Kondenzátorové motory — zariadenie, princíp činnosti, použitie

V tomto článku si povieme niečo o kondenzátorových motoroch, čo sú vlastne obyčajné asynchrónne motory, líšia sa len spôsobom pripojenia do siete. Dotknime sa témy výberu kondenzátora, analyzujme dôvody potreby presného výberu kapacity. Všimnime si hlavné vzorce, ktoré pomôžu približne odhadnúť požadovanú kapacitu.

Kondenzátorový motor je tzv asynchrónny motor, v obvode statora, v ktorom je zahrnutá dodatočná kapacita na vytvorenie fázového posunu prúdu vo vinutiach statora. Toto sa často týka jednofázových obvodov, keď sa používajú trojfázové alebo dvojfázové indukčné motory.

Statorové vinutia indukčného motora sú navzájom fyzicky posunuté a jedno z nich je pripojené priamo k sieti, zatiaľ čo druhé alebo druhé a tretie sú pripojené k sieti cez kondenzátor.Kapacita kondenzátora je zvolená tak, aby fázový posun prúdov medzi vinutiami bol rovný alebo aspoň blízky 90 °, potom bude rotoru poskytnutý maximálny krútiaci moment.

V tomto prípade sa moduly magnetickej indukcie vinutí musia ukázať ako rovnaké, takže magnetické polia statorových vinutí sú navzájom posunuté, takže celkové pole sa otáča v kruhu a nie v elipsu, ťahajúc so sebou rotor s najväčšou účinnosťou.

Je zrejmé, že prúd a jeho fáza v cievke pripojenej cez kondenzátor súvisia s kapacitou kondenzátora a efektívnou impedanciou cievky, ktorá zase závisí od rýchlosti rotora.

Pri štartovaní motora je impedancia vinutia určená len jeho indukčnosťou a aktívnym odporom, preto je pri štartovaní pomerne malá a tu je potrebný väčší kondenzátor na zabezpečenie optimálneho rozbehu.

Keď sa rotor zrýchľuje na menovité otáčky, magnetické pole rotora indukuje EMF vo vinutiach statora, ktoré bude nasmerované proti napätiu napájajúcemu vinutie – aktuálny efektívny odpor vinutia sa zvyšuje a požadovaná kapacita klesá.

Pri optimálne zvolenej kapacite v každom režime (režim spustenia, režim prevádzky) bude magnetické pole kruhové a tu sú dôležité otáčky rotora a napätie, počet vinutí a kapacita pripojená k prúdu. . Ak dôjde k porušeniu optimálnej hodnoty ktoréhokoľvek parametra, pole sa stane eliptickým a charakteristika motora sa zodpovedajúcim spôsobom zníži.

Pre motory s rôznymi účelmi sú schémy pripojenia kondenzátora odlišné.Keď sú významné Štartovací moment, použite kondenzátor s väčšou kapacitou na zabezpečenie optimálneho prúdu a fázy pri štarte. Ak nie je počiatočný krútiaci moment obzvlášť dôležitý, pozornosť sa venuje iba vytvoreniu optimálnych podmienok pre prevádzkový režim pri menovitej rýchlosti a kapacita sa zvolí pre menovitú rýchlosť.

Pomerne často sa pre kvalitný štart používa rozbehový kondenzátor, ktorý je pri rozbehu zapojený paralelne s bežiacim kondenzátorom relatívne malej kapacity, takže točivé magnetické pole je pri rozbehu kruhové, potom štart kondenzátor sa vypne a motor ďalej beží len s bežiacim kondenzátorom. V špeciálnych prípadoch sa používa súprava vypínateľných kondenzátorov pre rôzne záťaže.

Ak nedôjde k náhodnému odpojeniu štartovacieho kondenzátora po dosiahnutí menovitých otáčok motora, fázový posun vo vinutí sa zníži, nebude optimálny a magnetické pole statora sa stane eliptickým, čo zníži výkon motora. Je nevyhnutné, aby ste zvolili správny štartovací a prevádzkový výkon, aby motor fungoval efektívne.

Obrázok ukazuje typické schémy spínania kondenzátorového motora používané v praxi. Uvažujme napríklad dvojfázový motor s kotvou nakrátko, ktorého stator má dve vinutia na napájanie dvoch fáz A a B.

Kondenzátor C je zahrnutý v obvode prídavnej fázy statora, preto prúdy IA a IB tečú v dvoch vinutiach statora v dvoch fázach. Prítomnosťou kapacity sa dosiahne fázový posun prúdov IA a IB o 90 °.

Vektorový diagram ukazuje, že celkový prúd siete je tvorený geometrickým súčtom prúdov dvoch fáz IA a IB. Voľbou kapacity C dosiahnu takú kombináciu s indukčnosťami vinutí, že fázový posun prúdov je presne 90°.

Prúd IA zaostáva za privedeným sieťovým napätím UA o uhol φA a prúd IB za napätím UB privedeným na svorky druhého vinutia v aktuálnom momente o uhol φB. Uhol medzi sieťovým napätím a napätím aplikovaným na druhú cievku je 90 °. Napätie na kondenzátore USC zviera s prúdom IV uhol 90°.

Diagram ukazuje, že úplná kompenzácia fázového posunu pri φ = 0 sa dosiahne vtedy, keď sa jalový výkon spotrebovaný motorom zo siete rovná jalovému výkonu kondenzátora C. Na obrázku sú znázornené typické obvody pre zahrnutie trojfázových motorov s kondenzátory v obvodoch vinutia statora.

Priemysel dnes vyrába kondenzátorové motory na báze dvojfázových. Trojfázové sú ľahko manuálne upravené na napájanie z jednofázovej siete. Existujú aj malé trojfázové modifikácie, už optimalizované s kondenzátorom pre jednofázovú sieť.

Tieto riešenia sa často nachádzajú v domácich spotrebičoch, ako sú umývačky riadu a izbové ventilátory. Priemyselné obehové čerpadlá, ventilátory a dymovody tiež často využívajú pri svojej prevádzke kondenzátorové motory. Ak je potrebné zahrnúť trojfázový motor do jednofázovej siete, použije sa kondenzátor s fázovým posunom, to znamená, že motor sa opäť premení na kondenzátor.

Na približný výpočet kapacity kondenzátora sa používajú známe vzorce, v ktorých stačí nahradiť napájacie napätie a prevádzkový prúd motora a je ľahké vypočítať požadovanú kapacitu pre hviezdicové alebo trojuholníkové pripojenie vinutí.

Ak chcete zistiť prevádzkový prúd motora, stačí si prečítať údaje na jeho typovom štítku (výkon, účinnosť, kosínus phi) a tiež ich nahradiť vo vzorci. Ako štartovací kondenzátor je zvykom inštalovať kondenzátor dvakrát väčší ako pracovný kondenzátor.

Medzi výhody kondenzátorových motorov, v skutočnosti — asynchrónnych, patrí hlavne jedna — možnosť pripojenia trojfázového motora k jednofázovej sieti. Medzi nevýhody patrí potreba optimálnej kapacity pre konkrétnu záťaž a neprípustnosť napájania z upravených sínusových meničov.

Dúfame, že tento článok bol pre vás užitočný a teraz chápete, čo sú kondenzátory pre asynchrónne motory a ako si vybrať ich kapacitu.