, měří se proudovými kleštěmi v jedné z fází při normálním třífázovém napájení motoru. U je efektivní (efektivní) napětí střídavého proudu sítě, ke které bude motor s kondenzátorem připojen, například 220 voltů.

Existuje také jednodušší přístup k výběru kapacity pracovního kondenzátoru – na každých 100 wattů výkonu motoru v zapojení “hvězda” se odebírá 7 μF kapacity kondenzátoru. Pokud je zapojení “trojúhelník”, pak bude kapacita pro 100 wattů 12 μF.

Při výběru kapacity kondenzátoru je velmi důležité nepřekročit vypočítanou hodnotu, jinak proud procházející vinutím statoru překročí jmenovitou hodnotu, motor se přehřeje a může se dokonce rychle spálit.

Při spouštění motoru pod zatížením, což je často případ, kdy brusný kotouč nebo vrtací zařízení má značnou hmotnost, musí být spouštěcí proud větší než jmenovitý proud.

Za tímto účelem se během spouštění paralelně k pracovnímu kondenzátoru připojí další startovací kondenzátor. Tento kondenzátor je potřeba pouze několik sekund, dokud motor nedosáhne jmenovitých otáček. Poté se startovací kondenzátor odpojí a v obvodu zůstane pouze pracovní fázově posuvný kondenzátor.

Kapacita spouštěcího kondenzátoru se volí tak, aby byla 2,5–3krát větší než kapacita pracovního kondenzátoru. A jmenovité napětí tohoto kondenzátoru by mělo být pokud možno alespoň 1,5krát větší než napětí napájecí sítě. Někdy se k dosažení požadované spouštěcí kapacity a rezervy napětí používají i sériově zapojené kondenzátory.

Pokud motor není třífázový, ale jednofázový, může mít spouštěcí vinutí, které slouží k vytvoření točivého momentu během několika sekund po spuštění. I zde musí být přítomen fázově posuvný kondenzátor. Jednofázové motory však mohou pracovat v různých režimech.

Pokud je spouštěcí kondenzátor a spouštěcí vinutí napájeno pouze během spouštění, pak se bere 70 mikrofaradů na 1 kilowatt výkonu motoru. Pokud je pracovní kondenzátor spolu s přídavným vinutím napájen neustále, pak se bere asi 30 mikrofaradů na kilowatt.

Pokud je spouštěcí kondenzátor připojen během spouštěcího období a pracovní kondenzátor zůstává připojen během provozu zařízení, pak se zpravidla hodnota celkové kapacity spouštěcích a pracovních kondenzátorů volí z poměru 1 mikrofarad na 100 wattů výkonu.

Informace uvedené v tomto článku vám pomohou vypočítat kapacitu pracovního a startovacího kondenzátoru. Startovací kondenzátor je vhodné upravit tak, aby se připojoval a odpojoval speciálně umístěným tlačítkem bez fixace. Pokud se však po přesných výpočtech a připojení kondenzátoru motor během provozu začne znatelně zahřívat, měla by se kapacita pracovního kondenzátoru snížit.

Pokud jde o jmenovité napětí kondenzátoru, obvykle se nepoužívají kondenzátory s pracovním napětím nižším než 450 voltů. Nejlepší je, když je kondenzátor dimenzován na 500 nebo 600 voltů střídavého proudu.

Kondenzátory s polypropylenovým dielektrikem, které jsou na trhu uváděny jako „startovací kondenzátory“, jsou vynikající jako startovací a pracovní fázově posuvné kondenzátory. Pokud nejsou k dispozici žádné kondenzátory tohoto typu, postačí „papírové“ typu MBGO, pokud odpovídají maximálnímu napětí.

• Příčiny poruch asynchronních motorů a způsoby jejich odstranění
• Klasifikace elektromotorů
• Jak rozlišit indukční motor od stejnosměrného motoru

Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Elektromotory a jejich aplikace

Přihlaste se k odběru našeho kanálu na Telegram: World of Electricity

Zde můžete zanechat komentář, položit otázku a jen chatovat:
Chat na elektrická témata

Sdílejte tento článek se svými přáteli:

Pokud je potřeba připojit asynchronní třífázový elektromotor k domácí síti, můžete narazit na problém – zdá se to být zcela nemožné. Ale pokud znáte základy elektrotechniky, můžete připojit kondenzátor pro spuštění elektromotoru v jednofázové síti. Existují ale také možnosti připojení bez kondenzátoru, které také stojí za zvážení při návrhu instalace s elektromotorem.

Jednoduché způsoby připojení elektromotoru

Nejjednodušší způsob je připojení motoru pomocí frekvenčního měniče. Existují modely těchto zařízení, které převádějí jednofázové napětí na třífázové. Výhoda této metody je zřejmá – nedochází k žádné ztrátě výkonu v elektromotoru. Ale náklady na takový frekvenční měnič jsou poměrně vysoké – nejlevnější kopie bude stát 5-7 tisíc rublů.

Existuje další metoda, která se používá méně často – použití třífázového asynchronního vinutí pro převod napětí. V tomto případě bude celá konstrukce mnohem větší a masivnější. Proto bude snazší vypočítat, které kondenzátory jsou potřebné pro spuštění elektromotoru a nainstalovat je připojením podle schématu. Hlavní věcí je neztratit energii, protože fungování mechanismu bude mnohem horší.

Vlastnosti obvodu s kondenzátory

Vinutí všech třífázových elektromotorů lze připojit podle dvou schémat:

1. „Hvězda“ – v tomto případě jsou konce všech vinutí spojeny v jednom bodě. A začátky vinutí jsou připojeny k napájecí síti.
2. „Trojúhelník“ – začátek vinutí je spojen s koncem sousedního vinutí. Výsledkem je, že spojovací body dvou vinutí jsou připojeny k napájení.

Volba obvodu závisí na tom, jakým napětím je motor napájen. Obvykle jsou při připojení k síti 380 V AC vinutí zapojena do „hvězdy“ a při provozu pod napětím 220 V – do „trojúhelníku“.

Na obrázku výše:

a) schéma zapojení do hvězdy;

b) schéma zapojení trojúhelníku.

Vzhledem k tomu, že jednofázové síti zjevně chybí jeden napájecí vodič, je třeba jej vyrobit uměle. K tomuto účelu se používají kondenzátory, které posunou fázi o 120 stupňů. Jedná se o pracovní kondenzátory, které při spouštění elektromotorů s výkonem nad 1500 W nestačí. Pro nastartování výkonných motorů budete muset dodatečně zařadit další nádobu, která usnadní práci při startování.

Kapacita pracovního kondenzátoru

Chcete-li zjistit, jaké kondenzátory jsou potřebné ke spuštění elektromotoru při provozu v síti 220 V, musíte použít následující vzorce:

1. Při připojení do hvězdicové konfigurace C (slave) = (2800 * I1) / U (síť).
2. Při připojení do “trojúhelníku” C (slave) = (4800 * I1) / U (síť).

Proud I1 lze měřit nezávisle pomocí kleští. Ale můžete také použít tento vzorec: I1 = P / (1,73 U (síť) cosφ η).

Hodnotu výkonu P, napájecího napětí, účiníku cosφ, účinnosti η naleznete na štítku, který je přinýtován na skříni motoru.

Zjednodušená verze výpočtu pracovního kondenzátoru

Pokud se vám všechny tyto vzorce zdají trochu komplikované, můžete použít jejich zjednodušenou verzi: C (slave) = 66 * P (motor).

A pokud výpočet co nejvíce zjednodušíme, tak na každých 100 W výkonu elektromotoru je potřeba kapacita cca 7 μF. Jinými slovy, pokud máte motor o výkonu 0,75 kW, budete potřebovat provozní kondenzátor s kapacitou alespoň 52,5 uF. Po výběru nezapomeňte změřit proud při běžícím motoru – jeho hodnota by neměla překročit přípustné hodnoty.

Spusťte kondenzátor

V případě, že je motor vystaven velkému zatížení nebo jeho výkon přesahuje 1500 W, nelze provést samotný fázový posun. Budete potřebovat vědět, jaké další kondenzátory jsou potřeba ke spuštění elektromotoru o výkonu 2,2 kW a vyšším. Spouštěč je zapojen paralelně s pracovníkem, ale pouze on je při dosažení volnoběžných otáček vyřazen z okruhu.

Nezapomeňte vypnout startovací kondenzátory – jinak dojde k nevyváženosti fází a přehřátí elektromotoru. Startovací kondenzátor by měl mít kapacitu 2,5-3x větší než pracovní kondenzátor. Pokud se domníváte, že pro normální provoz motoru je nutná kapacita 80 μF, pak pro spuštění musíte připojit další blok kondenzátorů 240 μF. Kondenzátory s takovou kapacitou v prodeji jen stěží najdete, takže musíte provést připojení:

1. Když se kapacity sečtou paralelně, provozní napětí zůstane stejné, jak je uvedeno na prvku.
2. V sériovém zapojení se napětí sečtou a celková kapacita se bude rovnat C (celkem) = (C1*C2*..*CX)/(C1+C2+..+CX).

Na elektromotory s výkonem nad 1 kW je vhodné instalovat spouštěcí kondenzátory. Je lepší trochu snížit jmenovitý výkon, aby se zvýšila míra spolehlivosti.

Jaký typ kondenzátorů použít

Nyní víte, jak vybrat kondenzátory pro spuštění elektromotoru při provozu v síti 220 V AC Po výpočtu kapacity můžete začít vybírat konkrétní typ prvku. Doporučuje se používat stejný typ prvků jako pracovní a startovací prvky. Papírové kondenzátory fungují dobře, jejich označení jsou následující: MBGP, MPGO, MBGO, KBP. Můžete také použít cizí prvky, které jsou instalovány v počítačových zdrojích.

Provozní napětí a kapacita musí být vyznačeny na těle každého kondenzátoru. Jednou nevýhodou papírových článků je, že jsou velké, takže pro provoz výkonného motoru budete potřebovat poměrně velkou baterii článků. Je mnohem lepší použít cizí kondenzátory, protože jsou menší velikosti a mají větší kapacitu.

Použití elektrolytických kondenzátorů

Můžete dokonce použít elektrolytické kondenzátory, ale mají zvláštnost – musí pracovat na stejnosměrný proud. Chcete-li je tedy nainstalovat do konstrukce, budete muset použít polovodičové diody. Bez nich je nežádoucí používat elektrolytické kondenzátory – mají tendenci explodovat.

Ale i když nainstalujete diody a odpory, nemůže to zaručit úplnou bezpečnost. Pokud polovodič prorazí, pak do kondenzátorů poteče střídavý proud, což má za následek explozi. Moderní základna prvků umožňuje použití vysoce kvalitních výrobků, například polypropylenových kondenzátorů pro provoz na střídavý proud s označením SVV.

Například označení prvků SVV60 udává, že kondenzátor je navržen ve válcovém pouzdře. Ale SVV61 má obdélníkové tělo. Tyto prvky pracují pod napětím 400, 450 V. Lze je tedy bez problémů použít při návrhu jakéhokoli zařízení, které vyžaduje připojení asynchronního třífázového elektromotoru do domácí sítě.

Pracovní napětí

Je třeba vzít v úvahu jeden důležitý parametr kondenzátorů – provozní napětí. Pokud použijete kondenzátory ke spuštění elektromotoru s velmi velkou rezervou napětí, povede to ke zvětšení rozměrů konstrukce. Pokud ale použijete prvky určené pro provoz s nižším napětím (například 160 V), povede to k rychlému selhání. Aby kondenzátory fungovaly normálně, musí být jejich provozní napětí přibližně 1,15krát větší než napětí sítě.

Navíc musíte vzít v úvahu jednu vlastnost – pokud používáte papírové kondenzátory, pak při práci v obvodech střídavého proudu musí být jejich napětí sníženo dvakrát. Jinými slovy, pokud pouzdro naznačuje, že prvek je navržen pro napětí 2 V, pak je tato charakteristika relevantní pro stejnosměrný proud. Takový prvek lze použít v obvodu střídavého proudu s napětím nejvýše 300 V. Proto je lepší sestavovat baterie z papírových kondenzátorů, jejichž celkové napětí je asi 150 V.

Připojení elektromotoru: praktický příklad

Řekněme, že máte asynchronní elektromotor navržený pro připojení k třífázové síti střídavého proudu. Výkon – 0,4 kW, typ motoru – AOL 22-4. Hlavní vlastnosti pro připojení:

1. Výkon – 0,4 kW.
2. Napájecí napětí – 220 V.
3. Proud při provozu z třífázové sítě je 1,9 A.
4. Vinutí motoru jsou zapojena pomocí hvězdicového obvodu.

Nyní zbývá vypočítat kondenzátory pro spuštění elektromotoru. Výkon motoru je relativně malý, proto pro jeho použití v domácí síti stačí vybrat pracovní kondenzátor, není potřeba spouštěcí kondenzátor. Pomocí vzorce vypočítejte kapacitu kondenzátoru: C (slave) = 66*P (motor) = 66*0,4 = 26,4 uF.

Můžete použít složitější vzorce; hodnota kapacity se bude mírně lišit. Pokud však není vhodný kondenzátor pro kapacitu, musíte připojit několik prvků. Při paralelním zapojení se nádoby složí.

Poznámka

Nyní víte, které kondenzátory je nejlepší použít ke spuštění elektromotoru. Výkon ale klesne asi o 20-30%. Pokud se uvede do pohybu jednoduchý mechanismus, nebude to cítit. Rychlost rotoru zůstane přibližně stejná, jak je uvedeno v pasu. Upozorňujeme, že pokud je motor navržen pro provoz ze sítě 220 a 380 V, pak je připojen k domácí síti pouze v případě, že jsou vinutí zapojena do trojúhelníku. Pečlivě si prostudujte štítek, pokud má pouze označení „hvězdový“ obvod, pak abyste mohli pracovat v jednofázové síti, budete muset provést změny v konstrukci elektromotoru.